635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

Планирование первой программы проведем методами А1, А2, В2, С2, F, G, а второй – А1, А2, В2, F. Составим следующие варианты построения двухпрограммной сети: А2 - А2, А2 - В2, В2 - В2, С2 - В2, F - В2, F - F, G - В2, A1 - A1. Для каждого из этих вариантов проведем планирование третьей программы всеми алгоритмами. Оптимальным вариантом будет считаться тот, который обеспечит максимум частотных присвоений передатчикам сети третьей программы.

Параметры сети: мощности передатчиков 100 Вт; высоты передающих антенн 50 м; модуль сети 100 км; размерность сети 10 10.

В таблице 5.6 для каждого варианта организации сети двухпрограммного вещания, приведены распределения частотных каналов по каждой программе.

Распределение частотных каналов в сети двухпрограммного ТВ вещания Таблица 5.6

В табл. 5.7 приведены результаты планирования сети третьей программы.

Для сравнения был проведен анализ организации сети двухпрограммного вещания, так называемым «тривиальным» алгоритмом А 1 - А1. Метод А1 по своей сути очень близок к ситуации, в которой велось планирование на

222

практике, в действующих сетях, т.е. любой вновь заявленный передатчик получает лучший, с точки зрения помех, канал [5.2, 5.3].

Количество передатчиков третьей программы, получивших частотное присвоение по соответствующим эвристическим алгоритмам

Таблица 5.7

Как видно из таблицы 5.6, уже на этапе назначения каналов передатчикам второй программы, не все ТВ станции получают частотное присвоение

(84 передатчика). В пунктах с номерами 1, 22-27, 33, 43, 46, 47, 56, 65, 66, 72, 77 по условиям ЭМС невозможно организовать вещание второй программы. При организации третьей программы, количество назначенных передатчиков лежало в пределах от 25 до 28, при этом назначить канал в пунктах с вышеуказанными номерами не удалось. Таким образом при планировании сети тривиальным алгоритмом существуют пункты, в которых по условиям ЭМС транслируется только одна программа рис. 5.3.

Испытания показали, что наибольшее число передатчиков третьей программы, которым может быть выделен канал для вещания, обеспечивается при использовании метода А2-В2-К (71 передатчик). Наилучшие результаты при планировании сети третьей программы показал алгоритм К – в пяти случаях из восьми.

На рис. 5.4 приведено распределение программ по пунктам установки передатчиков при использовании метода А2-В2-К при организации сети трех-программного вещания. Очевидно, что применение не стандартных алгоритмов планирования позволяет существенно увеличить число пунктов охваченных многопрограммным телевизионным вещанием.

5.2.5 Планирование сети трехпрограммного ТВ вещания (неоднородная сеть)

Проведем исследование эффективности алгоритмов в неоднородной ТВ сети, состоящей из передатчиков высокой, средней и малой мощности

223

(см. рис. 5.3). Такое сочетание применимо к реальным действующим сетям. Передатчики высокой мощности располагаются в крупных городах, средней мощности - в районных центрах, малой мощности - в небольших населенных пунктах или деревнях.

Параметры сети мощных станций: мощность передатчиков 5 кВт; высоты подвеса передающих антенн 180 м; размерность сети 2 2 , модуль сети 240 км; метод планирования А1. Параметры сети передатчиков средней мощности: мощность передатчиков 100 Вт; высоты подвеса передающих антенн 50 м; размерность сети 1 4; модуль сети 80 км; метод планирования В2. Параметры сети передатчиков малой мощности: мощность передатчиков 1 Вт; высоты подвеса передающих антенн 20 м; размерность сети 13 13; модуль сети 20 км .

Схема построения сети, обеспечившая максимальное число передатчиков малой мощности, которые получат частотное присвоение, будет считаться оптимальной при данных условиях.

В таблице 5.8 приведены результаты присвоения частотных каналов сетям передатчиков высокой и средней мощности. В таблице 5.9 сведены результаты планирования сети маломощных станций.

Распределение частотных каналов в группе станций высокой и средней мощности

Количество маломощных передатчиков, получивших частотное присвоение по соответствующим эвристическим алгоритмам

Таблица 5.9

Как видно из табл. 5.9, максимальное число передатчиков малой мощности получивших канал, наблюдается при использовании алгоритмов: В1, В2, С1, С2 (145 передатчиков).

224

- пункты с однопрограммным вещанием

- пункты с двухпрограммным вещанием

- пункты с трехпрограммным вещанием

Рис. 5.3 Охват пунктов ТВ программами при планировании сети при использовании метода А1-А1-А1.

- пункты с двухпрограммным вещанием

- пункты с трехпрограммным вещанием

Рис. 5.4 Охват пунктов ТВ программами при планировании сети при использовании метода А2-В2-К.

225

Выводы. Результаты проведенных экспериментальных исследований показали:

–при планировании сети однопрограммного вещания по принятому критерию наилучшие результаты были получены при использовании алгоритмов типа E, F, G, J, K;

–при планировании сети двухпрограммного вещания наилучшие результаты были получены при использовании методов C2 – B2, A2 – B2, B2 – B2, B2 – B1 для однородной структуры сети и методов C1 – B1, G – B1, G – B2 для регулярной сети неоднородной структуры;

–при планировании сети трехпрограммного вещания наилучшие результаты достигнуты при использовании методов A2 – B2 – K;

–при планировании сети трехпрограммного вещания тривиальным алгоритмом А1 – А1 – А1, который в настоящее время используется в России для планирования частотных присвоений, обеспечивает количество присвоений для первой программы 100%, для второй – 84%, для третьей – 23%, тогда как лучший из рассмотренных методов A2 – B2 – K обеспечивает для первой программы – 100%, для второй – 100%, для третьей – 71%;

–предложенные методы оптимального группового планирования обеспечивают существенный выигрыш в количестве осуществленных частотных присвоений (в рассмотренном примере выигрыш 16% для второй программы и 48% для третьей), т.е. позволяют в значительной степени повысить эффективность использования частотного ресурса;

–результаты планирования развития сети в значительной мере зависят от того, какими алгоритмами производилось ее планирование на начальном этапе;

–методы позволившие добиться экономии частотного ресурса при назначении каналов передатчикам первой программы, не оказывались наилучшими при последующем увеличении числа программ, т.е. подтвердилось известное в теории графов свойство – результат раскраски во многом зависит от структуры графа, способа «подачи» (ранжирования) вершин для раскраски и метода раскраски.

5.3Автоматизированная система планирования сетей телевизионного вещания

5.3.1 Постановка задачи и исходные данные

Расчет электромагнитной обстановки (ЭМО) и оптимальное частотное планирование требует учета множества факторов. Для оценки ЭМО действующей сети необходимо иметь сведения о всех передатчиках, работающих в исследуемом регионе, включая такие основные их параметры, как гео-

226

графическое местоположение, тип передатчика, излучаемая мощность, тип антенны и ее характеристики, технические параметры передатчика. Также необходимо учитывать рельеф местности, который в значительной степени может влиять на условия распространения электромагнитной энергии при передаче программ. При планировании с учетом вышесказанного требуется обрабатывать значительный объем информации, что практически не реализуемо при ручном расчете. Таким образом, возникает необходимость автоматизирования процесса расчета электромагнитной обстановки.

В общем случае для решения поставленных задач необходимо использовать следующие исходные данные:

1.База данных с основными параметрами передающих станций заданного региона и соседних регионов, передатчики которых также могут оказывать мешающее влияние;

2.Передатчик или группа передатчиков, для которых необходимо

ными в базу данных передатчиков, являются:

1.Наименование пункта установки. Необходимо для идентификации передатчика в отчетах программы. Указывается название населенного пункта, в котором расположен данный передатчик. Используется при выводе на экран справки о передатчике и при выводе результатов расчета, связанных с данным передатчиком;

2.Код района. Указан административный район, в котором расположен населенный пункт с передающей станцией;

3.Географические координаты. Представляют собой две координаты (широта и долгота), выраженные в градусах, указывающие на месторасположение передатчика. Используется при расчетах для определения

расстояния между передатчиками, создающими взаимные помехи;

4.Год ввода в эксплуатацию, наименование владельца, тип передатчика, материал опоры, и некоторые другие общие параметры передатчиков. Используются для ведения картотеки передатчиков и не предназначены для расчета. Также возможно использования данных параметров для сортировки по ним передатчиков и выборочного просмотра последних с заданными параметрами;

5.Мощность передатчика – мощность, отдаваемая передатчиком в пе-

227

редающую антенну, выраженная в кВт. Используется при расчете напряженности поля на некотором удалении от передатчика;

6.Коэффициент усиления передающей антенны показывает, во сколько раз напряженность поля, создаваемая передающей антенной в пределах главного лепестка излучения, выше, чем напряженность, создаваемая полуволновым вибратором;

7.Коэффициент усиления передающей антенны вне главного ле-

пестка излучения показывает, насколько происходит ослабление сигнала за пределами направленного излучения;

8. Азимут максимального излучения и ширина половины главного лепестка антенны характеризуют направленные свойства передающей антенны с точки зрения их пространственного положения. Азимут максимального излучения выражен в градусах и отсчитывается от направления на север по часовой стрелке. Ширина половины главного лепестка излучения соответствует максимальному отклонению направления излучения от направления максимального излучения, выраженному в градусах;

9.Высота подвеса антенны над уровнем моря и высота подвеса антенны над уровнем земной поверхности используются для определения условий распространения электромагнитной энергии и, следовательно, напряженности поля на расстоянии R от передающей станции;

10.Канал, СНЧ и поляризация – выбранное частотное присвоение передатчика. Расчет ведется для анализируемого передатчика по всем вариантам СНЧ, канала и поляризации. В зависимости от данных параметров определяется диапазон запрещенных присвоений для соседних передатчиков и учитываются взаимные помехи по мешающим каналам. Вид поляри-

Первым из двух пакетов программ является комплекс программных модулей, предназначенный для создания и управления базой данных, в кото-

228

рой содержится вся необходимая информация о передатчиках ТВ сети рассматриваемого региона. Блок-схема взаимодействия модулей программы показана на рис 5.5. Данный пакет предназначен для работы с созданной базой и позволяет производить следующие действия:

1. Просмотр списка передатчиков. В данном режиме возможен листинговый просмотр краткой информации о ТВ передатчиках. На экран компьютера выводится только часть информации о передатчике, необходи-

Выводимая информация размещается в пределах одной строки и включает в себя такие параметры, как название пункта установки передатчика, его

смотра всего их количества. Кроме того, данный режим позволяет выбрать необходимый передатчик из списка для проведения с ним необходимых действий, указанных ниже. Данный режим является основным;

2.Добавление нового передатчика. Режим необходим для создания базы и для внесения новых передатчиков в базу. Одновременно с добавлением новой записи о передатчике производится заполнение полей созданной записи информацией о передатчике;

3.Корректировка параметров действующего передатчика. В данном режиме возможно исправление некорректных данных о действующем передатчике. Корректировке подлежит передатчик, выбранный в режиме просмотра. Изменение информации производится в интерактивном режиме с максимальным удобством для пользователя;

4.Удаление записи о передатчике. При демонтаже передатчика или других случаях прекращения функционирования передающей станции возникает необходимость удаления записи о передатчике. Для этого достаточно выбрать передатчик в режиме просмотра общего списка и выбрать

соответствующий пункт меню для удаления записи о передатчике;

5. Подробный просмотр параметров передатчиков. В этом режиме на экран выводятся все параметры выбранного передатчика. В режиме подробного просмотра имеется возможность произвести необходимые действия над передатчиком, такие как выполнение расчета для данного передатчика, корректировка его параметров, удаление передатчика из базы. Данный режим необходим также для проведения учета передающих ТВ станций

ипозволяет легко использовать информацию, хранящуюся в базе;

6.Сортировка списка передатчиков позволяет выводить на экран список передатчиков в режиме просмотра в отсортированном виде. При этом сортировка возможна по таким параметрам, как название пункта установки, код административного района, канал, мощность излучения передатчика,

229

географические координаты. При использовании сортированного списка имеется возможность быстрого поиска передатчика по нужным параметрам и для удобства анализа и учета передатчиков при просмотре;

1 MAIN

6

PRINTLIST

Рис.5.5 Блок – схема взаимодействия модулей системы управления базой данных радиовещательных передатчиков

230

7. Выборочный просмотр (поиск) позволяет иметь выдачу списка передатчиков в режиме просмотра, удовлетворяющих некоторому условию. При этом происходит поиск в базе всех передатчиков с указанным условием. Работа с выбранным списком не отличается от просмотра всего списка за исключением того, что доступными являются лишь передатчики, удовлетворяющие заданному условию. Такими условиями могут служить наименование пункта установки либо произвольное количество начальных букв названия, административный район, номер частотного канала, диапазон мощностей передатчика, год ввода в эксплуатацию, материал опоры и некоторые другие параметры. Данный режим обеспечивает быстрый поиск передатчика по известным параметрам;

8.Анализ ЭМС действующего передатчика вызывает вторую составляющую комплекса программ - расчетную часть программы, обеспечивающую анализ ЭМС выбранного передатчика с остальными передатчиками ТВ сети, занесенными в базу;

9.Анализ ЭМС планируемого передатчика позволяет создать временную запись о планируемом передатчике и произвести расчет его ЭМС с передатчиками действующей ТВ сети. При этом возможна ручная корректировка его параметров после выполнения расчета для произведения повторного расчета. Это необходимо для того, чтобы обеспечить возможность ручного подбора его параметров, при которых его совместимость с радиосредствами была бы наилучшей.

Программа представляет собой набор модулей, имеющих различное функциональное назначение и взаимодействующих между собой согласно рис. 5.5. Модули имеют назначение, показанное ниже.

Модуль 1 - MAIN представляет собой заголовочный модуль программы и обеспечивает согласование работы всех остальных частей программы. Производит подключение базы данных и настройку ее параметров.

Модуль 2 - INITIAL - производит инициализацию параметров программы и подготовки необходимой для работы программы информации.

Модуль 3 - PRINTLIST обеспечивает вывод на экран списка передатчиков действующей сети хранящихся в базе.

Модуль 4 – MAIN MENU - главное меню программы. Позволяет выбрать необходимый режим работы, в том числе и режим расчетных задач.

Модуль 5 - ENTER обеспечивает расширенный просмотр параметров выбранного в модуле 3 передатчика.

Модуль 6 - PRINTSTR - вывод на экран краткой информации о передатчике из полного списка. Используется модулем 3.

231