Анализ пропускной способности сети радиосвязи стандарта IEEE 1609

By | 19.07.2015

В последние годы все больше внимания уделяется вопросам построения ин­теллектуальных транспортных систем на основе технологии DSRC, позво­ляющей решать множество прикладных задач. Для построения подсистемы ра­диосвязи интеллектуальной транспортной системы (ПРС ИТС) разрабатывается группа стандартов IEEE 1609, определяющих взаимо­действие элементов ИТС на всех уровнях мо­дели ISO с использованием технологии Dedi­cated Short Range Communication (DSRC). Эта технология, предназначенная для обеспе­чения коммуникаций на транспорте, выгодно отличается от других беспроводных техноло­гий возможностями быстрого установления соединения и прямой передачи данных между терминалами транспортных средств. Исполь­зуемые при этом каналы могут различаться скоростью передачи и качеством связи. В то же время технология позволяет динамически менять маршрут трафика при ухудшении па­раметров текущего маршрута, если есть дос­таточное количество доступных узлов сети, что оказывает существенное влияние на про­пускную способность системы.

Анализ факторов, определяющих пропуск­ную способность каналов радиосвязи в техно­логии DSRC. В качестве спецификации физи­ческого уровня принята спецификация IEEE 802.11p с уточнениями IEEE 802.11—2012 и некоторыми упрощениями протокола CSMA/CA. В ней, в частности, определено, что на канальном уровне все пакеты переда­ются без запроса готовности и подтверждения приема.

Очевидно, что при таких ограничениях ПРС представляет собой одноканальную сис­тему массового обслуживания (СМО) с отка­зами. ПРС может находиться в одном из двух состояний:

  • So— канал радиосвязи свободен;
  • Si— канал радиосвязи занят передачей пакета.

Экспериментальное исследование пропуск­ной способности.

Эксперимент проводился в две стадии. На первой измерялся коэффициент потерь паке­тов в зависимости от скорости передачи, а на второй — пропускная способность с учетом числа ретрансляторов. Для проведения изме­рений использовались бортовые устройства DSRC на доработанном чипсете Wi-Fi.

Устройства с всенаправленными антеннами по 3 дБ, установленные на высоте 2 м, были разнесены на расстояние примерно 100 м и находились в прямой видимости. К каждому из устройств по интерфейсу Ethernet подклю­чались два персональных компьютера, один из которых служил источником данных, а второй — приемником данных и средством опреде­ления параметров передачи (на базе утилиты iperf). Использовался 178-й канал DSRC с не­сущей 5,890 ГГц, мощностью передатчиков 27 дБм и чувствительностью приемников -87 дБм. Эксперимент проходил в пять этапов, каждый из которых представлял собой пере­дачу данных в течение 300 с на скоростях 1, 2, 3, 4 и 5 Мбит/с (соответственно номеру этапа).

Передача данных DMR

Рассмотрим отношение сигнал-шум Eb/N0 для нашего случая, где это отношение энергии сигнала на 1 бит к плотно­сти мощности шумов па 1 Гц можно выразить с учетом скоро­сти передачи данных (бит/с).  Для технологии DSRC довольно часто уро­вень мощности шума достаточен для измене­ния значения одного из битов данных. Если же увеличить скорость передачи данных вдвое, биты будут «упакованы» в два раза плотнее и тот же посторонний сигнал приве­дет к потере уже двух бит информации. Со­гласно стандарту IEEE 802.11, требуемое отношение сигнал/шум для скорости 1 Мбит/с равно 4 дБ, а для 6 Мбит/с — 5 дБ. Следова­тельно, при фиксированной мощности сигнала и шума увеличение скорости передачи данных влечет за собой возрастание вероятности воз­никновения ошибок. Скорость передачи данных DMR

Для проведения измерений зависимости ско­рости и стабильности передачи данных при изменении маршрута использовалось то же оборудование, частоты и мощности сигнала, что и ранее. В первоначальной конфигурации тестовая сеть состоит из двух бор­товых устройств (БУ) DSRC, в дальнейшем конфигурация сети меняется путем добавле­ния сначала одного, а затем второго дополнительного бортового устрой­ства DSRC, работающих в режиме ретрансля­ции сигнала. Устройства размещаются таким образом, что каждое из них взаимодействует в условиях прямой видимости только с двумя соседними.

Проведенные исследования показывают, что подсистема радиосвязи ИТС с использованием модифицированного прото­кола IEEE 802.11p по технологии DSRC пред­ставляет собой одноканальную систему мас­сового обслуживания с отказами. Ее пропуск­ная способность зависит как от параметров самой системы (интенсивности поступления заявок на передачу пакетов данных и скорости передачи данных), так и от состояния канала связи.

Оценки пропускной способности в режиме прямой связи и в режиме ретрансляции говорят о спо­собности системы эффективно ретранслиро­вать сигнал с относительно стабильной скоро­стью передачи данных. Сеть на базе техноло­гии DSRC обладает высокой живучестью, и в случае нарушения связи узел может восстано­вить связь по радиоканалу через другие уст­ройства в радиусе действия.

Ист. тематическая подборка «Радиосвязь на железнодорожном транспорте. Стандарт DMR»

Category: Радиосвязь Системы передачи

About V.Lesin

Специалист в области электросвязи, делюсь своими знаниями и опытом через статьи на olacom.ru. Кроме моих статей на ресурсе Вы также найдете интересные материалы, инструкции и мануалы. Всегда готов ответить вопросы!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *