ITU-R F 1192 FRENCH-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

1、Rec. UIT-R F.1192 1RECOMMANDATION UIT-R F.1192CAPACIT DCOULEMENT DU TRAFIC DES SYSTMES ET RSEAUXRADIOLECTRIQUES COMMANDE AUTOMATIQUE DANSLE SERVICE FIXE EN ONDES DCAMTRIQUES(Question UIT-R 147/9)(1995)Rec. UIT-R F.1192LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) les amliorations apportes p

2、ar lutilisation des systmes radiolectriques commande automatique;b) le peu de spectre disponible pour le service fixe en ondes dcamtriques;c) la demande en matire de haute fiabilit pour le service fixe en ondes dcamtriques;d) la demande en matire de dbits de trafic levs;e) la demande en matire dexpl

3、oitation de rseaux dans le service fixe en ondes dcamtriques;f) que les systmes automatiques permettront de faire face une gamme tendue de conditions de trafic et detailles de rseau,recommande1 que, pour les rseaux radiolectriques commande automatique en ondes dcamtriques, la prfrence soitaccorde au

4、x mthodes dcrites dans lAnnexe 1 pour: la dtermination de la capacit de dbit de trafic; lestimation des besoins en frquences compte tenu du dbit de trafic souhait; la planification gnrale des systmes en question; la comparaison des diffrents types de systme en ce qui concerne le dbit de trafic et le

5、s besoins en frquences.ANNEXE 1Capacit dcoulement du trafic des systmes et rseauxradiolectriques commande automatique dans leservice fixe en ondes dcamtriques1 IntroductionIl existe fondamentalement trois systmes radiolectriques commande automatique, dsigns par les abrviationssuivantes:ACC: canaux c

6、ommuns asynchronesSCC: canaux communs synchronesSSCT: voies dappel et voies de trafic distinctes synchronesLe systme ACC explore en mode asynchrone un ensemble de canaux prassigns afin de trouver un canal utilisable.Lorsquun canal appropri est trouv, le trafic y est envoy; les voies dappel et les vo

7、ies de trafic sont donc communes.Le systme SCC explore en mode synchrone un ensemble de canaux prassigns afin de trouver un canal utilisable.Lorsquun canal utilisable est trouv, le trafic y est envoy; les voies dappel et les voies de trafic sont donc communes.2 Rec. UIT-R F.1192Le systme SSCT explor

8、e en mode synchrone un ensemble de voies dappel prassignes afin dtablir le contactinitial. Lappel offre un certain nombre de voies de trafic possibles. Aprs avoir tabli le contact, les deux stationsconcernes se positionnent sur les voies de trafic possibles et slectionnent la meilleure de ces voies.

9、Il existe deux types fondamentaux de rseau susceptibles dutiliser les systmes dcrits ci-dessus: les rseaux multipointet les rseaux en toile.2 Rseaux multipointLanalyse dveloppe dans ce paragraphe concerne un rseau multipoint dans lequel toutes les stations supportent lamme charge.2.1 Systme ACC2.1.1

10、 Squence dappelLa squence dappel est reprsente dans la Fig. 1.TLTsTmOuiNonOccupe?Choix de la voiepossibleEcoute sur la voiepossibleOuiNonAppelRponse?Commencer messageFIGURE 1Squence dappel ACCD01FIGURE 1/1192.D01 = 3 CMDans la squence dcoute initiale, la station choisit une voie possible et vrifie q

11、uelle nest pas occupe. Il existe uneprobabilit, P1, pour que la voie soit libre. Si elle est occupe, la station choisit une deuxime voie possible et effectueune nouvelle tentative. En moyenne, le nombre de tentatives est gal 1/P1.Rec. UIT-R F.1192 3Lorsque la station met lappel sur la voie (libre) c

12、hoisie, il existe trois probabilits daboutissement de lappel: P2, probabilit pour quune autre station nmette pas sur cette mme voie, P3, probabilit pour que la station de destination ne soit pas dj occupe, P4, probabilit pour que les conditions de propagation soient suffisamment favorables.LAppendic

13、e 1 indique comment sont tablies les expressions respectives de P1, P2et P3.En moyenne, le nombre de tentatives dappel, cest-dire de transmissions, est gal :1(P2P3P4)2.1.2 Capacit dcoulement du traficPosons: C : nombre de voies exploresN : nombre de voies de propagationS : nombre de stationsE : capa

14、cit dcoulement du trafic (E) dans un rseau comportant N voies et S stationsTm: dure dun message (s)Ts: dure dexploration (ou dappel) (s).Le nombre M de messages/heure/station sexprime par:M = 3 600 ES (Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm)(1)Chaque station met M messages et reoit M messages en 1 h.Il existe une limit

15、e au nombre des messages pouvant tre traits par une station donne. Prenant en compte le tempsquune station consacre lcoute, pour vrifier que la voie choisie est libre et en admettant que la capacit maximumdune station individuelle est E max(E), le nombre maximum de messages/heure/station est:Mmax= 3

16、 600 Emax(TL/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2Tm)(2)o TLest le temps dcoute (s)NOTE 1 Le terme 2Tmpermet de tenir compte des messages reus et des messages mis.NOTE 2 La valeur approprie dE maxest lobjet dtudes ultrieures.2.2 Systme SCC2.2.1 Squence dappelLa squence dappel SCC est reprsente dans la Fig. 2

17、.On admet par hypothse que le systme SCC est un systme qui modifie lordre des frquences dcoute dune station une autre (en utilisant un algorithme bas sur ladresse des stations).La station choisit la voie possible, aprs quoi elle doit respecter un temps dattente (Tw) jusqu ce que la station dedestina

18、tion choisisse la mme voie. Peu de temps avant le terme de ce dlai, la station appelante doit se mettre enposition dcoute pour sassurer que la voie est libre. Ainsi, la station doit attendre, en moyenne, pendant une durede Tw/ P1(s).La squence dappel est semblable celle dune station ACC, ceci prs qu

19、e le temps dexploration Tsest ici beaucoupplus court, parce que lexploration est applique une seule voie.Si le systme est synchronis simplement, comme cest le cas du systme ACC, les voies explores synchronises segroupent pour former en fait une voie unique et les stations sont concurrentes pour essa

20、yer dobtenir cette voie toutes lafois. Il en rsulte un verrouillage du systme un certain point, raison pour laquelle on accorde la prfrence ausystme SCC.4 Rec. UIT-R F.1192TmTsTwOuiNonOccupe?Choix de la voiepossibleEcoute sur la voiepossibleOuiNonAppelRponse?Commencer messageFIGURE 2Squence dappel S

21、CCAttenteD02FIGURE 2/1192.D02 = 3 CM2.2.2 Capacit dcoulement du traficOn a la mme expression que dans le cas du systme ACC pour le nombre M de messages/heure/station (formule (1).Pour un systme SCC:Mmax= 3 600 Emax(Tw/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm)(3)2.3 Systme SSCT2.3.1 Squence dappelLa squence d

22、appel SSCT est reprsente dans la Fig. 3. Lensemble de voies dappel explor de faon synchronequivaut une voie Aloha crnel dont la capacit est de 0,37 E. Cela tient compte des probabilits P1et P2. Il reste spcifier la probabilit P3.Rec. UIT-R F.1192 5Au moment o la station de destination rpond sur la v

23、oie dappel, les deux stations passent sur les voies de trafic. Lastation appelante envoie un signal dessai sur chacune des voies de trafic offertes, puis attend une rponse sur la voieprfre. Cette squence dure TTsecondes.TsTTTmOuiNonFIGURE 3Squence dappel SSCTAppel sur voie dappelRponse?Envoyer signa

24、ux dessaisur voies de trafic possiblesAttendre rponse Envoyer messageD03FIGURE 3/1192.D03 = 3 CM2.3.2 Capacit dcoulement du traficLe nombre M de messages/heure/station est donn par:M = 3 600 0,37S Ts/ P3(4)etMmax= 3 600 EmaxTs/ P3+ 2 (TT+ Tm)(5)3 Rseaux en toileUn rseau en toile se compose dune stat

25、ion centrale et de plusieurs stations priphriques.3.1 Stations priphriquesDans le cas dune station priphrique, le raisonnement et les valeurs de M et M maxsont les mmes que pour un rseaudu type multipoint (S dsignant le nombre de stations priphriques).3.2 Station centraleSi le rseau comporte S stati

26、ons priphriques, la station centrale devra traiter un total de 2 M S messages. Pour obtenirce rsultat, la station centrale doit desservir simultanment un certain nombre de canaux radiolectriques. Si les stationspriphriques fonctionnent pleine capacit, M max, il faudra disposer de S canaux radiolectr

27、iques simultanment dansla station centrale pour obtenir le dbit maximum dans le rseau.Si les stations priphriques ne fonctionnent pas pleine capacit, mais une capacit M plus petite, on pourra secontenter dun nombre infrieur, R, de canaux radiolectriques simultans. Le nombre R de canaux ncessaires da

28、ns lastation centrale est donn par:R = M SMmax(6)6 Rec. UIT-R F.1192Pour les systmes ACC et SCC:M = 3 600 ES Tm(7)o:Tm: temps ncessaire lmission dun messageTm= Ts/ (P2P3P4) + TmPour une station fonctionnant pleine capacit:Mmax= 3 600 EmaxTtot(8)o Ttotest le temps total pendant lequel une station est

29、 occupe.Pour les systmes ACC:Ttot= TL/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm(9)Pour les systmes SCC:Ttot= Tw/ (P1P2P3P4)+ Ts/ (P2P3P4)+ 2 Tm(10)Il vient:R = EEmax TtotTm(11)A noter que ce raisonnement nest pas rigoureusement exact: en effet, les valeurs de P1, P2et P3sont plus petites pourune station priph

30、rique car celle-ci communique avec une station centrale qui fonctionne pleine capacit. Cependant,le rsultat indiqu ci-dessus est commode dans la pratique.Pour un systme SSCT:R = 0,37Emax (Ts/ P3+ 2 (Tt+ Tm)Ts/ P3(12)4 Hypothses de baseIl y a lieu de faire les hypothses indiques ci-aprs pour valuer l

31、a capacit dcoulement du trafic et la qualit defonctionnement des systmes.4.1 MessageOn peut admettre lutilisation dune page standard de 20 lignes, raison de 69 caractres par ligne (1 380 caractres).Pour calculer le temps de transmission dun message, Tm, on peut adopter les valeurs suivantes: 7 bits/

32、caractre, CEDde 50% et 10% de rptitions (soit 1 380 7 10,5 1,1 = 21 252 bits/message).On peut aussi faire lhypothse suivante: chaque station du rseau met et reoit le mme nombre de messages parheure, M.4.2 Probabilit de propagation, P4Ce paramtre mesure le degr de russite du systme, sagissant du choi

33、x de la voie possible dans les systmes ACCet SCC. On a mesur une probabilit de 63% dans des systmes tests; cette valeur a t utilise pour P4.Rec. UIT-R F.1192 74.3 Temps dexploration, Ts; systme ACCOn peut postuler un temps dexploration Ts:Ts= t (2 C + 9) (13)o:t = 0,392 sC : nombre de voies explores

34、.4.4 Temps dcoute, TL; systme ACCOn peut admettre par hypothse quune station ACC coute pendant un temps gal au temps dexploration des voies,pour vrifier quune voie est libre.4.5 Temps dattente, Tw; systme SCCSi C voies ont t attribues au rseau, le temps dattente sera, en moyenne:Tw= C / 2 Tss (14)Ts

35、tant le temps dexploration en mode synchrone.4.6 Temps dtablissement de la voie de trafic, TT; systme SSCTDans le cas dun systme SSCT offrant cinq voies de trafic dans son appel initial, on peut admettre lapplication de laprocdure suivante. Les appels sont mis, squentiellement, par la station appela

36、nte, qui se met ensuite en positiondcoute successivement sur les diverses voies pour capter une rponse. La station appele rpond sur la meilleure voie,mais son algorithme est conditionn pour choisir la premire voie offerte qui est la plus favorable aux dires de la stationappelante. En moyenne, la sta

37、tion appelante attendrait pendant 2,5 Ts(s) pour obtenir la rponse, mais en raison duconditionnement cette dure est de 1,5 Ts(s) dans la pratique.On a donc:TT= (2,5 2 + 1,5) Ts= 6,5 Tss5 Rsultats des calculs de traficOn peut formuler les conclusions suivantes sur le vu des rsultats des calculs, dans

38、 lesquels on a pris en compte pour lesconditions de propagation la gamme complte des variations journalires et saisonnires et des variations du cycledactivit solaire, ainsi quun large ventail de dbits de donnes et de tailles de rseau.5.1 ACCLa qualit de fonctionnement du rseau ne samliore pas forcme

39、nt lorsquon augmente le nombre des voies depropagation. Par exemple, pour un dbit de donnes de 1 200 bit/s, on a une meilleure qualit avec 6 voies quavec 14 sile rseau comporte moins de 30 stations. Avec 10 voies, on obtient une meilleure qualit de fonctionnement quavec14 voies pour un nombre de sta

40、tions allant jusqu 100. Cet effet tend tre plus prononc lorsque le dbit de donnesaugmente.Dans le cas des petits rseaux (10 stations ou moins), le choix du nombre de voies attribuer est fort compliqu mais ilny a aucun avantage en attribuer un trop grand nombre.Si on augmente la longueur du message e

41、n la portant deux pages, on ne modifie pas la qualit de fonctionnementrelative du rseau pour ce qui est des voies. Le systme est un peu plus efficace avec les messages plus longs: chaquestation met et reoit en moyenne un peu plus de la moiti du nombre des messages, par comparaison avec les messagesd

42、une page.8 Rec. UIT-R F.11925.2 SCCComme pour le systme ACC, la qualit de fonctionnement du systme SCC est gnralement meilleure avec 10 voiesquavec 14 voies; avec 6 voies, elle est souvent meilleure quavec 14. Ici encore, pour les rseaux comportant 10 stationsou moins, il nest pas rentable dattribue

43、r un trop grand nombre de voies car la qualit tendance tre aussi bonne avecmoins de voies.Si on augmente la longueur du message en la portant deux pages, on ne modifie pas la qualit de fonctionnementrelative du rseau pour ce qui est des voies. Le systme est un peu plus efficace avec les messages plu

44、s longs: chaquestation met et reoit en moyenne un peu plus de la moiti du nombre des messages, par comparaison avec les messagesdune page.5.3 SSCTLa qualit de fonctionnement du systme SSCT samliore quand on augmente les paramtres suivants: le dbit desdonnes, la longueur du message et le nombre des e

45、nsembles de voies explores.Leffet produit par les messages plus longs est particulirement intressant: comme le systme est capable dtablir uncertain nombre dappels, dtermin uniquement par la vitesse dexploration, le nombre M de messages/heure/station estpresque le mme pour les messages dune page et l

46、es messages de deux pages.Lutilisation de deux ensembles de voies dappel a pour effet de doubler la capacit du systme.5.4 DiscussionPour des rseaux comportant un petit nombre de stations, par exemple 15 ou moins, aucun des systmes ne prsente desavantages particuliers par rapport aux autres. A mesure

47、 que la taille des rseaux augmente, les systmes SCC et SSCT servlent nettement suprieurs au systme ACC.Aux faibles dbits de donnes, le systme SSCT a une qualit de fonctionnement meilleure que celle du SCC, mais lesdeux systmes sont quivalents aux dbits levs (SCC avec dix voies de propagation). Le SSCT est nettement suprieurlorsque la longueur du message augmente ou si on utilise deux ensembles de voies dappel.Les systmes ACC et SCC exigent une planification rigoureuse car le nombre des voies explores est une caractristiquedimportance capitale.