Расчет основных показателей функционирования систем связи гарнизонов ГПС

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

 

Кафедра пожарной и промышленной безопасности

 

Курсовая работа

 

По дисциплине АСУ и связь

на тему: «Расчет основных показателей функционирования систем связи гарнизонов ГПС»

 

Вариант 1

 

 

 

 

 

                                                                 Студентки группы ПБ 1241

                                         Руководитель

                                                                                        С.А. Сазонова

                                                                   «          »                      2013г.

 

 

 

 

Воронеж 2013

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………..3

1. Расчёт основных характеристик системы связи……………………….5

1.1.Расчёт пропускной  способности сети связи по  линиям "01"………...6

1.2. Расчёт устойчивости  системы связи………………………………….10

1.3. Расчёт характеристик  оперативности и эффективности

функционирования радиосвязи……………………………………………11

          1.4.Определение необходимых высот  подъёма антенн 

стационарных радиостанций………………………………………………13

Заключение……………………………………………………………….....17

Список использованных источников……...………………………………18

Приложение 4……………………………………………………………….19

Приложение 5……………………………………………………………….22

 

 

 

                                                                     Введение

 

               Служба связи обеспечивает комплексное применение средств и систем электросвязи, использующих различные физические принципы передачи сообщений. 
     Система связи является важнейшей составной частью инфраструктуры системы управления и совместно с автоматизированной системой управления составляет техническую базу информатизации и автоматизации управления гарнизона. Система связи должна охватывать все подразделения гарнизона и строиться на базе стационарных и подвижных узлов связи с учетом комплексного использования технических средств, обеспечивающих управление силами

                                          

                                                К средствам связи относятся: 
 
- техника связи (радиостанции, радиопередатчики, радиоретрансляторы, радиорелейные станции, телеграфная, фототелеграфная, телефонная, телевизионная аппаратура, аппаратура телеуправления, телесигнализации, дистанционного управления, звукозаписи и громкоговорящей связи, оповещения и другая техника, предназначенная для передачи, приема и преобразования информации, а также для образования каналов и линий связи); - измерительная аппаратура, зарядные и выпрямительные устройства, источники и агрегаты электропитания;

          - проводные линейные средства (подземные и подводные кабели, легкие полевые кабели связи, полевые кабели дальней связи, вводно-соединительные и распределительные полевые кабели, арматура и материалы для постройки или прокладки линий связи);

         - сигнальные средства связи (звуковые, светотехнические). 
     Средства связи являются основными элементами подвижных и стационарных объектов и сооружений связи. 
     К подвижным объектам связи относятся средства связи, смонтированные на транспортных средствах. 
     К стационарным объектам связи относятся стационарные узлы связи, усилительные и ретрансляционные  пун  -ты. 
     К сооружениям связи относятся стационарные антенно-мачтовые и фидерные устройства, постоянные кабельные и воздушные линии связи. 
     Стационарный узел связи представляет собой комплекс средств связи, линий и каналов связи, объединенных в определенном порядке и предназначенных для обеспечения управления повседневной деятельностью подразделений ГПС и решения других задач. 
     Связь в гарнизоне строится на основе сетей проводной и радиосвязи путем создания разветвленной сети стационарных и подвижных узлов (пунктов) связи, оборудованных средствами связи в соответствии со своим назначением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет основных характеристик  системы связи.

Задано:

• гарнизон имеет ЦДП и Nпч = 9 пожарные части;
• число абонентов в радиосети N = 3;
• максимальное удаление ПСЧ от ЦДП d = 16 км;
• параметр рельефа местности Δh = 70 м;
• превышение допустимого уровня мешающего сигнала ΔЕдоп = 10дБ;
• интенсивность вызовов в сети связи по линиям "01",λп = 0,26 выз./мин;
• среднее время разговора в сети спецсвязи по линиям "01" Тп = 0,9 мин;
• вероятность потери вызова в сети спецсвязи по линиям "01" Рп = 0,001;
• вероятность безотказной работы основного канала связи Р1 = 0,88;
• вероятность безотказной работы резервного канала связи Р2 = 0,81;
• коэффициент готовности аппаратуры Кг = 0,78;
• коэффициент занятости диспетчера Кд = 0,6;
• максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера У1макс = 24 часа;
• среднее время разговора в радиосети Tпер = 0,89 мин;
• время занятости диспетчера обработкой вызова Табс1 = 1,6 мин;
• интенсивность вызовов по  радиолиниям, λр = 0,26 выз./мин;
• непроизводительные затраты времени Tн = 0,31 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Расчёт пропускной способности сети связи по линиям "01"

Оптимизация сети спецсвязи сводится к нахождению такого числа линий связи "01" и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети спецсвязи.

Последовательно увеличивая число линий спецсвязи с 1 до n, находим такое число линий связи, при котором вероятность отказа в обслуживании ниже вероятности нахождения линии в свободном состоянии (выполняется условие Ротк £ Рп).

В общем виде вероятность того, что все линии связи свободны (Р0), определяется по формуле [7]:

  ,   (3.1)

 

где k – последовательность целых чисел, k = 0, 1, 2, …, n.

      y – нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи.

Нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи может быть представлена как:

 

у = l·Тп = 0,26·0,9 = 0,234

 

Для случая, когда n = 1, вероятность того, что линия связи будет свободна:

В общем виде вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании), определяется как [7]:

 

      (3.2)

 

Для случая, когда n = 1, вероятность отказа в обслуживании:

 

 

Сравнивая полученное значение Pотк1 и заданное значение вероятность потери вызова Pп = 0,001, приходим к выводу, что условие Ротк1 £  Рп не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 2. При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны:

 

Вероятность отказа при этом определяется как:

 

 

Сравнивая полученное значение Ротк2 и заданное Рп приходим к выводу, что условие Ротк2  £  Рп не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 3. При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны:

 

Вероятность отказа при этом определяется как:

 

Сравнивая полученное значение Ротк3 и заданное Рп приходим к выводу, что условие Ротк3  £  Рп не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 4. При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны:

 

Вероятность отказа при этом определяется как:

 

 

Сравнивая полученное значение Ротк4 и заданное значение Рп, приходим к выводу,  что  при  трёх  линиях  связи  условие  Ротк4 £ Рn  соблюдается,  т.е. Ротк4 = 0,0002 < Рп = 0,001. Таким образом, принимаем n = 4.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети спецсвязи), определяется как:

 

Рабс = 1 – Ротк4 = 1 – 0,0002 = 0,9998

 

Таким образом, в установившемся режиме в сети спецсвязи будет обслужено 99,98 % поступивших по линиям связи "01" вызовов.

Фактическая пропускная способность сети спецсвязи по линиям "01" с учётом аппаратурной надёжности:

 

qф = Рабс · Кг = 0,9998 · 0,78 = 0,78

 

Среднее число занятых линий связи определяется выражением:

 

n3 = y · Рабс= 0,234 · 0,9998= 0,23

 

Коэффициент занятости линий связи:

 

К3 = n3 / n = 0,23 / 4 = 0,058 

 

Среднее число свободных линий связи определяется выражением [7]:

 

Коэффициент простоя линий спецсвязи:

 

Кп = nc / n = 5,9625 / 4 = 1,491

 

Необходимое число необходимого количества линий связи с учётом аппаратурной надёжности:

nф = n / Кг = 4 / 0,78 = 5,13 .

 

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова:

 

Табс2 = Тп + Табс1 = 0,9 + 1,6 = 2,5 мин = 0,04 ч,

 

где Тп – заданная величина времени одного «чистого» разговора диспетчера с вызывающи абонентом;

Табс1 – время занятости диспетчера обработкой принятого вызова.

По заданной интенсивности входного потока вызовов l = 0,1 выз./мин, поступающих в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером Табс2 = 0,04 ч определим полную нагрузку на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 ч:

 

yд = 24 l Табс2 = 24 × 0,26 × 60 × 0,04 = 15 ч

 

Фактическая нагрузка на одного диспетчера за смену с учётом коэффициента занятости диспетчера:

y1доп = КдУ1макс = 0,6 × 24 = 14 ч

 

Определим необходимое число диспетчеров:

 

 

Округляя результат, определяем: один диспетчер.

Таким образом, по результатам оптимизации сети спецсвязи определено, что необходимо иметь 5 линий связи "01" и одного диспетчера.

 

 

 

 

1.2 Расчёт устойчивости системы связи

 

Устойчивость системы связи, состоящей из n каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью её безотказной работы [4]:

,   (3.3)

где Pi – вероятность безотказной работы i-го канала связи;

       t – время работы канала связи.

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из двух каналов связи (основного и резервного), оценивается следующей вероятностью безотказной работы при данных P1 = 0,88, P2 = 0,81:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Расчёт характеристик оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

 

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

 

Q = P[(Tпер + Tн) £ Tоп] ,

 

где  Tпер – время «чистого» разговора по радиоканалу;

Тн   – непроизводительные затраты времени;

Топ – заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надёжность и качество канала связи идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле [4]:

 

                              Q = Р0 + Р1                (3.4),

 

где  Р0 – вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

Р1 – вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Вероятность состояний сети радиосвязи Р0 и Р1 рассчитываются по формулам [4]:

 

                                                   (3.5);                                                     (3.6);

 

 

 

где yр – нагрузка в сети радиосвязи;

k – последовательность чисел k = 0, 1, 2, …, N.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины её состояния (Е), которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надёжность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле [4]:

Е = Р0 + Р1 + (1 – Р0 – Р1)

,     (3.7)

где  Тпер – время переговора в радиосети

Tн – непроизводительные затраты времени в радиосети.

Оперативность радиосвязи с учетом исходных данных, нахождения нагрузки в радиосети и преобразования формулы 3.4 путем вставления формул 3.6 и 3.5 будет равна:

 

Эффективность функционирования радиосети с учетом исходных данных будет равна:

Е = Р0 + Р1 + (1 – (Р0 + Р1))

= 0,98+(1 - 0,98) = 0,995

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.Определение необходимых высот подъёма антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъёма антенн стационарных радиостанций ЦДП и ПСЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удалённой ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряжённости поля полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений высот подъёма антенн. Эти графические зависимости приведены в приложении 5 (рис.1) и представляют собой медианные значения напряжённости поля, превышаемые в 50% мест и 50% времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140-174 МГц [4].