Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

О РАЗРАБОТКЕ МОДУЛЯ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ В ПОМЕЩЕНИЯХ

Шестопалов О.В. 1
1 Воронежский институт высоких технологий
В настоящее время происходит проектирование и внедрение беспроводных сетей связи, которые позволяют передавать большие объемы данных, а также дать возможности для того, чтобы было оперативное управление и обеспечивалась безопасность. В работе приведена структура программного продукта, на основе которого могут проводиться расчеты по дифракционным характеристикам объектов, которые включаются в системы соответствующих беспроводных связей. Указаны основные эффекты, которые наблюдаются при распространении электромагнитных волн внутри зданий и сооружений при наличии стен, перегородок, мебели, радиоэлектронной аппаратуры: возникновение многолучевости, поскольку идут многократные переотражения от объектов, находящихся внутри помещений и от стен; дифракционные эффекты, существующие на острых кромках объектов, которые существуют внутри помещений; процессы рассеяния электромагнитных волн. Представлена схема взаимодействия систем автоматизированного проектирования беспроводных систем связи и геоинформационных систем.
беспроводные сети
проектирование
программный продукт
дифракция радиоволн
1. Баранов А.В. Проблемы функционирования mesh-сетей / А.В. Баранов // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2012. № 9. С. 49-50.
2. Львович И.Я. Разработка информационного и программного обеспечения САПР дифракционных структур и радиолокационных антенн / И.Я. Львович, А.П. Преображенский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 12. С. 63-68.
3. Львович И.Я. Разработка принципов построения САПР дифракционных структур и радиолокационных антенн / И.Я. Львович, А.П. Преображенский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 12. С. 125-127.
4. Мишин Я.А. О системах автоматизированного проектирования в беспроводных сетях / Я.А. Мишин // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2013. № 10. С. 153-156.
5. Милошенко О.В. Методы оценки характеристик распространения радиоволн в системах подвижной радиосвязи / О.В. Милошенко // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2012. № 9. С. 60-62.
6. Преображенский А.П. Методы прогнозирования характеристик рассеяния электромагнитных волн / А.П. Преображенский // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2014. № 1 (4). С. 3.
7. Преображенский А.П. Моделирование характеристик рассеяния объектов, в состав которых входят кромки / А.П. Преображенский // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2016. № 2(13). С. 7.

В настоящее время составляющие различных беспроводных сетей имеют довольно большую популярность. Большое число исследователей полагают, что для мобильных систем, которые относятся к стандартам GSM, нельзя говорить о том, что произошла выработка их ресурса, и в ближайшем будущем возникнут новые устройства, которые базируются на других перспективных эффектах. Непрерывным образом идет рост абонентских баз операторов, происходит формирование новых дорожных покрытий, наблюдаются изменения в городских ландшафтах и климате. Отмеченные обстоятельства существенным образом оказывают влияние на характеристики того, как идет распространение радиоволн. Основываясь на этом, мы можем считать, что актуальными вопросами являются разработки по специализированным программным средствам, которые в будущем можно применять в САПР [2], с их использованием возникают возможности с привлечением электронных карт местности осуществлять оценки по характеру распространения радиоволны, а также давать оценки зонам покрытия того множества базовых станций, которое интересно для нас, но не для всех используемых программ [3] можно говорить о низких погрешностях в вычислениях [6], или о достаточно низком потреблении машинных ресурсов [7].

Как результат, мы понимаем, что решение задач, направленных на определение уровней сигналов для зон покрытия базовых станций, весьма непростое, и дополнительные сложности появляются потому, что непрерывным образом меняется застройка внутри городов и рельеф, поскольку происходит расширение зон обслуживания соответствующих сотовых операторов.

Корпоративные сотрудники, которые вследствие служебных необходимостей проводят регулярные деловые поездки, рассматривают различные беспроводные технологии в виде необходимой составляющей бизнеса. Происходит постоянное развертывание беспроводных компьютерных сетей в местах, где наблюдаются большие потоки людей – в отелях, транспортных терминалах, ресторанах, поэтому посетители нуждаются в доступе к Интернету.

На рис. 1 дана структура программного продукта, на основе которого могут проводиться расчеты по дифракционным характеристикам объектов, которые включаются в системы соответствующих беспроводных связей.

ches1.tif

Рис. 1. Структура программного продукта

ches2.tif

Рис. 2. Взаимодействие САПР беспроводных систем связи и графических пакетов

То, что внутри зданий и сооружений существуют стены, перегородки, мебель, радиоэлектронная аппаратура и другие объекты ведет к тому, что создается сложная среда для распространения радиоволн [1].

В качестве основных эффектов, которые наблюдаются в подобных средах можно отметить:

1) Наличие многолучевости, вследствие того, что происходят многократные переотражения от объектов, находящихся внутри помещений и от стен;

2) Дифракционные эффекты, существующие на острых кромках объектов, которые существуют внутри помещений;

3) Эффекты рассеяния электромагнитных волн.

Как следствие таких эффектов, возникает сложная интерференционная структура электромагнитного поля, причем она сильным образом меняется когда люди перемещаются внутри помещений, а также двигают различные предметы.

Предлагается создать специализированный «Модуль помещения», для того, чтобы осуществлять преобразование графических карт помещений, во внутренний формат систем автоматизированного проектирования (САПР) [4] беспроводных систем связи.

Перечислим основные задачи, которые могут решаться «Модулем помещения»:

– проведение преобразований внешних данных во внутренние форматы;

– проведение вывода результатов во внешние графические пакеты;

– проведение подготовки данных для подсистемы расчета, исходя из того, каковы требования технического задания на проектирование;

– проведение формирования слоя позиционирования точек доступа;

– проведение формирования слоя распространения сигналов.

Под техническим заданием на проектирование мы будем рассматривать определенные виды помещений, требующих проведения расчётов характеристик распространения радиоволн [5], частоты сигналов, погрешности расчетов, данные абонентов и применяемого оборудования, координаты передатчиков и приемников и др.

На рис. 1 представлена схема взаимодействия САПР беспроводных систем связи и геоинформационных систем (ГИС).

Для того, чтобы осуществлять взаимодействие с внешними графическими пакетами можно применять два подхода:

– обращение к базе данных (БД) помещения;

– использование форматов графической информации.

Когда применяется электронное графическое описание помещений одной из ключевых характеристик является требование к тому, каковы входные данные в рассматриваемых моделях расчёта характеристик распространения радиоволн. Помимо этого соответствующие требования должны быть предъявлены к тому, какая структура БД, применяемой для того, чтобы хранить информацию об областях, подлежащих анализу и расчёту, входные и выходные данные и др.

В качестве входных данных, в рассматриваемом подходе предлагается использовать:

– координаты точки доступа;

– координаты приемника;

– размеры помещений;

– толщина перекрытий и стен, а также характеристики материалов, из которых они состоят;

– параметры применяемого оборудования;

– приемлемые погрешности расчетов.

В результате, среди преимуществ применяемой модели можно выделить возможности проведения расчетов при весьма небольшом наборе параметров, которые необходимы.

Во входных данных, размещаемых в БД предлагается использовать следующие: «графическое представление» – содержит координаты той области, внутри которой располагается система связи; «описание объектов» – их координаты, размеры, свойства материалов, из которых они изготовлены; «точки доступа» – содержится информация об их координатах, диаграммах направленности, мощности и др., «приемники» – характеристики приемников.


Библиографическая ссылка

Шестопалов О.В. О РАЗРАБОТКЕ МОДУЛЯ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ В ПОМЕЩЕНИЯХ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-7. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17630 (дата обращения: 23.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674