通信的可靠性(精选8篇)
基于Petri网的通信网络可靠性评估建模仿真
该文重点研究基于Petri网的建模仿真方法在通信网络可靠性评估中的应用.首先对Petri网和通信网络可靠性进行概述,并在分析通信网络体系结构和失效模式的`基础上,引入了基于Petri网建模仿真的递增建模方法;最后将该方法用于通信网络可靠性评估研究,采用不同的模型,评估得到不同的指标值.结果表明该方法在通信网络可靠性分析与评估方面具有一定的可操作性.
作 者:宋才胜 曾熠 罗雪山 作者单位:国防科技大学人文与管理学院,湖南,长沙,410073刊 名:计算机仿真 ISTIC PKU英文刊名:COMPUTER SIMULATION年,卷(期):21(8)分类号:N915.3关键词:通信网络 可靠性评估 建模仿真
一、电力通信系统可靠性概述
(一) 电力通信系统可靠性概念分析。
电力通信系统是在电力系统内部建立起来的专用通信系统, 主要是满足电力生产、运营以及管理的需要。电力通信系统的服务对象是电力系统, 电力通信系统可靠性直接关系到整个电力系统的正常运行, 因此, 电力通信系统的可靠性越来越受到电力部门的高度重视。电力通信系统具备了电力系统和通信系统的双重特征, 电力通信系统可靠性问题的研究就应从这两个特征出发, 即从通信网可靠性和电力系统可靠性出发。通信网可靠性强调的是电力通信系统在实际运行过程中, 确保电力系统正常通信的能力。
(二) 电力通信系统可靠性指标分析。
电力通信系统可靠性研究实质上就是对电力系统稳定性和安全性的研究, 主要涉及到电力系统运行、生产、维护、服务等问题, 与这些问题相关的通信网络节点非常多, 如程控交换网、综合数据网、调度数据网、电视电话会议系统、PCM系统、微波系统、电力线载波、光传输系统等。这些节点的正常工作是确保电力系统平稳运行的关键, 通信系统可靠性的评判标准就是以这些网络节点形成的指标。电力通信系统是由多个网络节点组成的网络系统, 电力通信系统可靠性的影响因素有很多, 我们可以从网络自身、运行效果以及新技术发展这三个角度来分析这些影响因素, 从网络自身的角度来看, 通信设备的工作环境以及网络自我维护水平都影响着电力通信系统的可靠性;从运行效果角度来看, MTBF指标以及网络设计结构都影响着电力通信系统的可靠性;从新技术发展角度来看, 设备与系统的更新也影响着电力通信系统的可靠性。
二、电力通信系统可靠性管理
(一) 电力通信系统可靠性研究方法。
电力通信系统的可靠性可以分为基础层、网络层、业务层、设备层、系统层以及管理层六个不同层面, 不同层面的研究任务不同, 基础层主要研究电网和设施环境对通信系统运行的影响以及故障发生规律;网络层主要研究网络组织结构的可靠性, 并根据网络组织的要求对网络结构进行改进;业务层侧重于分析业务运行质量, 并研究相关技术措施对网络性能的可靠性进行评价;设备层侧重于分析设备运行时发生的问题, 并对设备的可靠性提出具体要求;系统层主要研究网络各节点的设计要求以及整个系统的运行情况;管理层主要研究管理体制和系统维护, 并确定评价指标以提高系统的维护和管理水平。
电力通信系统可靠性研究涉及面非常广, 以往采用的模型研究很难对该系统进行全面分析, 电力通信系统可靠性问题也很难用一种方法予以解决, 为此, 我们可以采用分级分层的研究方法, 如基本有效性、模糊有效性、业务有效性等研究方法, 对电力通信系统可靠性问题进行分析, 以此来满足不同层次的可能性需求。基本有效性研究方法结合通信电路的工作原理, 在电路系统的基础上建立了有效性分析模型;模糊有效性研究方法也是在电路系统的基础上建立了有效性分析模型, 不同的是该模型采用的是模糊分析方法来对系统运行规律进行分析;业务有效性分析方法结合有效性风险理论从整体上把握通信系统各项业务的开展能力, 对网络节点存在问题进行分析。
(二) 电力通信系统可靠性评价方法。
电力通信系统可靠性评价方法遵循的一般思路是:通过可靠性指标对系统网络进行综合分析, 在此基础上对电力通信系统可靠性的水平进行评价。这种基于年度不可用时间的统计分析, 并不能全面系统地反映出网络运行的增长情况以及今后发展趋势, 因此, 电力通信系统可靠性研究的新思路应是:关注可靠性增长的动态指标, 将对可靠性的综合评价转化为增长评价, 并以此为依据加强对电力通信系统可靠性的管理。
结论
综上所述, 电力通信系统是现代电网控制系统的关键组成部分, 电力通信系统的可靠性直接影响到整个电力生产系统安全、稳定的运行, 现阶段, 明确电力通信系统可靠性研究的新思路, 有利于电力通信系统的完善和发展。
参考文献
[1]邢宁哲, 闫海峰.电力通信系统可靠性研究[J].电力系统通信, 2007, 10 (6) :26-30.
摘 要:随着技术的发展,为了使变电站更加的自动化,就需要加强变电站通信的可靠性。国家电网公司颁布的电网运行“十八项反措”中,针对通信专业提出了更加具体的要求,对于变电站通信当前现状和存在的问题进行了深入的分析,结合了当前我国经济发展的状况和技术的成熟度等因素要求的情况下,提出了对不同电压等级变电站的通信电源、通信光缆、传输设备和保护通道配置的建议,这对于未来大中型发电厂的工作和运转有着重要的作用,下面就关于加强变电站通信可靠性进行详细的的探究。
关键词:变电站;通信;可靠性;探究
为了满足发电厂的发展生产,自动化的生产形势逐渐兴起并且逐渐投入用于实际的生产建设之中。变电站通信系统的发展就是为了实现变电站自动化,它属于该项系统的关键组成部分,其性能的提升范围会直接影响着整个变电站系统的自动化水平发展。
随着技术的不断完善,电力系统自动化改造越来越深入,变电站的科技水准不断提升,广泛的采用了微机继电保护和数字化的测量监控装置。根据电网信息化工程改造的基本要求,把各个变电站(单位)通过光纤进行连接,组成一个可实现内部通信的网络,这样就有利于把电话网络、计算机网络、智能设备、远程监控管理网等有效连接起来,因此也就实现了电网信息化管理。变电站自动化系统中的高电压等级的变电站中,由于站内规约和其所采用的通信介质多种多样,无法进行统一管理,使得该技术在运行时出现不同程度的问题。为了更好地解决这一情况,提出了一种便于变电站内实现不同厂家设备之间多种规约、多种介质转换的分层模块化软件,以便于加强变电站的通信可靠性。
一、变电站自动通信的发展中有待解决的问题
(一)各个装置之间的连接不完善
由于早期技术的局限性,使得国内常规变电站的保护装置和监控系统的技术还相对落后,更新缓慢,主要都是采用六、七十年代的机电和电子技术,随着科技的发展和人们对技术要求的升高,就越来越暴露出其固有的缺陷和局限性。目前我国常用的变电站中,常规二次系统的各种硬件设备基本上是按功能独立配置的,技术同国外相比有一定的滞后性,设备彼此间联系很少、兼容性差,设备型号多种多样不利于统一管理,缺乏一个标准的组合程序,虽然投入后能够正常运行,但是不利于日后功能的升级。
(二)早期设备功能不全面
我国变电站自动化发展相对于发达国家来说起步较晚,一些设备的功能不完善。例如常规二次系统是个被动系统,缺乏提前预警装置,因此这些装置出现问题后,可能在无任何报警信息的情况下发生停工的现象,从而影响变电站的正常工作。就当前未进行全面自动化的条件下,目前遇到这样的情况下,解决办法就是对常规二次系统进行定期的测试和校验,这样的不利影响就是增加了维护人员的工作量,而且仍无法保证装置在修复后可以绝对可靠的运行。另外维护人员在定期检测中,有时因为细节的疏忽人为造成装置误动的情况也时有发生。
目前变电站中主要利用指示灯显示监控操作,模拟量瞬时值则是利用各种各样的模拟式表盘进行演示,这就需要人工对大量的数据进行记录或是专业的仪器进行检测,因此变电站中早起检测的历史数据、操作记录和事件记录等多数都是由手工完成或用专门的记录器记录的,这样的检测方法费时费力,同时稍有疏忽就会出现错误。
二、我国如何加强变电站通信可靠性
(一)通信的数字化、集成化、规范化
随着科学技术的不断进步,我国当前变电站自动化的发展趋势会不断地向着高集成化、数字化、标准化的趋势发展。近几年随着集成电路和计算机技术的飞速发展,继电保护和测控装置上运用了许多新兴的、大型的大规模集成电路,这些新器件的应用将使保护和测控装置的电路板更加小型集成化。高集成化可以使装置通信、数据存储及处理能力更强,同时还有利于降低成本,降低故障的发生率,有利于实现统一的运行管理。
变电站自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在:产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化,变电站内不同厂家的设备可以做到互换互连,“即插即用”增加了用户选择变电站内各类设备和更换设备的自由度,同时不满足标准化设计的厂商将被逐步淘汰,使变电站自动化专业逐步走向良性的发展。
(二)新兴技术的应用
蓝牙技术早期应用于手机等仪器之间的信息传输,是一种无线数据与语音通信相结合的新型技术,它的运行成本相对较低,主要是以近距离无线连接为基础、为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术,同时还解决了以太网用于变电站自动化布线难的问题。该技术的优势就是小功率、微型化、低成本。蓝牙技术应用于变电站之中还处于起步阶段,但由于蓝牙技术标准统一、知识产权共享的优势是非常明显的,因此未来有极大的发展空间。
目前常见的以蓝牙为技术基础的自动化系统为XNR-800型微机综合自动化系统,是在综合国内外多家微机保护的基础上,依照国外的先进技术发展而成,其核心是采用国际最新的DSP处理单元,研制成集保护、测控、远动、通讯于一体的综合自动化系统。该系统的功能十分全面,包含了保护、遥测、遥信、遥脉、遥调、遥控等功能,有利于实现对变电站全方位的控制和管理,减少了人工对变电站的实时监控。同时,该系统自投入市场以来,由于运行稳定、功能完善、采样准确、开入开出正确、通讯可靠等优势,正在广泛的被应用于变电站的自动化控制技术中。该系统的CPU及独立的操作回路,可以完成对变电站对应间隔的保护、测量、控制等功能,而且不依赖于通信网络,减少了网络连接的繁琐工程。
结束语:综上所述,要想实现变电站的自动化,就必须发现其中存在的问题,积极学习先进的国外技术,对老旧的设备进行更新换代,并结合先进的科技进行解决,这样才有利于实现变电站的可靠性、自动化。
参考文献:
[1]何明甫. 关于加强变电站通信可靠性的探讨[J]. 电力系统通信,2006,02:27-29+38.
[2]赵建利. 智能变电站通信系统的实时性和可靠性研究[D].河北工业大学,2012.
Abstract: The paper discussed the conception of management for power equipment of enterprise, and analyzed the main problems of management for power equipment, probed into main measures adopted in management for power equipment based on the reliability theory.
关键词: 动力设备;管理;可靠性
Key words: power equipment;management;reliability
0引言
随着工业生产的极大发达,动力设备成为企业生产中不可或缺的重要部分,动力设备管理、维护保养和维修的好坏直接关系到企业的生产能力和生产水平。
确保动力设备运行处于可靠稳定的运行状态是保证企业生产正常进行的关键环节。
研究企业动力设备管理问题,采用科学的方法对动力设备进行管理和维护,对延长动力设备的使用寿命、降低动力设备的使用成本和提高动力设备的运行效率,具有重要的作用。
1当前动力设备管理中存在的问题分析
动力设备管理是以企业生产经营目标为依据,通过一系列的技术、经济、组织措施,对动力设备的规划、设计、制造、选型、购置、安装、使用、维护、修理、改造、更新直至报废的全过程进行科学的管理[1]。
可以看出,动力设备管理是对动力设备整个寿命周期的管理,不但包括动力设备生产过程的管理,还包括生产中的使用维护管理、故障维修管理和技术改造管理等内容。
此外,动力设备引进阶段的前期管理也是动力设备管理的重要组成部分。
近年来,我国企业在设备管理方面进步很大,许多企业在动力设备管理和维护方面取得了许多好的成效,但存在的问题也很多,主要表现在以下方面:
1.1 对动力设备管理的认识存在偏差企业一般都比较重视动力设备的购买和使用环节,而对于设备的更新和改造则重视不够。
另外,企业通常对设备的保管和维护也采取漠视态度,有时还为了保障生产的持续进行而使设备带病运行。
1.2 动力设备使用管理和维修的水平不高技术的发展使企业动力设备的技术含量越来越高,同时对管理和维修也提出了更高的要求。
目前广泛存在的问题是,多数企业的设备管理使用和维修人才的整体技术水平还不高,对先进设备和技术含量高的动力设备的维修还与要求存在差距。
很多企业由于日常的维护管理不到位而导致动力设备故障频发,反映出动力设备预防性维修和预测性维修体制的建设方面也很不完善。
1.3 动力设备管理和维护的方法较为落后现代动力设备一般专业性很强,但与之相对应的,却通常缺乏完备的运行管理体系和故障跟踪体系。
对于动力设备的使用过程无法做到全程跟踪,很难为企业生产和技术改造及维修提供合理的决策依据。
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(1)制定技术指标考核管理措施:严格执行管理制度,开展可靠性管理工作。
(2)建立健全可靠性管理的资料、档案;使可靠性管理规范化和标准化。
(3)将供电可靠性承包指标层层落实,责任到人。
(4)各变电站每月认真及时、准确地进行可靠性统计工作,按要求上报。
(5)工区定期检查分析可靠性指标完成情况,并按季由专责人写出可靠性分析总结,及时向上级反映和研究存在的问题。对无原因超时限者上报实行相应处罚。2 提高设备健康水平,降低故障率
(1)采用新产品,提高设备的运行可靠性:
(2)认真做好运行维护工作,提高设备健康水平:
(3)全方位配合开展设备状态检修:从组织技术管理措施上减少对用户的停电 4 缩短停电时间,提前做好设备停送电准备工作
(1)加强两票准备工作:
(2)及时了解现场工作进度:
(3)实行双监护制,安全、按时完成工作任务:
含多裂纹结构的可靠性分析方法
为了对含多裂纹结构的可靠性进行评估,在疲劳多裂纹扩展随机模型的基础上,建立了含多裂纹结构的可靠性分析模型.结构的可靠度是控制裂纹扩展的多维随机变量落在等寿命曲面(线)与坐标面(轴)围起的.范围内的概率,即多维随机变量的概率密度函数在等寿命曲面(线)与坐标面(轴)围起的范围内的积分.针对较为简单的情况,建立了完全积分可靠性模型;针对复杂结构但各条裂纹扩展特性相差不大的情况,建立了简化串联可靠性模型;针对复杂结构各条裂纹扩展特性相差较大的情况,建立了修正简化串联可靠性模型.考虑结构可靠性的粗略分析,给出了可靠度的上限值.结合多裂纹扩展随机模型给出了算例.
作 者:张建宇 费斌军 赵丽滨 Zhang Jianyu Fei Binjun Zhao Libin 作者单位:北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系刊 名:北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS年,卷(期):25(2)分类号:V215.7关键词:结构可靠性 结构寿命 结构安全度 多裂纹结构 损伤容限
本文通过应用可靠性理论及其相关的数学模型[3],对大量无线通信产品的现场返还数据进行分解和建模分析[4],建立了一个不仅涵盖产品设计能力、使用环境等因素,而且还包含产品工艺水平、制造能力、检测能力以及质量管理水平等诸多因素在内的失效率模型,从而避免了现有可靠性预计方法上的漏洞。另外,结合无线通信行业可靠性设计活动,设计出一套现场返还率预测方法,能够满足产品设计、研发、试产、上市等各个阶段对可靠性预计的需求,为无线通信产品的返还率降低提供支持。
1 可靠性理论
1.1 传统可靠性理论知识
与大多数产品类似,无线通信产品的可靠性亦符合失效率“浴盆曲线”规律[5](见图1)。其失效率的现场表现可以划分为三个时期:早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。
第一阶段是早期失效期:表明产品在开始使用时,失效率很高,但随着产品工作时间的增加,失效率迅速降低。这一阶段失效的原因大多是由于设计、原材料和制造过程中的缺陷造成的。第二阶段是偶然失效期,也称随机失效期:这一阶段的特点是失效率较低,且较稳定,往往可近似看作常数。产品可靠性指标所描述的就是这个时期,这一时期是产品的良好使用阶段,偶然失效主要原因是质量缺陷、材料弱点、环境和使用不当等因素引起。第三阶段是耗损失效期:该阶段的失效率随时间的延长而急速增加,主要由磨损、疲劳、老化和耗损等原因造成。
1.2 可靠性理论深入分析
为进一步分析失效率曲线,需要对故障发生时的数学模型做一些说明。故障的发生通常是产品所设计和制造出来的强度不满足环境应力,例如一个电路的极限功率为5 W,若向其提供超出5 W的功率,电路烧毁,则故障发生。如图2所示,一批产品的强度是符合正态分布的[6],命名为设计强度曲线;而这批产品的使用环境同样也符合正态分布,命名为环境应力曲线。
图2中的故障区,当两只曲线交叉时,表明有部分产品的强度低于其环境应力,从而发生故障。这个交叉的区域面积代表失效率率,随着使用时间的不同,这个区域是会发生变化的,如图中虚线为老化后的产品强度曲线,交叉面积在不断增加。
由此可知,两曲线交叉面积所得到的失效率是由四个因素决定的,分别是该产品的设计强度(即中值)、制造能力(即一致性)、老化速度和环境应力。由于环境应力的度量还没有比较有效的手段,虽然其规律符合正态分布,但中值和方差的获得在技术上还是难题。因此在预测方法上采取以相同环境处理,避免了环境应力的影响。
结合以上分析,对产品的失效率模型可以分解为三个子模型,分别是制造因素模型、设计因素模型和老化因素模型。图3是对失效率“浴盆曲线”的分解。
2 通信产品的预测方法
上面提到,由于环境应力度量上的困难,从预测方法上将以相同使用环境作为失效率建模和返还率预测的前提。从另一个角度看,不同市场的售后服务政策不同,也必须按市场的不同进行返还率预测。如图4所示。
图4是按相同市场进行的返还率预测过程,以及过程中的变量说明。预测包括四个过程,数据采集、失效率建模、返还率计算和模型校准等。数据采集既包括对已有产品返还数据的采集,又包括产品研发过程中相关的可靠性活动和质量检验等数据,还包括预测后产品上市后现场数据的采集。失效率建模则是通过采集到可靠性测试[7]和质量检验结果,换算出各项因素参数,用于失效率模型因子计算,从而得新产品失效率模型。返还率计算则是通过新产品的失效率模型,结合该产品销售模型,按返还率定义计算出预测的返还率。最后,待新产品上市后采集返还率数据,校准该产品预测的失效率模型,为下一个新产品的返还率预测提供经验。
3 现场返还数据分析与建模预计
无线通信产品的现场返还故障多种多样,以智能手机为例,有硬件的、软件的、部件的等,故障种类多达上百种。对于如此复杂的现场返还数据,为保证返还率预测的准确性,必须选择重点故障进行失效率建模。如何选择重点故障,可以通过图5的某智能机现场返还故障占比案例进行说明。
通过计算可知,该产品前10名故障数量占总故障数量的62.5%。如果只对这10个故障的现场数据分析和建模,则预测方法的系统误差有37.5%,这与要求的系统误差不高于10%相差甚远。为降低预测的系统误差,应扩大更多的故障进行建模,使得这些故障总占比超出90%。按前面案例中的智能机产品,至少有33种故障加起来的故障数占总故障数比值超出90%,在失效率建模中要分别对这33种故障进行建模[8]。
确定了哪些故障要建模后,便开始进行失效率建模。以不识卡故障为例,其现场返还数据的规律如图6所示。可以看出该故障早期失效期大约到第40周,最初的2周时间内主要由于开箱损和相关法律法规影响,返还率较高,而第3周后到第40周的返还成先波峰状,经数学工具拟合分析后证明该分布符合威布尔分布。40周后,该故障成线性分布,视作偶然失效期。
由于此类型消费类无线通信产品的产品生命周期较短,一般不超过2年,因此很难观测到故障的耗损失效期,为此仅对故障的早期失效期和偶然失效期的失效率进行建模。
图7是对不识卡故障的现场返还数据进行的建模,符合威布尔分布,其形状参数为2.8,尺度参数24.7。在第40周附件的模型与实际数据略有差异[9],表明有故障发生但用户因该产品已经使用了较长的时间,不愿意去维修,故返回规律在此处与模型有所差异。
可得不识卡故障的失效率模型如式(1)所示:
式中:N为总返还量。
按照以上数学工具拟合方式对其余32个故障进行建模,便可完成产品的失效率模型,如式(2)所示:
开始新产品的预测时,根据新产品可靠性测试和生产质量检验等输出物进行失效率模型的因子计算,便可获得新产品的失效率模型,如式(3)所示:
式中:N为总返还量;Mi为某故障在生产质量检验中的发生概率与已有产品在生产质量检验中发生概率的比值,作为该产品的制造因素参数;Di为某故障在研发阶段可靠性测试中的失效率与已有产品的失效率比值,作为该产品的设计因素参数。最后,通过返还率的定义,按月份计算产品上市后各个月度的返还率。
4 结语
通过以相同市场的已有产品返还数据进行产品失效率建模和返还率预测,规避了Bellcore-SR332可靠性预计方法上的缺陷,使得返还率的预测更加符合产品实际情况。并且结合无线通信产品的研发过程,相应的采用过程数据进行预测,使得可靠性预计工作与产品可靠性设计结合得更加紧密,为提高无线通信产品的可靠性,提高预测的准确性等方面都得以实现。
摘要:针对消费类电子产品的可靠性预计方法Bellcore-SR332的缺陷,提出一种以产品现场返还数据进行失效率建模,以产品开发过程中各可靠性活动的结果作为输入变量的可靠性预计方法,从而弥补可靠性预计与产品开发过程结合的不足,为可靠性预计提供更为真实、准确的预计方法。同时,结合可靠性理论知识在无线通信产品返还数据分析的结合,提出一套符合无线通信产品的返还率预测方法。
关键词:可靠性预计,Bellcore-SR332,返还率,浴盆曲线
参考文献
[1]Telcordia.Bellcore SR332 reliability prediction procedure forelectronic equipment[S].US:Telcordia,2001.
[2]陈晓彤.可靠性预计方法:PRISM简介[J].质量与可靠性,2004(5):47-50.
[3]孙志礼.实用机械可靠性设计理论与方法[M].北京:科学出版社,2003.
[4]QuEST Forum.Quality management system requirements hand book[S].US:QuEST Forum,2009.
[5]张增照.电子产品可靠性预计[M].北京:科学出版社,2007.
[6]王福楹.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[7]姜同敏.可靠性试验技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.
[8]费业泰.误差理论与数据处理[M].北京:机械工业出版社,2005.
摘要:当前,移动通信信息系统可靠度的优化问题,成为很多相关领域的专家学者乐于研究的重点方向。鉴于此,本文首先着重研究了无线侧通信的可靠性问题,分析了通过拆分合并编码组合信息可以影响无线侧通信的可靠性,引入HARQ技术也可以提升系统的可靠性。随后通过理论分析证明采用合适的组合信息编码可以提高可靠性,但增加了用户功耗;使用HARQ机制可以提高无线侧通信的可靠性。最后提出了一些影响无线侧通信可靠性的因素,并逐一分析,提出了解决方法。
关键词:5G;可靠性;HARQ;无线网络技术
一、可靠性通信原理
1、功率代价
为了得到高可靠性,可以考虑将控制信息与数据信息混合编码,通过m n条信道传输的误码率为Q e,d,使得整个通信系统的正确接收率为1-Q e,d,(1-Q e,d)>(1-P e,h)(1-P e,d),提高了可靠性。但是使用混合编码引发了一个问题:假如接收端为两个实体,采用控制信息与数据信息混合编码时,接收端必须将全部数据接收完毕并解码后才能区分数据是否为发送端发送到目的端,因此提高传输可靠性的代价是增加了功率消耗,这是功耗与可靠性间的一个矛盾。
2、时延代价
另外一个提升可靠性的方法可以从牺牲时延为代价的均衡中找到,假设用户最大下行速率为100Mbps,考虑单一用户情况,在QoE指标较好的情况下,传输100M bit数据所用时间最大可为2s。那么在此QoE指标下整包数据最大重传次数可以达到1次,单包数据的误码率为P e,连续两包数据出现错误的误码率为P 2 e,使得误码率指标呈指数级别递减。但随着重传次数的增加,传输时间的增加会导致QoE指标急剧下降。
二、提升可靠性方法
1、可靠服务组合
一个通信系统最终的设计目的是在可靠数据传输的基础上支持某些应用或服务,如果需要建立一个简单的标准来评判这个系统是否达到设计指标,那么转换到数字层面就是在99%的传输次数中以小于L秒、延迟D秒内传输B byte数据。但是当可靠性没有达到指标时,却难以将这次服务评判为失败。在具体业务中,可能有些业务就可以评判为成功,可靠服务组合(RSC,Reliable Service Composition)可以根据不同业务类型的QoE指标对应不同的可靠性指标,以此来代替二元服务指标“服务可用或服务不可用”。可靠性服务组合的目的是针对不同的业务类型设计出不同等级的可靠性要求,而不是用一个可靠性指标来代替所有的业务可靠性要求,如图1所示:
图1中数据仅作为V2V服务的示例,在基础的数据传输中可以使用95%的传输可靠性指标,这些数据仅包括一些数据包比较小的安全或告警信息;当V2V服务需要传输一些低级别确认或者授权消息时,系统需要提供98%的数据传输指标;最终当V2V服务涉及到安全决策,需要传输全部的授权或确认消息时,系统需要提供99.999%的可靠性指标。以一个V2V数据传输流程为基础模式-增强模式-安全模式为例,假设各模式下信噪比门限分别为γ1、γ2、γ3,根据业务流程所需时间,规定基础模式下占用时间为T 1,增强模式下用时间为T 2,安全模式下为
T 3,则V2V服务过程的通信中断的概率为:
根据上式可以看出各服务阶段所占用过程的时间长度以及各过程的最低信噪比门限是影响系统中断的重要因素。
使RSC具有实际操作性的重要因素是如何确定一个关键指标,使其在给定时间内可以用来评定业务需要系统提供何种可靠性服务组合,因此如何使用编码技术降低信噪比门限是一个值得研究的课题。
2、使用markov过程决策的RSC
由上节的RSC组合可知,假设每个状态的可靠度为R si,则由不同状态转换到其他状态的转移概率矩阵为:
其中α为RSC基础模式转换为增强模式的概率;β为RSC增强模式转换为安全模式的概率;κ为安全模式转换到增强模式的概率。切换图如图2所示:
当状态转换策略集S、行动集A i为有限集时,采用折扣指标和平均指标模型,存在最优的确定性平稳策略。本文采用平均可靠度作为衡量指标,对于基础模式直接跳跃到安全模式的路径可靠度为(1-α)×R s 2,基础模式-增强模式-安全模式的路径可靠度为α×R s 1+β×R s 2,最优策略为选取max((1-α)R s 2,αR s 1+βR s 2)的路径。
3、未来移动通信系统的关键技术
3.1多入多出技术
多入多出技术是无线通信行业的关键技术之一,利用多个天线在发送端和接收端解决无线信道的衰落,实现就算不增加系统宽带和天线发射功率的情况下也能使无线系统的容量得到有效提高。
3.2先进的信号处理及传输技术
OFDM是无线环境下高速传输技术,将频率分给子信道之后实现各子载波并行传输,能抗多径干扰与窄带干扰;自适应传输技术是未来移动通信系统基带信号处理的核心技术,根据无线网络不同情况选取不同传输方式保证无线传输的效果,在信道状况较差时也能采用很好的调制方案。
3.3智能天线技术
智能天线技术是基于自适应天线原理的移動通信新技术,能抑制信号的干扰并自动跟踪和数字调节波束。智能天线形成波束在空间范围内交互穿插,形成干扰流,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量,又能增加传输容量。
3.4软件无线电技术
软件无线电是利用数字信号进行处理的技术,在编程平台上对无线电的标准、模块等硬件进行软件加载方式来实现开放式结构。软件无线电的核心思想是在靠近天线的地方使用宽带变换器,用软件定义无线功能,其软件系统包括无线信令规则与处理软件、信号流变换软件等多个软件类别。
3.5认知无线电技术
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