автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Управление самоорганизующимися пакетными радиосетями на основе радиостанций с направленными антеннами

На правах рукописи

Фокин Григорий Алексеевич

УПРАВЛЕНИЕ САМООРГАНИЗУЮЩИМИСЯ ПАКЕТНЫМИ РАДИОСЕТЯМИ НА ОСНОВЕ РАДИОСТАНЦИЙ С НАПРАВЛЕННЫМИ АНТЕННЫМИ

Специальность 05.13.13. -телекоммуникационные системы и компьютерные сети

0034883Б4

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2009

003488364

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Валерий Юрьевич Бабков

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, проф. Михаил Александрович Семисошенко

кандидат технических наук, с.н.с. Валерий Алексеевич Степанец

Ведущая организация ФГУП ЛОНИИР (Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится «/т^» 2009 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « /£» Хп_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного кандидат технических наук, доцент В.Х. Харитонов

диссертационного совета

!т вх_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Самоорганизующиеся пакетные радиосети (СПРс) представляют собой динамическую самоорганизующуюся топологию построения сетей мобильной радиосвязи, предполагающую отсутствие фиксированной инфраструктуры и централизованного управления. Все узлы сети мобильны и обмениваются информацией непосредственно между собой или применяют ретрансляцию передаваемых пакетов. Под узлами самоорганизующейся пакетной радиосети понимаются радиостанции, оснащенные радиомодемами и реализующие функции маршрутизации.

В настоящее время самоорганизующиеся пакетные радиосети находятся вне конкуренции по оперативности развертывания, мобильности и широте возможных приложений, а во многих случаях представляют собой единственное экономически оправданное решение.

Известными недостатками работы самоорганизующихся радиосетей на основе радиостанций с ненаправленными антеннами является невозможность обеспечения современных требований к качеству обслуживания вследствие необходимости ретрансляций, непостоянство пропускной способности радиоканала, зависимость пропускной способности от расстояния между подвижными радиостанциями, мощности передачи, количества соседних узлов и уровня создаваемого ими трафика и т.д.

Современные тенденции совершенствования самоорганизующихся пакетных радиосетей заключаются в применении адаптивных антенных систем, которые позволяют повысить пропускную способность радиосети и качество обслуживания пользователей.

Для практической реализации указанных выше преимуществ необходима разработка соответствующих алгоритмов управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности. В связи с этим тема работы представляется весьма актуальной.

Объектом исследования является пакетная сеть с децентрализованным управлением, построенная на распределенных по территории радиостанциях СВЧ диапазона.

Предметом исследования являются вопросы функционирования радиостанции самоорганизующейся пакетной радиосети.

Цель диссертационной работы является повышение связности и пропускной способности самоорганизующихся пакетных радиосетей.

Научной задачей является разработка методик оценки связности, пропускной способности и алгоритма управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны самоорганизующейся пакетной радиосети.

Методы исследований. При выполнении исследований были использованы методы специальных математических функций, интегрального исчисления, теории антенных решеток, теории вероятностей и имитационного моделирования.

Достоверность полученных результатов обеспечена адекватным применением используемых математических методов, корректностью

постановки решаемых задач, а также используемых допущений и ограничений, непротиворечивостью полученных результатов известным результатам предшествующих исследований, обсуждением полученных научных результатов на научно-технических конференциях, публикацией основных результатов работы в журналах, соответствием применяемых моделей физическим процессам в самоорганизующихся пакетных радиосетях, имитационным моделированием.

Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые получены следующие новые результаты.

1. Систематизированы вопросы функционирования самоорганизующихся пакетных радиосетей, которые определяют принципы управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

2. Разработана математическая модель режимов работы радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети, на основе которой выполнена оценка коэффициентов усиления полезного сигнала и внутрисистемных помех при работе радиостанций сети в общем радиоканале.

3. Разработана методика оценки связности радиостанций с адаптивно формируемыми диаграммами направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети, учитывающая неопределенность территориального распределения радиостанций и влияние медленных и быстрых замираний в радиоканале.

4. Разработана методика оценки пропускной способности радиостанций с адаптивно формируемыми диаграммами направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети, учитывающая неопределенность территориального распределения, влияние медленных и быстрых замираний в радиоканале и вероятность передачи радиостанций, работающих в общем радиоканале.

5. Разработана дискретно-временная имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны, учитывающая неопределенность территориального распределения радиостанций, влияние медленных и быстрых замираний в радиоканале, уровень внутрисистемных помех.

6. На основе результатов имитационного моделирования разработан алгоритм управления направлением и мощностью излучения радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

Практическая ценность работы. Результаты оценки связности и пропускной способности позволяют выполнить построение начального приближения самоорганизующейся радиосети, оценить число и параметры радиосредств, необходимые для организации радиосвязи на заданной территории, оценить вероятность успешного радиоприема и, соответственно,

пропускную способность радиостанций в условиях воздействия внутрисистемных и преднамеренных помех.

Предложенный алгоритм управления радиостанциями сети может быть реализован в качестве протокола канального уровня, достоинствами которого являются отсутствие необходимости внешней синхронизации, наличия опорного сигнала для адаптивного формирования диаграммы направленности и инвариантность к протоколу маршрутизации.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в ОКР «Морфей» и в учебный процесс СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича

Апробация результатов работы и публикации. Материалы диссертации опубликованы в 11 работах. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на 58-й, 59-й, 60-й и 61-й НТК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (СПб, 2006, 2007, 2008, 2009).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка, включающего 66 наименований, и приложения. Работа содержит 138 страницы текста, 55 рисунков и 11 таблиц.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель режимов работы радиостанций сети с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

2. Методика оценки связности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

3. Методика оценки пропускной способности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

4. Алгоритм управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

5. Имитационная модель функционирования самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, определены цель диссертационной работы и решаемые в ней задачи. Сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе систематизированы вопросы функционирования самоорганизующихся пакетных радиосетей, принципы функционирования радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети. Приводится анализ существующих алгоритмов управления радиостанцией с направленной антенной в составе самоорганизующейся пакетной радиосети. В заключение главы сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе поставлена задача разработки математической модели режимов работы радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

На основе разработанной модели выполнена оценка коэффициентов усиления полезного сигнала и внутрисистемных помех для радиостанций, работающих в общем радиоканале.

Так как радиостанции СПРс работают в общем радиоканале, функционируют без централизованного управления, характеризуются априорной неопределенностью территориального распределения и осуществляют прием и передачу с использованием узконаправленных лепестков диаграммы направленности (ДН), то отношение сигнал/(шум + внутрисистемные помехи) SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) будет непосредственно определяться азимутальным расположением радиостанций на территории СПРс. Для оценки отношения SINR с учетом направленных приема и передачи, необходимо оценить: коэффициент усиления полезного сигнала G0; коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех G,.

Коэффициенты усиления G0 и G, определяются режимами работы радиостанции: режимом установления связи и режимом ведения связи.

Установление связи в СПРс на основе радиостанций с направленными антеннами заключается в предварительном обнаружении передающей радиостанцией принимающей радиостанции. Процедура обнаружения включает 2 этапа: определение направления прихода сигнала при работе на прием; формирование ДН при работе на передачу и прием.

Если процедура обнаружения предваряет сеанс ведения связи, назовем такой режим работы диаграммообразованием с предварительным обнаружением DB (Beamforming with Discovery).

Если ведение связи осуществляется без предварительного обнаружения, назовем такой режим работы случайным диаграммообразованием RB (Random Beamforming).

Оценку коэффициентов усиления полезного сигнала и сигналов внутрисистемных помех выполняется для двух сеансов ведения связи: сеанса направленной передачи и направленного приема DD (Directional Transmission -Directional Reception); сеанса направленной передачи и ненаправленного приема DO (Directional Transmission - Omni directional Reception);

Пример расположения принимающей RX0 и передающей ТХ0 радиостанций друг относительно друга в режиме случайного диаграммообразования показан на рис. 1.

Рис. 1. Пример расположения принимающей ИХ, и передающей ТХ„ радиостанций друг относительно друга в режиме случайного диаграммообразования

4

Математическое ожидание коэффициента усиления полезного сигнала (Зом в режиме случайного диаграммообразования определяется по формуле:

М[с«вд] = тг-тг/11 Оотх (фотх'фм, (Фоях>71 + Фюс. )с34'отх<^Фоюсс1ФКх<1 •

ООО

Пример расположения принимающей радиостанции Ю(0 и двух передающих радиостанций ТХ, - источников внутрисистемных помех, в режиме случайного диаграммообразования показан на рис. 2.

Рис. 2. Пример расположения радиостанции и двух передающих радиостанций ТХ -источников внутрисистемных помех в режиме случайного диаграммообразования

Математическое ожидание коэффициента усиления сигналов внутрисистемных помех в режиме ГШ определяется по формуле:

| 2*2д2я2я

М[Сшш] = 7ГТ?| 111°,тх(<ктх Ах,(ФомАх, Нтх^Фою^Фнх^Фта,-(2я) оооо

Пример расположения принимающей Ю£0 и передающей ТХ0 радиостанций друг относительно друга в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением показан на рис. 3.

Ф««/ Фк, \

Рис. 3. Пример расположения принимающей и передающей ТХ„ радиостанций друг относительно друга в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением

Математическое ожидание коэффициента усиления полезного сигнала ^ояв в режиме БВ определяется по формуле: 1 2°

М[Со/м] = ^ I °отх (Фотх Атх )°оюс (п + Фота>я + Фотх )#ота •

Коэффициенты усиления О(ф0,ф), входящие в подынтегральные выражения определяются по формуле:

о .

где разброс углов прихода Дф = |ф'-ф| характеризуется усеченным распределением Лапласа:

^(дФ) = 1=-е ' |Дф|<я/2

где среднеквадратическое расширение угла прихода.

Коэффициент направленного действия §(0,ф) определяется по формуле :

|Е(9.Ф)12 -

в(в,Ф)=-

^-|}|Е(е,ф)|2зт(0)а9(1ф

47С - п

где Е(б,ф) - пространственная напряженность электрического поля; пространственное направление характеризуется двумя углами: углом места б и азимутом ф.

Для антенной решетки с равномерным расположением N элементов на окружности радиусом р (рис. 4) Е(0,ф) определяется по формуле:

N

Е(0, Ф) = £Е0ехр[ Кр:ып (6}соб (ф - ф„) + }],

где Е0=1 - значение величины Е{0,ф) для ненаправленного излучателя (одного элемента); кх = 2п/Х - волновое число; X— длина волны; фп =2лп/Н -угловое расположение п-го элемента на окружности в азимутальной плоскости; ц/п — фазовый сдвиг п-го элемента, определяемый по формуле

V. =-*1Р8И1(ев)со8(фв-ф,),

где (90,ф0) - направление максимума ДН круговой АР.

¿4.—у

Рис. 4. Круговая антенная решетка из N элементов

При кратности интегралов 3 и более для их вычисления использован метод Монте-Карло.

Рассчитанные коэффициенты усиления для N = 6, р = Л./2 и двух значений аф сведены в табл. 1-2. Рассчитанные коэффициенты усиления для N = 12, р = X и двух значений оф сведены в табл. 3-4.

Таблица 1.

N = 6, р = Х/2 н сгф = 10" Направленная передача и направленный прием Направленная передача и ненаправленный прием

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением <С « 13,04 0- -5.22

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме случайного диаграммообразования о." «0,72 01 =0,°°« 1.24

Коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех 0^1,41

Таблица 2.

N = 6 ,р = ^/2 и =20' Направленная передача н направленный прием Направленная передача и ненаправленный прием

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением O/D0 7 О1-4Д0

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме случайного диаграммообразования G^ =0,72 01=0Г*1,18

Коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех G,1" = 1,35

Таблица 3.

Ы = 12,р = Х и <7^ = 10' Направленная передача и направленный прием Направленная передача и ненаправленный прием

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением 01=34,62 01« 8,07

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме случайного диаграммообразования «С, »о.82 0„1=0Г = 1,32

Коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех С,ш »1,66

Таблица 4.

N = 12, р = Л и =20' Направленная передача и направленный прием Направленная передача и ненаправленный прием

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением 01 = 16,21 0,1=5,74

Коэффициент усиления полезного сигнала в режиме случайного диаграммообразования 0,1 = 0,83 G1 = G™ * 1,36

Коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех 0" = 1,69

Анализ данных таблиц 1-4 позволяет сделать следующие выводы:

• в режиме случайного диаграммообразования Щ} коэффициент усиления полезного сигнала О0/кв оказывается меньше единицы как для сеанса направленной передачи и направленного приема БО, так и для сеанса направленной передачи и ненаправленного приема ЭО;

• в режиме диаграммообразования с предварительным обнаружением БВ коэффициент усиления полезного сигнала О0/м оказывается больше

единицы как для сеанса направленной передачи и направленного приема ОБ , так и для сеанса направленной передачи и ненаправленного приема БО; • коэффициент усиления сигналов внутрисистемных помех в, слабо зависит как от режима работы радиостанции (БВ или ИВ), так и от сеанса ведения связи ( ББ или БО). Анализ коэффициентов усиления полезного сигнала и сигналов внутрисистемных помех для сеанса приема ББ и режима БВ позволяет сделать вывод о существенном увеличении возможностей радиоприема радиостанций СПРс, работающих в общем радиоканале по критерию БП^Я. Таким образом, для реализации возможностей адаптивного диаграммообразования на физическом уровне, радиостанциям следует предварительно определять направление прихода сигнала при работе на прием и, затем, осуществлять формирование ДН при работе на передачу и прием.

В третьей главе сформулирована задача оценки связности радиостанций самоорганизующейся радиосети. Разработанная методика оценки связности учитывает априорную неопределенность территориального распределения радиостанций и условия распространения радиоволн, в частности средние потери распространения, медленные и быстрые замирания. Полученные соотношения позволяют в явном виде определить такие параметры связности, как дальность радиосвязи и число радиостанций.

Радиосеть является связной тогда, когда между любой парой радиостанций существует маршрут, который, в общем случае, может включать несколько ретрансляций. Для оценки связности используются следующие допущения:

• Для связности радиостанций требуемая дальность радиосвязи должна быть не меньше чем II. Анализируемая СПРс предполагается однородной, т.е. значение Я для всех радиостанций одинаково.

• Территориальное распределение радиостанций пуассоновское.

• При распространении радиоволн учитываются средние потери распространения, медленные и быстрые замирания.

• В качестве направленной антенны используется круговая антенная решетка.

Целью анализа является оценка такого значения дальности радиосвязи Я, которое при заданной плотности радиостанций СПРс л5 обеспечивает связность радиостанций с вероятностью Рссм > Рс(да ТРЕГ>, где Рсом ТРЕБ -требуемая вероятность связности радиостанций. Под связностью радиостанций понимается ситуация, которая с определенной вероятностью Рк0 исключает наличие изолированных радиостанций в СПРс. Изолированной считается такая радиостанция, которая с определенной вероятностью Рво оказывается вне зоны радиопокрытия других радиостанций. Зона радиопокрытия определяется дальностью радиосвязи Я.

Значение требуемой дальности радиосвязи Я представляет интерес для анализа показателей функционирования СПРс, когда известно число радиостанций к и площадь территории СПРс Б, и определяется по формуле:

1»п(-к/1пР ).5 1 ] V к.Я|х(л,а)

где ц(т1,0) = -Г Л

ш

- коэффициент влияния медленных и быстрых

замираний на связность радиостанций; т) = 2н- 4- параметр средних потерь распространения, о = (1п 10) / Юст^з; аав = 6-И0дБ - параметр медленных замираний; Г(-) - гамма-функция.

На рис. 5 представлены зависимости Я [Б, к] при Рсом = 99%.

Графики на рис. 5 позволяют оценить требуемую дальность радиосвязи Я в зависимости от площади территории СПРс Б, когда известно число радиостанций СПРс к.

П=2.о -6«Б тр2 о .=10 дЬ

Рис. 5. Требуемая дальность радиосвязи я[8,к]при РС0!1 = 99%

Анализ графиков на рис. 5 позволяет сделать следующие выводы: с увеличением показателя средних потерь распространения т|, требуемая дальность радиосвязи К увеличивается;

с увеличением интенсивности медленных замираний, требуемая дальность радиосвязи Я уменьшается.

Под требуемой понимается такая плотность радиостанций СПРс /Ц, которая обеспечивает связность радиостанций с вероятностью РС0Н ТРИ1. Требуемая плотность радиостанций определяется по формуле:

где W(x) -W - функция Ламберта.

Требуемое число радиостанций, как функция дальности радиосвязи Я и площади территории СПРс Б, определяется из соотношения для плотности радиостанций = к/Б, по формуле:

На рис. 6 представлены зависимости к [Я, Б] при Рсда) =99%. Графики на рис. 6 позволяют оценить требуемое число радиостанций к в зависимости от К., когда известна площадь территории СПРс Б.

Анализ графиков на рис. 6 позволяет сделать следующие выводы:

• с увеличением показателя средних потерь распространения Г), требуемое число радиостанций СПРс к увеличивается;

• с увеличением интенсивности медленных замираний, требуемое число радиостанций СПРс к уменьшается.

Требуемая дальность радиосвязи Я0 в случае использования радиостанциями СПРс направленных антенн, с учетом влияния коэффициента усиления полезного сигнала О0, определяется по формуле:

^-(о.Ги.

Формула для оценки требуемой дальности радиосвязи в случае использования радиостанциями СПРс направленных антенн имеет вид:

1

К,Я,к] =

(О.)'

1/л

1п(-к/1пРС(Ж)8^ 1 кзцх(т],в) (О,)'

^[Б.к].

Графики на рис. 7 позволяют оценить требуемую дальность радиосвязи Яд в зависимости от КУ полезного сигнала О0 и площади территории СПРс 8, когда известно число радиостанций СПРс к.

и*. ч=4. оЛ=6 дБ. I*«, О »20*

•<=100. »г*, о =« дб. 1*4. Р-*Я. с

; 1- . / ;

-С.1*22 •СЩ;*С72 ■---®2о»Ч 20 ■■/■ ■ Г . ■/• . 1 у: 7

в« -17в : / / /

• / ; /

• . / ' у / . •/ / У . . / : У / . уг г' : -¿г

га> аоо эх жю

Рис. 7. Требуемая дальность радиосвязи ^[<3^,5,к]и число радиостанций к_ при Рсов = 99% в случае использования направленных антенн

Таким образом, для сеанса ОБ в режиме ИВ требуемая дальность радиосвязи может быть уменьшена примерно в полтора раза по сравнению со случаем ненаправленных антенн. С точки зрения требуемой мощности передачи такое уменьшение требуемой дальности радиосвязи для параметра средних потерь распространения т\ = 4 эквивалентно уменьшению требуемой мощности передатчика в пять раз.

Формула для оценки требуемого числа радиостанций в случае использования направленных антенн имеет вид:

кс[11,С0,8] = -

1пР„

Я(О0)*чК2ц(ть°)

Графики на рис. 7 позволяют оценить требуемое число радиостанций кс в зависимости от КУ полезного сигнала С0 и дальности радиосвязи Я, когда известна площадь территории СПРс 8. Таким образом, для сети, построенной на основе радиостанций, работающих в режиме БВ число радиосредств, требуемое для организации связи на заданной территории, может быть уменьшено как минимум в полтора раза по сравнению со случаем ненаправленных антенн.

В четвертой главе сформулирована задача оценки пропускной способности радиостанций самоорганизующейся радиосети. Разработанная методика оценки пропускной способности учитывает априорную неопределенность территориального распределения радиостанций, условия распространения радиоволн и . вероятность передачи радиостанции. Полученные соотношения позволяют в явном виде определить пропускную способность радиостанции при использовании ненаправленных и адаптивно формируемых диаграмм направленности антенн.

Пропускная способность радиостанции СПРс определяется как вероятность успешной передачи за время одного слота при условии сеанса связи в этом слоте:

С(р, ксоу) = Р5В (р) • Р8ис [БШ^р, ксо, ),у],

где Р8Е5(р) = (1~р)(1-е~Р) - вероятность сеанса связи; р - вероятность

передачи радиостанции СПРс.

Вероятность успешного радиоприема определяется по формуле Р5ис[8ПЖ(р,кСОУ),у] =

= |2г»

IV

¿V2тку

ехр|-(го)" ер* |ехр

ЧСо

рксоу(го)2

<1го,

. ч 2к 2л ( где ¿Цл,с) = —соэес—е Л

Л.

- коэффициент влияния медленных и быстрых

замираний на вероятность успешного радиоприема; ксоч,(КД5) = ЦлЯ2- число соседей радиостанции; го = г0/Л - нормированное расстояние между передающей и принимающей радиостанциями; у -требуемое отношение БШЯ.

На рис. 8 представлены зависимости С(р,кС0У) от р приудБ =10 дБ для сеанса ВЭ, когда радиостанции СПРс работают в режиме БВ при (сГЛСв) = 0Д5 (табл. 1).

0 0.1 0.2 03 04 05 ОБ 07

Рис. 8. Пропускная способность радиостанции СПРс при у л = 10 дБ для случая с направленными антеннами 12

Анализ графиков на рис. 8 показывает увеличение пропускной способности по сравнению со случаем ненаправленных антенн: теоретически радиостанция может в среднем использовать для передачи информации не более 9% пропускной способности общего радиоканала

Существенное отличие условий функционирования радиостанций для двух приведенных случаев заключается в дальности радиосвязи: для случая с направленными антеннами дальность радиосвязи больше в (G0)'/n раз.

В пятой главе разработан алгоритм управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети. Для оценки пропускной способности радиостанции, работающей согласно предложенному алгоритму, разработана дискретно-временная имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети.

Алгоритм установления и ведения связи в СПРс на основе радиостанций с направленными антеннами представлен на рис. 9.

Согласно предложенному алгоритму, радиостанция СПРс может находиться в одном из 4 состояний:

• дежурный прием (IDLE);

• установление связи;

• ведение связи;

• ожидание (BACKOFF).

В режиме дежурного приема радиостанция работает без диаграммообразования, т.е. осуществляет прием с единичным усилением по всем азимутальным направлениям. Из режима дежурного приема радиостанция может перейти в режим установления связи - на прием или на передачу. В режим установления связи на передачу радиостанция переходит при поступлении пакетов. В режим установления связи на прием радиостанция переходит при получении кадра запроса на передачу - ORTS (Omni directional RTS) или DRTS (Directional RTS). В режим ведения связи на передачу радиостанция переходит при получении кадра разрешения на передачу OCTS (Omni directional CTS) или DCTS (Directional RTS). В режим ожидания радиостанция переходит из режима установления связи на передачу в том случае, если кадр разрешения на передачу OCTS (Omni directional CTS) или DCTS (Directional RTS) своевременно не получен.

Таким образом, процесс передачи, как и в режиме DCF, складывается из обмена четырьмя кадрами: запрос на передачу (RTS), разрешение на передачу (CTS), передача пакета информации (DATA) и подтверждения успешной передачи (АСК). Отличие от режима DCF заключается в следующем: радиостанции не используют ни физический, ни виртуальный контроль занятости радиоканала, а в режим ожидания переходят из режима установления связи на передачу только в том случае, если кадр OCTS или DCTS своевременно не получен.

( и-™»,«™..-

V • ассурноте ярки* 1,101.6*

Рис. 9. Алгоритм установления и ведения связи в самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с направленными антеннами

В результате успешного установления связи, т.е. при получении разрешения на передачу OCTS после отправки запроса на передачу ORTS, радиостанция формирует список соседей. Список соседей представляет собой таблицу (табл. 5), в которой содержится идентификатор соседней радиостанции (neighborid), ее азимутальное расположение (AoA id), а также требуемая мощность передатчика.

Табл. 5. Список соседних радиостанций

Идентификатор соседней радиостанции (neighbor id) Азимутальное расположение соседней радиостанции (AoA_id) Требуемая мощность передатчика (Рте и)

1

i V; V.

В том случае, когда радиостанция - получатель находится в списке соседей радиостанции - отправителя, установление связи на передачу осуществляется отправкой направленного запроса на передачу ОЯТБ. Обновление списка соседних радиостанций может происходить при изменении топологии радиосети в результате движения радиостанций.

Основные параметры самоорганизующейся пакетной радиосети, использованные при имитационном моделировании: площадь территории

;20, мощность передатчика Рг;

: 20 дБм,

, = -90 дБм, требуемое отношение

S = 10" м\ число радиостанций к чувствительность приемника сигнал/помеха SIRT!!R = 10 дБ, параметры круговой антенной решетки: N = 6, р = Х/2; показатель средних потерь распространения г| = 4, размер кадра DATA 1000 байт, размер кадра RTS/CTS/ACK 20 байт, размер слота 5 байт,

скорость передачи 1 Мбит/с.

Пример работы имитационной модели представлен на рис. 10.

дк "V ■

у И Ж

* Г) н;

в

Рис. 10. Пример работы имитационной модели самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с направленными антеннами

Пропускная способность радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности, полученная на основе результатов имитационного моделирования, представлена на рис. 11.

Рис. 11. Пропускная способность радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности

Анализ графиков на рис. 11 и его сравнение с результатами теоретической оценки пропускной способности позволяет сделать следующий вывод: предварительное установление связи в совокупности с управлением направлением и мощностью излучения позволяет повысить пропускную способность радиостанции в два раза по сравнению со случаем ненаправленных антенн.

В заключении перечисляются основные результаты диссертационной работы.

Приложение содержит математические выкладки, использованные при оценке вероятности успешного радиоприема.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель режимов работы радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

2. Разработана методика оценки связности радиостанций с адаптивно формируемыми диаграммами направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

3. Разработана методика оценки пропускной способности радиостанции с адаптивно формируемыми диаграммами направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

4. Предложен алгоритм управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности в составе СПРс.

5. Разработана дискретно-временная имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

6. Результаты работы внедрены в ОКР «Морфей» и учебный процесс.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Фокин, Г.А. Оценка вероятности успешного радиоприема в самоорганизующихся пакетных радиосетях на основе радиостанций с направленными антеннами / В.Ю. Бабков. Г.А. Фокин // НТВ СПбГПУ. - СПб. - 2009. - № 4 - С. 77-84. (из перечня изданий, рекомендуемых ВАК).

2. Фокин, Г.А. Особенности функционирования территориально-распределенных самоорганизующихся сетей радиосвязи с адаптивными антенными системами. // T-Comm Телекоммуникации и транспорт. - 2009. -№1. С.20-22. (из перечня изданий, рекомендуемых ВАК).

3. Фокин, Г.А. Особенности планирования самоорганизующихся распределенных сетей радиосвязи //61-я НТК / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2009. С.92-93.

4. Фокин, Г.А. Оценка пропускной способности радиостанции территориально-распределенной сети радиосвязи с направленными антеннами // Труды учебных заведений связи / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2008. - № 179 - С.6-12.

5. Фокин, Г.А., Моделирование сетей широкополосного радиодоступа / В.Ю. Бабков. Г.А. Фокин // Мобильные телекоммуникации. - 2008. - №1. С. 16-19.

6. Фокин, Г.А. Особенности частотно-территориального планирования сетей мобильного широкополосного радиодоступа WiMAX // 60-я НТК / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2008. С.52.

7. Фокин, Г.А. Особенности частотно-территориального планирования сетей мобильного широкополосного радиодоступа / В.Ю. Бабков. Г.А. Фокин // Мобильные телекоммуникации. - 2007. №8. С.29-33.

8. Фокин, Г.А. Пути адаптации сигнала к условиям многолучевого распространения в канале широкополосного беспроводного доступа // Труды учебных заведений связи / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2007. - № 176. С.204-213.

9. Фокин, Г.А. Планирование сетей мобильной связи с кодовым разделением каналов в системе автоматизированного проектирования Oneplan RPLS CDMA: методические указания к лабораторным работам / В.Ю. Бабков, Г.А. Фокин, A.B. Руфова; ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2007. - 48с.

10. Фокин, Г.А. Пути адаптации сигнала к условиям многолучевого распространения в канале широкополосного беспроводного доступа // 59-я НТК / ГОУВПО СПбГУТ. - СПб, 2007. С.65.

11. Фокин, Г.А. Разработка требований к сигнально-кодовым конструкциям систем широкополосного беспроводного доступа // 58-я НТК / ГОУВПО СПбГУТ. -СПб, 2006. С.48.

Подписано к печати 05.11.2009. Зак. № 36. Объем 1 печ. л. Тир. 80 экз.

Тип. СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

Условные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Принципы построения самоорганизующихся пакетных радиосетей

1.1. Определение пакетных радиосетей.

1.2. Классификация пакетных радиосетей.

1.3. Протоколы многостанционного доступа пользователей пакетных радиосетей.

1.4. Особенности функционирования самоорганизующихся радиосетей.

1.4.1. Определение самоорганизующихся пакетных радиосетей.

1.4.2. Протоколы канального уровня.

1.4.3. Протоколы сетевого уровня.

1.5. Особенности управления топологией самоорганизующихся радиосетей.

1.5.1. Определение управления топологией самоорганизующихся радиосетей.

1.5.2. Реализация управления топологией в стандарте 802. lis.

1.5.3. Особенности управления мощностью передачи в самоорганизующихся радиосетях.

1.6. Особенности использования направленных антенн в системах радиосвязи.

1.7. Особенности функционирования самоорганизующихся радиосетей на основе радиостанций с направленными антеннами.

1.8. Анализ существующих алгоритмов установления и ведения связи в самоорганизующихся пакетных радиосетях на основе радиостанций с направленными антеннами.

1.9. Постановка задач исследования.

Глава 2. Математическая модель режимов работы радиостанции с направленной антенной

2.1. Постановка задачи.

2.2. Коэффициент направленного действия круговой антенной решетки.

2.3. Коэффициент усиления круговой антенной решетки.

2.4. Математическая модель режимов работы радиостанции с направленной антенной.

2.4.1. Сеанс направленной передачи и направленного приема.

3.4.2. Сеанс направленной передачи и ненаправленного приема.

2.5. Оценка коэффициентов усиления круговой антенной решетки радиостанции в составе самоорганизующейся радиосети.

Выводы.

Глава 3. Оценка связности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети

3.1. Постановка задачи.

3.2. Математическая модель радиоканала.

3.3. Оценка связности радиостанций.

3.3.1. Вероятность изоляции радиостанции.

3.4.3. Вероятность связности радиостанций.

3.4. Оценка требуемой дальности радиосвязи.

3.5. Оценка требуемой плотности радиостанций.

3.6. Методика оценки связности радиостанций с направленными антеннами 97 Выводы.

Глава 4. Оценка пропускной способности радиостанции самоорганизующейся пакетной радиосети

4.1. Постановка задачи.

4.2. Влияние неопределенности территориального распределения радиостанций на уровень внутрисистемных помех.

4.3. Влияние уровня внутрисистемных помех на вероятность успешного pa- 109 диоприема радиостанции сети.

4.4. Методика оценки пропускной способности радиостанций с направлен- 113 ными антеннами.

Выводы.

Глава 5. Реализация алгоритма управления радиостанцией с направленной антенной в составе самоорганизующейся пакетной радиосети

5.1. Постановка задачи.

5.2. Алгоритм установления и ведения связи радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности.

5.3. Имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с направленными антеннами.

5.4. Оценка показателей функционирования самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с направленными антеннами.

Выводы.

Исследование самоорганизующихся радиосетей начались еще в 80-е годы с появлением проекта DARPA PRNET (Defense Advanced Research Project Agency Packet Radio Net-works), предполагавшего создание сетей радиосвязи с коммутацией пакетов военного назначения. Отличительными особенности самоорганизующихся радиосетей являются распределенное (децентрализованное) функционирование, отсутствие фиксированной связной инфраструктуры, высокая живучесть сети за счет ретрансляции и обеспечения нескольких маршрутов доставки информации к адресату.

Современные тенденции совершенствования самоорганизующихся радиосетей заключаются в следующем. С точки зрения физического уровня, по сравнению с известными отечественными и зарубежными системами-прототипами, функционирование вновь разрабатываемых радиосетей подобного класса предполагается в более высокочастотном диапазоне, с существенно увеличенной шириной рабочей полосы частот, многопозиционными сигнальными конструкциями и адаптивными многочастотными схемами передачи. Последние две тенденции развития на физическом уровне связаны с развитием цифровых сигнальных процессоров и программируемых логических интегральных схем. С точки зрения канального уровня, совершенствование протоколов доступа к среде передачи идет по двум путям: разработка новых протоколов с элементами случайного доступа для работы радиостанций в общем радиоканале и разработка новых протоколов децентрализованного разделения каналов в доменах частоты, времени и/йли кода. Последний подход, однако, как правило, требует внешней (спутниковой) синхронизации, и, следовательно, менее предпочтителен. С точки зрения сетевого уровня, совершенствование протоколов маршрутизации идет по двум путям: разработка новых таблично-ориентированных и новых зондовых методов, а также комбинаций их механизмов работы.

Известными недостатками работы существующих систем-прототипов самоорганизующихся радиосетей является невозможность обеспечения современных требований к качеству обслуживания вследствие необходимости ретрансляций, непостоянства пропускной способности радиоканала, ее зависимости от расстояния между подвижными радиостанциями, мощности передачи, количества соседних узлов и уровня создаваемого ими трафика и т.д.

В последнее время в открытых зарубежных научных источниках большое внимание уделяется вопросам применения адаптивных антенных систем радиостанциями самоорганизующихся сетей. Объясняется это тем, что относительно недорогие антенные решетки с числом элементов не более 10 и интеллектуальным блоком управления диаграммой направленности позволяют повысить пропускную способность радиосети примерно на порядок по сравнению с обычными всенаправленными штыревыми антеннами. Что касается относительно недорогой реализуемости интеллектуального блока управления диаграммой направленности, то это тоже стало возможно с развитием цифровых сигнальных процессоров и программируемых логических интегральных схем. В зарубежной научной литературе это направление получило название Smart-антенн.

С точки зрения качества обслуживания, очевидными преимуществами использования адаптивных антенных систем в самоорганизующихся радиосетях является, во-первых: увеличенная дальность радиосвязи за счет усиления на передающей и принимающей стороне, что позволяет сократить число ретрансляций, и, таким образом, повысить пропускную способность и уменьшить задержку передачи информации от источника до адресата; во-вторых: существенное уменьшение внутрисистемных помех за счет адаптивно формируемых диаграмм направленности, что позволяет в разы увеличить пространственное уплотнение одновременных сеансов радиосвязи, и, таким образом, повысить пропускную способность.

С точки зрения военного применения, использование адаптивных антенных систем позволяет уменьшить мощность передачи радиостанций сети, уменьшив, тем самым, вероятность обнаружения средствами радиоразведки и повысить эффективность работы в условиях преднамеренных помех за счет формирования провалов диаграммы направленности в направлениях их углов прихода.

Для практической реализации вышеназванных преимуществ необходим новый подход к построению радиосистемы в целом. В зарубежных научных источниках этот подход получил название сквозного проектирования. Он заключается в том, что протоколы трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем - физический, канальный и сетевой, должны быть тесно взаимоувязаны между собой, что, в конечном счете, означает единый протокол установления, поддержания и ведения связи. На сегодняшний день существуют лишь модификации одного из трех протоколов, поэтому задача поиска и обоснования соответствующих инженерно-технических решений представляется чрезвычайно актуальной и необходимой.

Объектом исследования является пакетная сеть с децентрализованным управлением, построенная на распределенных по территории радиостанциях СВЧ диапазона.

Предметом исследования являются вопросы функционирования радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

Научной задачей является разработка методик оценки связности, пропускной способности и алгоритма управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны самоорганизующейся пакетной радиосети.

Целью данной работы является повышение связности и пропускной способности самоорганизующихся пакетных радиосетей.

Для достижения цели необходимо решение следующих основных задач: 1. Систематизация вопросов функционирования самоорганизующихся пакетных радиосетей и разработка принципов функционирования радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе сети.

2. Разработка математической модели режимов работы радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

3. Разработка методики оценки связности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

4. Разработка методики оценки пропускной способности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

5. Разработка алгоритма управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

6. Разработка имитационной модели самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

7. Оценка показателей функционирования радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

При решении поставленных задач были использованы различные методы исследований, в числе которых: методы специальных математических функций, интегрального исчисления, теории антенных решеток, теории вероятностей и имитационного моделирования.

Практическая ценность работы. Результаты оценки связности и пропускной способности позволяют выполнить построение начального приближения самоорганизующейся радиосети, оценить число и параметры радиосредств, необходимые для организации радиосвязи на заданной территории, оценить вероятность успешного радиоприема и, соответственно, пропускную способность радиостанций в условиях воздействия внутрисистемных и преднамеренных помех.

Предложенный алгоритм управления радиостанциями сети может быть реализован в качестве протокола канального уровня, достоинствами которого являются отсутствие необходимости внешней синхронизации, наличия опорного сигнала для адаптивного формирования диаграммы направленности и инвариантность к протоколу маршрутизации.

Публикации и апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 11 работах. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на 58-й, 59-й, 60-й и 61-й НТК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (СПб, 2006, 2007, 2008, 2009). Результаты работы внедрены в учебный процесс СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича.

Диссертация включает введение, пять разделов основного текста, заключение, список используемых источников, одно приложение. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования

Выводы

В данной главе разработан алгоритм управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети. Для оценки пропускной способности радиостанции и времени задержки передачи сообщений, разработана дискретно-временная имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети в среде Matlab.

Выполненная оценка показателей функционирования радиостанций позволяет сделать вывод об увеличении их пропускной способности в два раза по сравнению со случаем ненаправленных антенн за счет предварительного установления сеанса связи и управления мощностью передачи. Полученные зависимости времени задержки передачи сообщений и характер убывания пропускной способности радиостанций сети показывают изменение состояния СПРс по мере увеличения суммарного передаваемого трафика, что характерно для пакетных радиосетей.

Заключение

В диссертации разработаны в полном объеме все положения, выносимые защиту. В частности:

• Систематизированы вопросы функционирования самоорганизующихся пакетных радиосетей и разработаны принципы функционирования радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети;

• Разработана математическая модель режимов работы радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

• Разработана методика оценки связности радиостанций самоорганизующейся пакетной радиосети.

• Разработана методика оценки пропускной способности радиостанции самоорганизующейся пакетной радиосети.

• Разработан алгоритм управления радиостанцией с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети

• Разработана имитационная модель самоорганизующейся пакетной радиосети на основе радиостанций с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны.

• Выполнена оценка показателей функционирования радиостанции с адаптивно формируемой диаграммой направленности антенны в составе самоорганизующейся пакетной радиосети.

1. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 485 с.

2. БлэкЮ. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 506 с.

3. Шаров А. Н., Степанец В. А., Комашинский В, И. Сети радиосвязи с пакетной передачей информации. / Под ред. А. Н. Шарова. СПб.: ВАС, 1994.216 с.

4. Бунин С. Г., Войтер А. П. Вычислительные сети с пакетной радиосвязью. К.: Техника, 1989. 223 с.

5. Мархаснн А. Б. Архитектура радиосетей передачи данных. Новосибирск: Наука, 1984. 144 с.

6. Барашков П. Н., Родимов А. П., Ткаченко К. А., Чуднов А. М. Модель системы связи с управляемыми структурами в конфликтных условиях. Л.: ВАС, 1986. 132 с.

7. Шибанов В. С., Лычагин Н. И., Серегин А. В. Средства автоматизации управления в системах связи. М.: Радио и связь, 1990. 232 с.

8. Kleinrock L., Tobagi F. Packet Switching in Radio Channels: Part 1, Part 2 // IEEE Trans. Commun. Vol. Com-23. 1975. № 12. P. 1400-1433.

9. Takagi H., Kleinrock L. Throughput Analysis for Persistent CSMA Systems // IEEE Trans. Commun. Vol. Com-33. 1985. № 7. P. 627-638.10. http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html.

10. W.J. Jubin and J. D. Tornow, "The DARPA Packet Radio Network Protocols," Proceedings of the IEEE, Vol. 75, No. 1, pp. 21-32, Jan. 1987.

11. IEEE Standard for Information technology Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks -Specific requirements, IEEE Std 802.11™-2007.13. http://wvyw.ieee802.Org/l5/pub/TGl.html.

12. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. СПб.: Питер, 2008. - 958 с.

13. L. Bao and J.J. Garcia-Luna-Aceves, "Transmission scheduling in ad hoc networks with directional antennas," in Proc. ACM MobiCom, 2002.

14. H. Singh and S. Singh, "A MAC protocol based on adaptive beamforrning for ad hoc networks," in Proc. IEEE PIMRC, 2003.

15. Вишневский В. M., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. Москва: Техносфера, 2005. - 592 с.

16. Hebnat R. Ad-Hoc Network: Fundamental properties and network topologies // Springer, 2006.

17. С. E. Perkins and P. Bhagwat. Highly dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for mobile computers, ACM Computer Communication Review, Vol. 24, No.4, (ACM SIGCOMM'94) Oct. 1994, pp.234244.

18. P. Jacquet, P. Muhlethaler, and A. Qayyum, Optimized Link State Routing Protocol, IETF MANET, Internet draft, 1998.

19. D. Johnson, D. A. Maltz, Dynamic source routing in ad hoc wireless networks, in Mobile Computing (T. Imielinski and H. Korth, eds.), Kluwer Acad. Publ., 1996.

20. C.E. Perkins and E.M. Royer. Ad hoc on demand Distance Vector routing, mobile computing systems and applications, 1999. Proceedings. WMCSA '99. Second IEEE Workshop on, 1999, p90 pi00.

21. IEEE. Standard 802.16e-2005, Part 16: Air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems.

22. IEEE, "Draft amendment: ESS mesh networking," IEEE P802.11s Draft 1.00, November 2006.

23. J. C. Liberti and T. S. Rappaport, "Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications," Prentice Hall, April 1999.

24. L. C. Godara, Applications of antenna arrays to mobile communications, i. performance improvement, feasibility, and system considerations, Proc. the IEEE, vol. 85, no. 7, pp. 103-160, 1997.

25. J. H. Winters, Smart antennas for wireless systems, IEEE Personal Communications, vol.5, no. 1, pp. 237, 1998.

26. C. A. Balanis, Antenna Theory. Wiley, 2nd ed., 1997.

27. Фокин, Г.А. Оценка пропускной способности радиостанции территори-ально-распределенной сети радиосвязи с направленными антеннами // Труды учебных заведений связи / ГОУВПО СПбГУТ. СПб, 2008. - № 179 -С.6-12.

28. Фокин, Г.А. Особенности функционирования территориально-распределенных самоорганизующихся сетей радиосвязи с адаптивными антенными системами. // T-Comm Телекоммуникации и транспорт. -2009. — №1. С.20-22. (из перечня изданий, рекомендуемых ВАК).

29. R. R. Choudhury, X. Yang, R. Ramanathan, and N. Vaidya, Using Directional Antennas for Medium Access Control in Ad Hoc Networks // in Proceedings of ACM MOBICOM, Atlanta, Georgia, September 2002.

30. Y. В. Ко and N. Н. Vaidya, Medium Access Control Protocols Using Directional Antennas in Ad Hoc Networks," in Proceedings of IEEE INFOCOM, March 2000.

31. Z Huang, C.-C. Shen, C. Srisathapornphat and C. Jaikaeo, "A busy-tone based directional MAC protocol for ad hoc networks," in Proc. IEEE Milcom, 2002.

32. M. Takai, J. Martin, A. Ren and R. Bagrodia, "Directional virtual carrier sensing for directional antennas in mobile ad hoc networks," in Proc. ACM Mo-biHoc, 2002.

33. H.Harada, R.Prasad Simulation and software radio for mobile communications // Artech House, 2002.

34. Фелъд Я. К, Бененсон Л. С. Основы теории антенн: учебное пособие для вузов 2-у изд., перераб. - М.: Дрофа, 2007. - 491 с.

35. J. Salz and J.H. Winters, "Effect of Fading Correlation on Adaptive Arrays in Digital Mobile Radio," IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 43, no. 4, pp. 1049-1057, Nov. 1994.

36. J. Fuhl, A.F. Molisch and E. Bonek, "Unified Channel Model for Mobile Radio Systems with Smart Antennas," IEE Proceedings on Radar, Sonar and Navigation, vol. 145, no. 1, pp. 32-40, Feb. 1998.

37. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Spacial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations. ETSI TR 125 996 V7.0.0 (2007-06).

38. Кетков Ю. JJ., Кетков А. Ю., Шулъц М.М. Matlab 7: программирование, численные методы. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 752 с.

39. Newman М. Е. J., Strogatz S. Н., Watts D. J. Random graphs with arbitrary degree distributions and their applications // Physical Review E, vol. 64, 026118, July 2001.

40. Erdos P., Renyi A. On the evolution of random graphs // Publications of the Mathematical Institute of the Hungarian Academy of Sciences, vol. 5, pp. 17— 61, 1960.

41. Bollobas B. Random Graphs. Academic Press, 1985.

42. Фокин, Г.А. Пути адаптации сигнала к условиям многолучевого распространения в канале широкополосного беспроводного доступа // Труды учебных заведений связи / ГОУВПО СПбГУТ. СПб, 2007. - № 176. С.204-213.

43. Т. S. Rappaport. Wireless Communications: Principles and Practice. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1996.

44. L. Kleinrock and J. Silvester, "Spatial Reuse in Multihop Packet Radio Networks," Proceedings of the IEEE, 75(1) pp. 156-167 (January 1987).

45. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и про-изведений.4-е изд. — М. Физматгиз, 1963 1100 с.

46. Дубинов А. Е., Дубинова И. Д., Сайков С. К. W-функция Ламберта и ее применение в математических задачах физики: Учеб. Пособие для вузов. -Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2006. С. 160.

47. Сухопутная подвижная радиосвязь: В 2 кн. Кн. 1. Основы теории / И.М. Пышкин, И.И. Дежурный, Р.Т. Пантикян и др. М.: Радио и связь, 1990. -432 с.

48. S. Хи and Т. Saadawi, "Does the IEEE 802.11 MAC Protocol Work Well in Multihop Wireless Ad Hoc Networks?" IEEE Communications Magazine, vol. 39, no. 6, pp. 130-137, June 2001.

49. Takagi Н., Kleinrock L. Optimal Transmission Range for Randomly Distributed Packet Radio Terminals. IEEE Trans, on Comm., 32(3):246-57, 1984.

50. Nelson R., Kleinrock L. The spatial capacity of a slotted ALOHA multihop packet radio network with capture. IEEE Transactions on Communications (ISSN 0090-6778), vol. COM-32, June 1984, p. 684-694.

51. G. Bianchi, "Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function," IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 18, pp. 535-547, March 2000.

52. L. Wu, P. Varshney. Performance Analysis of CSMA and BTMA Protocols in Multihop Networks (I). Single Channel Case. Information Sciences, Elsevier Sciences Inc., 120:159-77, 1999.

53. Y, Wang, J. J. Garcia-Luna-Aceves. Performance of Collision Avoidance Protocols in Single-Channel Ad Hoc Networks. In Proc. of IEEE ICNP 2002, Paris, France, Nov. 2002.

54. E.S. Soma and J.A. Silvester, "Optimum transmission ranges in a Direct-Sequence Spread-Spectrum multihop packet radio network ", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. SAC-8, pp. 762-771, June 1990.

55. M Zorzi, S. Pupolin, Outage probability in multiple access packet radio networks in the presence of fading. IEEE transactions on vehicular technolo-gyl994, vol. 43 (1), no3, pp. 604-610.

56. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. Изд.9, испр.2007.63. http://www.isi.edu/nsnam/ns/.64. http://www.scalable-networks.com/products/qualnet/.

57. Фокин, Г.А., Моделирование сетей широкополосного радиодоступа / В.Ю. Бабков. Г.А. Фокин // Мобильные телекоммуникации. 2008. -№1. С.16-19.

58. Сирота А.А. Компьютерное моделирование и оценка эффективности сложных систем. М.: Техносфера, 2006. 280с.