Тоимбек Д.К. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Санкт-Петербург, Россия.

Тлеубаева Ж.С., Джанузакова Р.Д., Сарсенбай Н.

Таразский Государственный Университет им. М.Х.Дулати, Тараз, Казахстан.

Применение стандартов семейства IEEE 1609 при построении сетей радиосвязи

Дорожное движение сегодня следует рассматривать как одну из самых сложных составляющих социально-экономического развития городов и регионов. В настоящее время ведется разработка и внедрение интеллектуальных транспортных систем (ИТС) разного масштаба. ИТС – наиболее очевидный путь развития, учитывая высокие темпы внедрения инновационных технологий и насущную потребность для страны в более эффективном использовании транспортного ресурса при одновременном снижении отрицательных последствий автомобилизации и сокращении людских потерь. В данной статье рассматривается и проводятся экспериментальные исcледования, основанные на устройстве австралийского производителя Cohda Wireless.

Целью работы является разработка методики построения ИТС посредством сетей радиосвязи на основе стандартов семейства IEEE 1609.

Решаемые задачи в ходе работы:

1. Анализ требований и выбор технологии радиосвязи;

2. Обоснование выбора основных параметров сети радиосвязи;

3. Расчет показателей надежности и стоимости реализации в городе Кострома, Российская Федерация.

Предметом исследования является интеллектуальная транспортная система — это интеллектуальная система, использующая инновационные разработки в моделировании транспортных систем и регулировании транспортных потоков, предоставляющая конечным потребителям большую информативность и безопасность.

По сравнению с применяемыми и беспроводными технологиями у DSRC:

ü Принципиально новых подход к обеспечению надежной связи с транспортным средством при скоростях движения последнего до 450км/ч

ü Обеспечение не только связи V2I, но и V2V

ü Минимальное детерминированное время подключения к сети – до 40мс

ü Относительно высокая скорость передачи данных – до 27 Мбит/с на дистанцию до 1000м

ü Полная реализация технологии mesh (одноуровневой динамической маршрутизации), обеспечивающей работу сети в постоянно меняющихся условиях расположения транспортных средств и многократное резервирование каналов.

ü Возможность организовать новые уникальные сервисы (предотвращающие столкновений транспортных средств, обеспечение приоритетного проезда общественного и специального транспорта).

Устройство Cohda Mobility модели MK2является совместимостью стандартов IEEE 1609 и IEEE 802.11p с кооперативной ИТС, характеристики которой представлены в таблице.

Таблица. Технические характеристики устройства

Параметры	Оборудование Cohda Wireless
Тип устройства	Придорожное устройство	Бортовое устройство
Мобильность	-	до 450 км/ч
Скорость передачи	до 27 Мбит/с	до 27 Мбит/с
Время подключения	до 250 мс	до 250 мс
Радиус действия	до 1000 м	до 1000 м
Процессор	533 МГц	533 МГц
Память	64 МБ	64 МБ
Операционная система	Linux	Linux
Интерфейсы	Ethernet, CAN, RS-232, USB	Ethernet, CAN, RS-232, USB
Антенна	штыревая	плавник

Для проведения измерений использовались:

- два рабочих места оператора (далее – РМО)

- 3 бортовых устройства DSRC – CohdaMobility MK2 (далее – Станция), которыми располагает кафедра Беспроводных Телекоммуникаций.

Эксперименты разделены на два блока. В первом измерялось зависимость пропускной способности бортового устройства от расстояния (что дает нам зону обслуживания), на втором – обоснование разноса придорожных устройств в СПО ATDI. Для проведения измерений использовались:

- два рабочих места оператора (далее – РМО);

- 3 бортовых устройства DSRC – CohdaMobility MK2 (далее – Станция).

Первый блок экспериментальных измерений

После получения результатов измерении, наблюдаем, уменьшение пропускной способности сети с увеличением расстояния и подтверждается теория о зависимости скорости передачи данных от вида модуляции, ширины канала (чем чаще высылает символы, тем шире полоса), отношения сигнал/шум. Структурная схема первого эксперимента показана на рис. 1.

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки

Результаты измерений пропускной способности в зависимости от расстояния (что дает нам зону обслуживания) между двумя станциями показана на таблице. Исходя из данной таблицы, мы можем наблюдать уменьшение пропускной способности с увеличением расстояния. Анализ графиков показывает, что модуляций R34QAM64 и R23QAM64 очень чувствительны к расстоянию, потому что на расстояниях 1,5 метра и 2 метра соответственно видны резкие спады. Но преимущество состоит в том, что у них относительно большие скорости. А последующие 6 модуляции (от BPSK (2 символа в созвездии) до QAM16 (64 символа в созвездии)) менее чувствительны к расстоянию, но у них долгое время сохраняется относительно маленькая скорость.

Полученные результаты хорошо коррелируют с известными теоретическими значениями стандарта и могут быть использованы для оценки поправочных коэффициентов (0,3-0,6). При движении транспорта необходимо предусмотреть автоматический переход на другие виды модуляции. Следовательно, спад скорости у них происходит при дальних расстояниях.

Анализ графиков показывает, что применение высокоуровневых видов модуляций осуществляется на расстояниях, обеспечивающие высокий уровень отношения сигнал/шум на входе приемных устройств. Это подтверждается характеристиками стандарта IEEE 802.11р и предполагает переход в более низкоуровневые виды модуляции при уменьшении отношения сигнал/шум.

Рисунок 2. Результаты эксперимента

Полученные результаты хорошо коррелируют с известными теоретическими значениями стандарта и могут быть использованы для оценки поправочных коэффициентов (0,3-0,6). При движении транспорта необходимо предусмотреть автоматический переход на другие виды модуляции. Следовательно, спад скорости у них происходит при дальних расстояниях

Второй блок экспериментальных измерений

Для проведения следующего измерения было использовано свободное программное обеспечение компании ICS telecom – ATDI. Три придорожных устройства были подвешены сначала на высоте 2,5 метра (рис. 2), затем 6 метров (рис. 3) и в конце на 18 метров (рис. 4). ∆L – расстояние между устройствами.

Рисунок 3. h = 2,5 м, ∆L ≈ 300 м

Рисунок 4. h = 6 м, ∆L ≈ 500 м Рисунок 5. h = 18 м, ∆L ≈ 900 м

При помощи полученных результатов, мы можем сделать вывод, что высота подвеса влияет на зону покрытия: при использовании одних и тех же частот, с увеличением высоты, можно дальше устанавливать устройства. При разработке сети радиосвязи на основе данного устройства, предотвращение ДТП, транспотных заторов и уменьшение количества людских потерь становится реальностью и, тем самым, может вызвать несомненный научный интерес.

Список использованных источников

1. Блинов М.А., Тараканов С.А., Хворов И.А. «Вопросы стандартизации автомобильных сетей в рамках построения ИТС». Information

& Space | № 2 2013.

3. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. «Сети и системы радиодоступа». – М.:Эко-Трендз, 2005.