ITU-R F 1192 SPANISH-1995 TRAFFIC CAPACITY OF AUTOMATICALLY CONTROLLED RADIO SYSTEMS AND NETWORKS IN THE HF FIXED SERVICE《用于高频(HF)固定业务的自动控制无线电系统和网络的业务量》.pdf

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1、Rec. UIT-R F.1192 1RECOMENDACIN UIT-R F.1192CAPACIDAD DE TRFICO DE LOS SISTEMAS RADIOELCTRICOSCONTROLADOS AUTOMTICAMENTE Y DE LAS REDESDEL SERVICIO FIJO POR ONDAS DECAMTRICAS(Cuestin UIT-R 147/9)(1995)Rec. UIT-R F.1192La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa) las mejoras que ofrece

2、 la utilizacin de sistemas radioelctricos controlados automticamente;b) la cantidad limitada de espectro en ondas decamtricas disponible para los servicios fijos;c) la demanda de una elevada fiabilidad por parte del servicio fijo en ondas decamtricas;d) la demanda de caudales de trfico elevados;e) l

3、a demanda de funcionamiento de redes en el servicio fijo en ondas decamtricas;f) que los sistemas automticos deben poder atender una amplia diversidad de requisitos de trfico y dedimensiones de la red,recomienda1 que en las redes radioelctricas en ondas decamtricas controladas automticamente se util

4、icen los mtodosdescritos en el Anexo 1 a fin de: determinar la capacidad de caudal de trfico; estimar las necesidades de frecuencia con respecto al caudal de trfico deseado; realizar una planificacin general de los sistemas; comparar los diversos tipos de sistemas con respecto al caudal de trfico y

5、a las necesidades de frecuencia.ANEXO 1Capacidad de trfico de los sistemas radioelctricos controladosautomticamente y de las redes del servicio fijopor ondas decamtricas1 IntroduccinExisten tres sistemas radioelctricos bsicos controlados automticamente, identificados por las siguientes siglas:ACC: c

6、anales comunes asncronos (asynchronous common channels)SCC: canales comunes sncronos (synchronous common channels)SSCT: canales de trfico/de llamada separados sncronos (synchronous separate calling/traffic channels)El sistema ACC explora de forma asncrona un conjunto de canales previamente asignados

7、 para encontrar un canalutilizable. Una vez determinado dicho canal se enva el trfico por el mismo; es decir, los canales de llamada y de trficoson comunes.El sistema SCC realiza una exploracin sncrona de un conjunto de canales previamente asignados para encontrar uncanal utilizable. Una vez hallado

8、, se enva el trfico por dicho canal; es decir, los canales de llamada y de trfico soncomunes.2 Rec. UIT-R F.1192El sistema SSCT realiza una exploracin sncrona de un conjunto de canales de llamada previamente asignados paraestablecer el contacto inicial. La llamada ofrece un cierto nmero de canales d

9、e trfico candidatos. Una vezestablecida la llamada, ambas estaciones conmutan a los canales de trfico candidatos y seleccionan el ms adecuado.Existen dos tipos bsicos de redes que pueden utilizar los anteriores sistemas: redes multipunto y redes en estrella.2 Redes multipuntoEl anlisis realizado a c

10、ontinuacin se refiere a una red multipunto en la que cada estacin tiene la misma cargade trfico.2.1 Sistema ACC2.1.1 Secuencia de llamadaEn la Fig. 1 se representa la secuencia de llamada ACC.TLTsTmFIGURA 1Secuencia de llamada ACCSeleccin de canalcandidatoEscucha por el canalcandidatoSNoLlamadaNoSIn

11、icio del mensajeRespuesta?Ocupado?D01FIGURE 1/1192.D01 = 3 CMEn la secuencia de escucha inicial, la estacin selecciona un canal candidato y comprueba que no est ocupado. Hay unaprobabilidad P1de que el canal est libre. Si est ocupado, la estacin seleccionar un segundo canal candidato y haruna nueva

12、tentativa. Por trmino medio, el nmero de tentativas ser de 1/P1.Rec. UIT-R F.1192 3Cuando la estacin transmite la llamada por el canal seleccionado (libre), hay que considerar tres probabilidades de quela llamada tenga xito: la probabilidad, P2, de que otra estacin no est transmitiendo por el mismo

13、canal, la probabilidad, P3, de que la estacin de destino no est ya ocupada, la probabilidad, P4, de que las condiciones de propagacin sean lo suficientemente buenas.En el Apndice 1 aparecen las expresiones para P1, P2y P3.Por trmino medio, el nmero de tentativas de llamada, es decir de transmisiones

14、, es:1(P2P3P4)2.1.2 Capacidad de trficoSea C : nmero de canales exploradosN : nmero de canales de propagacinS : nmero de estacionesE : capacidad de trfico (E), relativa a una red de N canales y S estacionesTm: longitud del mensaje (s)Ts: tiempo de exploracin (o de llamadas) (s)El nmero de mensajes/h

15、ora/estacin, M, es:M = 3 600 ES (Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm)(1)Cada estacin transmitir M mensajes y recibir M mensajes en 1 h.Existe un lmite sobre el nmero de mensajes que puede manejar una estacin individual. Teniendo en cuenta el tiempoque permanece una estacin a la escucha para verificar que el canal se

16、leccionado est libre, y suponiendo que lacapacidad mxima de una estacin individual es de Emx(E), el nmero mximo de mensajes por hora y por estacin es:Mmx= 3 600 Emx(TL/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm)(2)siendo TLel tiempo de escucha (s).NOTA 1 2Tmes un trmino que tiene en cuenta los mensajes recibid

17、os y transmitidos.NOTA 2 Se exigen otros estudios para determinar un valor adecuado de Emx.2.2 Sistema SCC2.2.1 Secuencia de llamadaEn la Fig. 2 se representa la secuencia de llamada SCC.Se supone que el sistema SCC dispone un orden distinto de frecuencias de escucha para cada estacin (utilizando un

18、algoritmo basado en la direccin de la estacin).La estacin selecciona el canal candidato y a continuacin debe esperar (Tw) hasta que la estacin de destino seleccioneese canal. Inmediatamente antes de que ello ocurra, la estacin llamante debe permanecer a la escucha para asegurar queel canal est libre

19、. En consecuencia, la estacin debe esperar, por trmino medio, un tiempo de Tw/ P1(s).La secuencia de llamada es similar a la de la estacin ACC salvo que en este caso Ts, tiempo de exploracin, es muchoms breve puesto que slo se explora un canal.Si el sistema descrito para ACC est simplemente sincroni

20、zado, los canales explorados sincronizados se conviertenefectivamente en un solo canal y las estaciones compiten para obtener dicho canal en el mismo tiempo. Ello provoca unbloqueo del sistema en un instante determinado y, por consiguiente, es preferible utilizar el sistema SCC.4 Rec. UIT-R F.1192Tm

21、TsTwFIGURA 2Secuencia de llamada SCCSeleccin de canalcandidatoEscucha por el canalcandidatoSNoLlamadaNoSInicio del mensajeRespuesta?Ocupado?EsperaD02FIGURE 2/1192.D01 = 3 CM2.2.2 Capacidad de trficoEl nmero de mensajes/hora/estacin, M, es el mismo que en el caso de un sistema ACC (ecuacin (1).Para u

22、n sistema SCC:Mmx= 3 600 Emx(Tw/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm)(3)2.3 Sistema SSCT2.3.1 Secuencia de llamadaEn la Fig. 3 se representa la secuencia de llamada SSCT. El conjunto de canales de llamada explorados de formasncrona es equivalente a un canal Aloha ranurado con una capacidad de 0,37 E. De

23、esta forma se tienen en cuenta lasprobabilidades P1y P2. Sin embargo debe considerarse la probabilidad P3.Rec. UIT-R F.1192 5Cuando la estacin de destino responde por el canal de llamada, ambas estaciones conmutan a los canales de trfico. Laestacin de llamada enva una seal de prueba por cada uno de

24、los canales de trfico ofrecidos y a continuacin queda ala espera de una respuesta por el canal preferido. Esta secuencia durar TTs.TsTTTmFIGURA 3Secuencia de llamada SSCTSNoRespuesta?Llamada por el canalde llamadaEnvo de seales de prueba porlos canales de trfico candidatosEn espera de respuesta Envo

25、 de mensajeD03FIGURE 3/1192.D01 = 3 CM2.3.2 Capacidad de trficoEl nmero de mensajes/hora/estacin, M, es:M = 3 600 0,37S Ts/ P3(4)yMmx= 3 600 EmxTs/ P3+ 2 (TT+ Tm)(5)3 Redes en estrellaUna red en estrella consta de una estacin central y de un cierto nmero de estaciones perifricas.3.1 Estaciones perif

26、ricasPor lo que se refiere a una estacin perifrica, el anlisis y los valores para M y Mmxson los mismos que en el caso deuna red multipunto (siendo S el nmero de estaciones perifricas).3.2 Estacin centralSi existen S estaciones perifricas, la estacin central deber tratar 2 M S mensajes en total. Par

27、a ello deber ser capaz demanejar simultneamente un cierto nmero de radiocanales. Si las estaciones perifricas estn funcionando a plenacapacidad, Mmx, se necesitarn S radiocanales simultneamente en la estacin central para obtener el caudal completode la red.Si las estaciones perifricas no trabajan a

28、plena capacidad, M, ser suficiente un nmero menor de radiocanalessimultneos. El nmero de canales necesario en la estacin central, R, viene dado por la expresin:R = M SMmx(6)6 Rec. UIT-R F.1192Para los sistemas ACC y SCC:M = 3 600 ES Tm(7)siendo:Tm: tiempo que dura la transmisin de un mensajeTm= Ts/(

29、P2P3P4) + TmPara la estacin que funciona a plena capacidad:Mmx= 3 600 EmxTtot(8)siendo Ttotel tiempo total en que est ocupada la estacin.Para los sistemas ACC:Ttot= TL/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm(9)Para los sistemas SCC:Ttot= Tw/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm(10)En consecuencia:R = EEmax TtotTm

30、(11)Cabe sealar que esta formula no es totalmente exacta puesto que la estacin perifrica tendr valores inferiores de P1,P2y P3debido a que establecen comunicacin con una estacin central que est funcionando a plena capacidad. Por lotanto, el resultado obtenido por la frmula anterior es de tipo prctic

31、o.Para un sistema SSCT:R = 0,37Emx (Ts/ P3+ 2 (Tt+ Tm)Ts/ P3(12)4 Hiptesis bsicasPara evaluar la capacidad de trfico y la calidad de funcionamiento del sistema conviene realizar las siguientes hiptesis.4.1 MensajePuede suponerse una pgina normalizada de 20 lneas y 69 caracteres por lnea (1 380 carac

32、teres).La duracin del mensaje, Tm, puede calcularse suponiendo 7 bits/carcter, una FEC del 50% y un 10% de repeticiones(es decir, 1 380 7 10,5 1,1 = 21 252 bits/mensaje).Puede suponerse igualmente que todas las estaciones en la red transmiten y reciben el mismo nmero de mensajes porhora, M.4.2 Proba

33、bilidad de propagacin, P4Se trata de una medida del xito del sistema al seleccionar el canal candidato en los sistemas ACC y SCC. En lossistemas de pruebas se ha obtenido una cifra del 63% que se ha utilizado como valor de P4.Rec. UIT-R F.1192 74.3 Tiempo de exploracin, Ts, ACCPuede suponerse un tie

34、mpo de exploracin Ts :Ts= t (2 C + 9) (13)siendo:t = 0,392 sC : nmero de canales explorados.4.4 Tiempo de escucha, TL, ACCPuede suponerse que una estacin ACC escucha por un tiempo igual al de exploracin de canal para verificar que uncanal est libre.4.5 Tiempo de espera, Tw, SCCSi la red tiene C cana

35、les asignados, el tiempo de espera ser, por trmino medio, de:Tw= C / 2 Tss (14)siendo Tsel tiempo de exploracin sncrona.4.6 Tiempo de establecimiento del canal de trfico, TT, SSCTPara un sistema SSCT que ofrece cinco canales de trfico en su llamada inicial puede suponerse el siguienteprocedimiento.

36、Las llamadas se envan de forma secuencial por la estacin que llama la cual, a continuacin, pasa a laescucha a su vez de cada uno de los canales a la espera de una respuesta. La estacin llamada responde por el mejorcanal pero su algoritmo queda predispuesto a seleccionar el primer canal ofrecido, que

37、 es el canal ms favorable deacuerdo con la estacin que llama. El tiempo medio de espera para la respuesta de la estacin que llama serde 2,5 Ts(s), pero en la prctica este sesgo del algoritmo hace que sea de 1,5 Ts.Por consiguiente:TT= (2,5 2 + 1,5) Ts= 6,5 Tss5 Resultados de los clculos de trficoA p

38、artir de los resultados de los clculos donde se consider la gama completa de variaciones diurnas, estacionales y delciclo solar de las condiciones de propagacin, as como una amplia gama en cuanto a velocidades de transmisin dedatos y tamaos de la red, se extrajeron las siguientes conclusiones.5.1 AC

39、CA medida que el nmero de canales de propagacin aumenta, la calidad del funcionamiento de la red no mejoranecesariamente. Por ejemplo, para una velocidad de transmisin de datos de 1 200 bit/s, con 6 canales se logra un mejorcomportamiento que con 14 canales si la red consta de menos de 30 estaciones

40、. Hasta 100 estaciones, 10 canalesproporcionan un mejor comportamiento que 14 canales. Este efecto tiende a ser ms pronunciado cuanto mayor sea lavelocidad de transmisin de datos.Para redes pequeas, de hasta 10 estaciones, la eleccin del nmero de canales asignados es bastante complicada, pero laasig

41、nacin de demasiados canales no aporta ninguna ventaja.Aumentando la longitud del mensaje hasta dos pginas no se modifica la calidad del funcionamiento relativa de la redcon respecto a los canales. El sistema es algo ms eficaz con los mensajes de mayor duracin puesto que por cadaestacin se transmiten

42、 y reciben algo ms de la mitad del nmero de mensajes en comparacin con la longitud delmensaje de una pgina.8 Rec. UIT-R F.11925.2 SCCAl igual que sucede en el sistema ACC, tambin con el sistema SCC la calidad de funcionamiento es mejor con10 anales que con 14 canales y con 6 canales el sistema se co

43、mporta mejor que con 14. Igualmente, para redes de 10 omenos estaciones es un derroche innecesario asignar demasiados canales puesto que la calidad de funcionamiento nomejora con respecto a la que se obtiene asignando un nmero menor de canales.Si se aumenta la longitud del mensaje hasta dos pginas n

44、o se modifica la calidad de funcionamiento relativa de la redcon respecto a los canales. El sistema es algo ms eficaz con los mensajes de mayor duracin puesto que por cadaestacin se transmiten y reciben algo ms de la mitad del nmero de mensajes en comparacin con la longitud delmensaje de una pgina.5

45、.3 SSCTLa calidad de funcionamiento del sistema SSCT mejora a medida que aumenta la velocidad de transmisin de datos, lalongitud del mensaje y el nmero de conjuntos de canales de exploracin.El efecto de los mensajes de mayor longitud es particularmente interesante debido a que el sistema es capaz de

46、 establecerun nmero particular de llamadas, determinado nicamente por la velocidad de exploracin, con lo que el nmero demensajes/hora/estacin, M, es casi el mismo para mensajes de una y de dos pginas.El efecto de dos conjuntos de canales de llamada es el de duplicar el caudal.5.4 DiscusinPara redes

47、de unas pocas estaciones, como mximo 15, ninguno de los sistemas presenta ventajas sobre los dems. Amedida que la red aumenta de tamao, los sistemas SCC y SSCT muestran un comportamiento notablemente mejor queel del sistema ACC.A las velocidades de transmisin de datos ms bajas, el sistema SSCT prese

48、nta un mejor comportamiento que el sistemaSCC pero ambos tienen una calidad de funcionamiento similar con las velocidades de transmisin de datos ms elevadas(sistema SCC con 10 canales de propagacin). El sistema SSCT es totalmente superior a medida que aumenta la longituddel mensaje o si se utilizan dos conjuntos de canales de llamada.Ambos sistemas, ACC y SCC, deben planificarse cuidadosamente puesto que el nmero de canales explorados revisteuna importancia fundamental. La gestin de frecuencias es muy necesaria ya que si se exploran demasi