СТРУКТУРА СЕТИ СВЯЗИ В ГАРНИЗОНЕ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ
Структура сети связи гарнизона – это упорядоченная совокупность различных видов проводной и беспроводной связи, учитывающая топологию размещения абонентов и обеспечивающая обмен текущей служебной информацией между подразделениями гарнизона пожарной охраны и абонентами города, а также обмен оперативной информацией между пожарными подразделениями в целях управления силами и средствами тушения пожаров.
Для изучения структурных свойств сети связи следует воспользоваться ее моделью в виде графа. При этом узлы сети связи сопоставляются с вершинами графа, а каналы – с ребрами (рис. 4.8). Каналы сети могут быть направленными и ненаправленными и называются соответственно дугами и ветвями. Исходящему узлу связи на графе соответствует вершина – исток, а входящему – сток.
|
| |
| |
| |
| |
Рис. 4.8. Структура сети связи:
а – «каждый с каждым»; б – радиально-узловая; в – сеточная; г – кольцевая
Для количественных оценок каждому узлу приписывается некоторый вес, характеризующий то или иное его свойство как элемента маршрута для передачи информации (длина канала, пропускная способность,
интенсивность потока, надежность, стоимость и т.п.). Узлы, соединяемые каналом, называются смежными, а число каналов, входящих в узел и исходящих из него, – его рангом. Узел с рангом, равным единице, является тупиковым, и через него не проходит никакой маршрут передачи сообщений.
|
|
|
Конфигурация связей в сети описывается с помощью нумерации узлов и указания для каждой пары узлов меры существования связей между ними. Структура сети может быть представлена в виде графа s {A; В}, где А = {a1, a2, ..., an} – множество узлов; В = {Bij} – множество каналов между узлами ai и aj. В простейшем случае можно считать, что Вij = 1, если имеется связь между узлами, и Вij = 0, если связь отсутствует. Тогда структура сети может быть представлена в виде квадратной матрицы связанности (смежности). С каждой строкой этой матрицы однозначно сопоставлен исходящий узел, а со столбцом – входящий. Для структуры сети, изображенной на рис. 4.8, матрица связанности имеет вид:
,
где знак ¥ показывает, что связь узла «каждый с каждым» из рассмотрения исключается. При отсутствии направленных каналов связи матрица связанности симметрична относительно главной диагонали.
Учитывая, что каналы связи имеют различную пропускную способность, каждое ребро графа можно определить ее численным значением. Такой граф сети называется взвешенным (см. рис. 4.8), где стрелками обозначены ориентированные каналы. Структуру данной сети можно представить следующей матрицей пропускных способностей:
|
|
|
.
Каждый элемент этой матрицы означает пропускную способность каналов в других ветвях Вij размеченного графа. На графе могут быть заданы и другие параметры каналов и узлов, например длина, стоимость, задержка передачи, надежность, вероятность ошибки, задержка обработки сообщений, интенсивность обслуживания вызовов.
Полносвязная структура сети связи – структура, в которой каждая пара узлов имеет непосредственную связь между собой, т.е. это способ соединения рассредоточенных источников и потребителей информации (см. рис. 4.8, а). При большом числе узлов подобная структура малореальна, так как требует n(n-1)/2 каналов ввода–вывода; а каждый из n узлов должен иметь n-1 каналов. Наиболее рациональна древовидная структура радиально-узлового типа с соподчинением (см. рис. 4.8, б), при которой число каналов равно n-1, при подключении дополнительных узлов требуется такое же число каналов. Однако для повышения устойчивости структуры следует увеличить число каналов за счет введения дублирования. Сеточная структура сети связи обеспечивает связь каждого узла с определенным числом смежных узлов в единое сеточное формирование. Частный случай этой структуры с числом n каналов (кольцевая структура) показан на рис. 4.8, г. Сеточная структура образуется объединением кольцевых структур, в которых для соединения заданного числа узлов требуется число каналов на единицу больше, чем в древовидной структуре. Следует отметить, что введение такого дополнительного канала повышает устойчивость всей сети связи за счет увеличения числа обходных маршрутов для передачи сообщений.
|
|
|
На рис. 4.9 приведена в общем виде структурная схема связи гарнизона пожарной охраны. Из схемы видно, что центр управления силами (ЦУС) имеет достаточно разветвленную сеть линий и каналов связи, основные из которых обеспечивают круглосуточную связь с пожарными частями (ПЧ), службами взаимодействия (СВ) города (горгаз, милиция, скорая помощь, электросети, водоканал и др.), городскими административными органами (АО) и особо важными объектами (ОВО).
Для повышения оперативности, устойчивости и живучести связи применяют несколько дублирующих друг друга линий связи различных видов. Так, сеть линии специальной связи ЦУС с ПЧ включает в себя прямые линии городской телефонной сети ГАТС, линии специальной связи «01». Связь ЦУС со специальными службами города и с подразделениями ГПС гарнизона осуществляется по прямым некоммутируемым линиям связи, по специальным линиям и линиям ГАТС, а ЦУС с ОВО – по прямым линиям ГАТС, линии специальной связи «01» и в отдельных случаях по высокочастотным каналам.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.9. Схема организации системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны:
f1...f6 – частоты рабочих каналов системы радиосвязи; ЦС – центральная станция (АТС); ОС – оконечная станция (АТС); УСС – узел специальной связи; ОВО – особо важные объекты; ПЦО – пункты централизованной охраны; АО – административные
органы; СВ – специальные ведомства
В основе системы связи ГПС лежит обмен речевой (аналоговой) информацией. Высокочастотные каналы, как правило, служат для передачи дискретных сигналов, в частности, от датчиков контроля автотранспорта в депо пожарных частей, а также от пожарных извещателей, установленных на охраняемых объектах.
При наличии в городе совмещенных систем охранно-пожарной сигнализации ЦУС и ПЧ имеют связь по прямым линиям и по линиям ГАТС с центральными пунктами вневедомственной охраны (ЦПВО), откуда передаются сигналы на ЦУС и ПЧ, принятые ЦПВО от совмещенных объектовых устройств тревожной сигнализации. Передача извещений может быть либо дискретная соответствующими кодовыми посылками, либо аналоговая (речь).
Живучесть структуры сети связи или оперативная устойчивость – это способность обеспечивать своевременную и надежную связь со всеми абонентами в период как нормальной повседневной жизнедеятельности гарнизона, так и сложной оперативной обстановки в экстремальных условиях.
Устойчивость одного канала (линии) связи без резервирования определяется выражением
, (4.1)
где l1 – интенсивность повреждений канала связи; t – время работы канала связи до первого отказа.
Для данного случая плотность распределения наработки на отказ определяется как
. (4.2)
Устойчивость сети связи при обеспечении надежного прохождения информации между ЦУС и ПЧ при наличии одного резервного канала связи определяется выражением
(4.3)
где Р2(t-t) – вероятность безотказной работы резервного луча в течение наработки (t-t) при условии, что до момента t этот луч был работоспособным; l2 – интенсивность повреждений резервного луча.
В целом устойчивость структуры всей системы связи с r-кратным холодным резервированием
, (4.4)
где Рkc(ti) – вероятность безотказной работы структуры, имеющей один основной и r резервных каналов; Р(k+1) (ti-t) – вероятность безотказной
работы (k + 1)-го резервного канала в течение наработки (ti + t) при условии, что до момента t этот канал связи был работоспособным; 
kc(t) – плотность распределения наработки до первого отказа структуры системы связи, имеющей один основной и r резервных каналов связи для обмена информацией.
Следует понимать, что всякое резервирование требует дополнительных затрат. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы затраты на резервирование Ср не превышали получаемого выигрыша Св, т.е. Ср £ Св. Выигрыш включает в себя как материальный, так и социальный эффект. Материальный эффект может быть получен за счет сокращения убытков от пожаров, а социальный – за счет снижения последствий воздействия пожаров на здоровье людей.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1552; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!