Сеть мониторинга объектов энергораспределения на основе радиоканалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

МАГИСТРА

Тема: Сеть мониторинга объектов энергораспределения на основе радиоканалов

Студент

Павлов В.В.

Руководитель

доцент каф. РС

Шашкин А.К.

Санкт-Петербург, 2017



ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ

Утверждаю

Зам.зав. кафедрой РС

____________ Орлов В.К.

«___»______________20___ г.

Студент Павлов В.В. Группа 1101

Тема работы: Сеть мониторинга объектов энергораспределения на основе радиоканалов

Место выполнения ВКР -Кафедра РС.

Исходные данные:

Сеть телемеханики -“Петродворцовые электрические сети”, диапазон частот - УКВ (40-60 МГц),отношение сигнал/помеха (сигнал -амплитуда, помеха - средний квадрат)более 0 .5, число пунктов контроля - 50,интервал опроса КП - 60 мин, средний период передачи КП аномальной информации - 6час.

Содержание ВКР: Обоснование актуальности, обоснование алгоритмов пакетной синхронизации, разработка алгоритма оценки отношения сигнал/помеха, определение рисков множественного доступа.

Перечень отчетных материалов: пояснительная записка, иллюстративный материал.

Дополнительные разделы: Специальные вопросы обеспечения безопасности

Дата выдачи задания Дата представления ВКР к защите

«___»______________20___ г. «___»______________20___ г.

Студент Павлов В.В.

Руководительдоцент каф. РС Шашкин А.К.

(Уч. степень, уч. звание)

Консультантдоцент каф. БЖД Иванов А.Н.

(Уч. степень, уч. звание)



КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Утверждаю

Зав. кафедрой РС

____________ Орлов В.К.

«___»______________20___ г.

Студент Павлов В.В. Группа 1101

Тема работы: «Сеть мониторинга объектов энергораспределения на основе радиоканалов».

№ п/п Наименование работ Срок выполнения

1 Обоснование актуальности, постановка задачи 20.01 - 15.02

2 Исследование сигналов синхронизации 16.02 - 20.02

3 Обоснование критерия маршрутизации и формирование маршрутов 22.02 - 20.03

4 Анализ рисков коллизий при множественном доступе 21.03 - 29.03

5 Оформление пояснительной записки 01.04 - 20.04

6 Оформление иллюстративного материала 01.05 - 15.05

Студент Павлов В.В.

Руководительдоцент каф. РС Шашкин А.К.

(Уч. степень, уч. звание)

Консультантдоцент каф. БЖД Иванов А.Н.



РЕФЕРАТ

В квалификационной работе магистра предложен и обоснован метод совершенствования сети мониторинга энергетических объектов на примере комплекса телемеханики «Обзор». Целью данного метода является повышение эффективности оперативного контроля и управления объектами энергораспределения для повышения безопасности эксплуатации объектов энергораспределение и минимизации рисков для окружающей среды, связанных с нарушением работы этих объектов.В основе метода лежит реализация пакетной передачи данных. Реализация пакетной передачи позволяет эффективно использовать выделенный канал связи и обеспечить передачу сообщений между диспетчерским и контрольными пунктами по оптимальным маршрутам. Для построения оптимальных маршрутов осуществляется разработка алгоритма маршрутизации на основе принципа поиска кратчайших путей (“алгоритм Дейкстры”).

Проведённое исследование включает обоснование выбора сигнала синхронизации, выбор критерия оптимальности, и возможность автоматического формирования маршрутов на основе выбранного критерия, а также исследование множественного доступа.

Структура работы представлена введением, семью разделами, двадцати пятью параграфами, заключением, списком литературы.

Работа содержит: таблиц - 3, рисунков - 39, источника литературы - 27.

Общее количество страниц- 88.

Ключевые слова: системы телемеханики, маршрутизация в сетях телемеханики, синхронизация, оптимальный маршрут, вероятность битовой ошибки, множественный доступ



ABSTRACT

In qualifying work the method of modernization of themonitoring network , on the example telemechanics network of the electric grid organization, was presented and justified. The method target is improving efficiency remote control of electric grid organization, for providing safety of electrical object exploitation, and minimization of risks for environment, which occurred by electrical objects breaking. The method base is a packet data transmission. The Packet data transmission realization provide more effectively using the data link, and provide the messages transfer between base-station and controlled-station through optimal tracks. Optimal tracks was created by using Dejkstra's algorithm.

The research include the synchronization signal choice, choice the optimal criterion, and the possibility to create optimal tracks automatically. Furthermore, research of multiple access was done.



ВВЕДЕНИЕ

Объекты энергораспределения и высокого энергопотребления требуют исключения (или существенного уменьшения) аварийных ситуаций, приводящих не только к нарушению возможности обеспечения электроэнергией пользователей, но к возникновению угроз поражения электрическим током. Поэтому необходимо осуществить непрерывный контроль и оперативное управление подобными объектами. Эта задача выполняется при помощи сетей телемеханики.

Телемеханика - это область науки и техники контроля и управления на расстоянии путем передачи по каналам связи команд управления и сообщений о состоянии объектов [1]. Телемеханика применяется в отраслях, для объединения объектов, удалённых друг от друга, в единый комплекс с центpализованным контpолем и упpавлением. Системы телемеханики востpебованы и имеют большое значение для pазличных служб и предпpиятий городского хозяйства. Примеры таких служб: службы водоснабжения и газоснабжения, пpедприятия электроэнергетики, службы скорой помощи, различные службы Министерства Внутренних Дел. С развитием телемеханики повышается производительность труда, уменьшается себестоимость продукции, повышаются скорость и надежность управления, снижаются аварии и перебои в работе таких служб и предприятий [1].

Примером системы дистанционного управления и контроля параметров, так называемой системой мониторинга, объектов энергораспределения, является система телемеханики «ОБЗОР». «ОБЗОР» представляет собой систему передачи информации, состоит из диспетчерского пункта (ДП), контролируемых пунктов (КП) и каналов связи, объединяющих элементы системы [2]. КП содержат источники сообщений, а также аппаратно-программные средства формирования и приемо-передачи сообщений. Вот некоторые информационные сигналы, формируемые источниками сообщений: частота сети, напряжение каждой фазы, активная, реактивная и полная мощности, и т.п.[3].

Линии связи, которые соединяют ДП с КП, могут быть как проводные, так и беспроводные (радиолинии либо оптические линии). Таким обpазом, данные могут пеpедаваться в радиоканале, посредством выделенных телефонных пар, по линиям GSM сетей, также по линиям силовой (6 - 10 кВ) и бытовой (0.4 кВ) электросети .

Поскольку объекты, подключенные к той или иной сети телемеханики, могут быть разнесены пространственно на большие расстояния более целесообразным является использование беспроводных сетей телемеханики [4]. Беспроводные сети являются экономически более выгодными: требуют меньше вложений на создание и эксплуатационное сопровождение.

Энергосистемы -далеко не единственная область применения телемеханики. Конечно, комплексы телемеханики, обслуживающие различные системы имеют конструктивные отличия, в зависимости от типа этих систем, однако имеют общие принципы передачи данных, а значит общими будут и некоторые недостатки, связанные с передачей информации.

Современные сети диспетчерского управления основаны на использовании беспроводной связи диспетчерского пункта с контролируемыми пунктами. В том случае, когда контролируемые пункты расположены дальше достижимой дальности радиосвязи, информационная связь с такими пунктами обеспечивается посредством ретрансляции сигналов промежуточными пунктами. Причем эта связь в широко используемых системах, как правило, является жестко устанавливаемой и фиксированной. Это приводит к тому, что выход из строя одного или нескольких ретранслируемых пунктов устраняет возможность информационного управления далее расположенными контролируемыми пунктами. Кроме того, существенным минусом является и выбор пункта-ретранслятора, если он не единственный. Ретранслятор выбирается из соображения кратчайшего физического расстояния между контролируемыми пунктами, таким образом, формируемые маршруты от удалённых КП до ДП являются кратчайшими, физическое расстояние является ключевым фактором ослабления сигнала, однако наименьшее расстояние не всегда является гарантией лучшей связи ввиду воздействия внешних источников помех. Причем помеховая\ обстановка может значительно изменяться. Поэтому весьма желательно использование не фиксированной, а адаптивной, многомаршрутной пакетной связи, разработанной и применяемой в современных сетях Frame Relay, ATM, Internet, а также выбор и построение маршрутов, обеспечивающих необходимую достоверность передачи данных, что позволит существенно повысить живучести и эффективности диспетчерского управления [5],[6].

Для того, чтобы более эффективно использовать канал передачи, организовав пакетную связь, приёмник должен иметь надежную систему синхронизации. телемеханика синхронизация связь сигнал

Поэтому целью работы является совершенствование принципов построения применяемых систем диспетчерского управления. Такое совершенствование может быть обеспечено посредством улучшения системы синхронизации, разработки адаптивной, многомаршрутной пакетной связи, обеспечивающих высокую достоверность передачи сообщений.



1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Комплекс телемеханики «ОБЗОР»

Как уже говорилось ранее, системы телемеханики предназначены для дистанционного контроля и управления. В качестве примера применения разработки рассмотрим сеть «Петродворцовые электросети», расположенную в Петродворцовом и Ломоносовском районах г.Санкт-Петербурга, использующую аппаратно-программный комплекс телемеханики «Обзор». Этот комплекс предназначен для осуществления дистанционного контроля, управления электромеханическим оборудованием и учета данных электроэнергии распределительных (РП) и трансформаторных (ТП) подстанций.

Технические данные компленкса телемеханики[2]:

1. Число контролируемых пунктов до 1024. 2. Виды каналов для передачи информации: - радиоканал; - выделенные телефонные пары; - GSM - сеть (путем передачи SMS - сообщений или GPRS); - силовая электросеть 6-10кВ; - бытовая электросеть 0,4кВ. 3. Несущая частота передачи радиоканала выделена ГКРЧ для системы телемеханики РП на лицензионной основе в диапазонах 40-60 и430-450 МГц. 4. Зона обслуживания системы по радиоканалу находится в радиусе 25 км при использовании пунктов ретрансляции. При использовании выделенных проводных каналов - до 15 км (между КП и ЦДП). 5. Способ передачи информации в системе - полудуплексный. 6. Тип используемых радиостанций - “Motorola GM140” или аналогичная. 7. Несущая частота для передачи по электросети 50-550 кГц. 8. Виды передаваемой информации: - цифровая с использованием в радиоканале в качестве носителя FSK-модуляции в полосе 300-3400 Гц со скоростью 1200/2400 бит/с (опционально - 4800бит/с), в электросети - широкополосная модуляции в полосе 50-550 кГц со скоростью 115 кбит/с, скорость передачи по проводным линиям связи - 2400-115200 бит/с (в зависимости от длины линий связи и их состояния); - речевая (при необходимости связи диспетчера с обслуживающим РП персоналом) с использованием стандартных гарнитур радиостанций в полосе 300-3400 Гц или PLC модемов. - видео охранное с использованием PLC модемов. 9. Время передачи цифрового сообщения по радиоканалу от одного КП не более 2,0сек с учетом времени переключения радиостанции (tпрм/прд). Время передачи пакета по каналу электросеть-радиоканал не более 5,0сек. 10. ЭВМ ЦДП обеспечивает выполнение следующих функций: - хранение информации обо всех КП, зарегистрированных в системе; - вывод поступающей от КП информации на монитор в виде стандартных однолинейных схем с отображением состояния вакуумных (масляных) выключателей, токов присоединения, напряжений на шинах секций, токов утечки на землю, а так-же, при наличии соответствующих датчиков и счетчиков электроэнергии, частоты сети, потребляемых мощностей и энергии, что позволяет вести коммерческий (технический) учет электроэнергии; - оперативное управление вакуумными (масляными) выключателями; - фиксацию всех поступающих от КП сообщений и всех действий диспетчера, а также их даты и времени в архивном журнале ЭВМ; - вывод оперативной, справочной и архивной информации на монитор или печатающее устройство по запросу диспетчера в виде графиков или таблиц; - служебные операции: регистрация диспетчеров, конфигурация системы и т.д.; - звуковое сопровождение событий в системе. 11. Питание аппаратуры ЦДП осуществляется от сети переменного тока напряжением ~220В. Потребляемая мощность не превышает 300Вт с учетом работы радиостанции на передачу. 12. Питание аппаратуры КП осуществляется от сети переменного тока напряжением ~220В или встроенного аккумулятора при пропаданиях сетевого напряжения. Потребляемая мощность не превышает 300Вт с учетом работы радиостанции на передачу. 13. Режим работы аппаратуры ЦДП и КП - круглосуточный.

«Петродворцовые электросети» осуществляет связь между пунктами (контрольными и диспетчерским) в радиоканале УКВ диапазона. Частота 42 МГц, полоса 25 кГц. Расстояние между объектами 5-15 км. Разумеется, передаваемый в радиоканале сигнал подвержен воздействию шумов различного происхождения [7].

1.2 Типы шумов канала связи “ДП-КП”

Помимо воздействия теплового шума приёмника, неизбежно воздействующего на принимаемый сигнал и других помех. К ним можно отнести:

Фоновый шум. Он имеет форму убывающей экспоненты и, как и белый, присутствует всегда. Его общий вид:

N(f)=N?+N0 exp(-f/f0) (1.1)

где N? -Cпектральная плотность мощности (СПМ) при частоте, стремящейся к бесконечности, а N0-СПМ на нулевой частоте.

Существует мнение, что основным источником фонового шума являются универсальные электродвигатели.

Узкополосная помеха. Представляет собой сосредоточенную помеху и генерируется вещательными станциями. Не смотря на то, что частотный диапазон разделен между различными радиосистемами, однако нередки случаи попадания сигналов или боковых лепестков излучения ближних станций в полосу приёма. Модель такой помехи можно условно представить в виде:

(1.2)



где n - число участвующих в распределении гармоник. Амплитуды определяются в заданной местности экспериментально. Фазы распределены равномерно на [0, 2]. Интенсивность узкополосного шума может варьироваться в течение суток и аппроксимируется по Гауссу:

(1.3)

где - СКО каждого из распределений мощности гармоник.

Способность приёмника пропустить на вход решающей схемы сигнал и задержать или существенно ослабить сосредоточенные помехи называется избирательностью. Наибольшее значение в радиосистемах имеет частотная избирательность, которая основана на том, что входные каскады приёмника обладают частотной характеристикой, пропускающей только ту часть спектра, где расположена основная мощность сигнала, и сильно подавляющей остальные участки спектра, в которых может находиться помеха. Однако, АЧХ фильтров неидеальны, и часть стороннего сигнала будет попадать в его полосу, вызывая перекрытия спектров.

Если спектр сигнала шире спектра помехи, то можно избавиться от помехи, которая лежит в той же полосе частот, что и сигнал. Входной сигнал проходит через режекторный (заграждающий) фильтр, настраиваемый так, чтобы «вырезать» ту полосу частот, где сосредоточеная помеха, сохранив достаточную часть спектра сигнала, чтобы по ней можно было восстановить переданное сообщение.При сравнительно широком спектре помехи по отношению к спектру сигнала, применяется частотная селекция, методы компенсации импульсных помех,увеличение линейности ВАХ усилительных элементов.

Импульсный шум. Импульсный шум, который является следствием таких событий как всевозможные включения / выключения бытовых приборов и узлов, работы переключающего оборудования в распределительных сетях, грозовые разряды, которые, и прочие подобные источники. Длительность импульсов, случайно распределённых по времени, варьируется от 10 до 100 мкс, пик амплитуд достигает 2 кВ[8].

Для подавления импульсных помех с сохранением удовлетворительной избирательности относительно узкополосных помех часто применяется способ, получивший название ШОУ (широкая полоса - ограничитель - узкая полоса). Его сущность заключается в том, что для подавления импульсной помехи используется амплитудный ограничитель, который включается между двумя фильтрами.Первый из этих фильтров, называемый широкополосным, обеспечивает отсеивание сосредоточенных помех, расположенных на оси частот достаточно далеко от спектра сигнала, но имеет полосу пропускания более широкую, чем полоса частот , занимаемая сигналом.Сосредоточенные помехи попадают в полосу пропускания с большей вероятностью, чем в полосу частот . Вероятность того, что в полосе пропускания будет много мощных сосредоточенных помех, которые на выходе ограничителя создадут комбинационные частоты, попадающие в спектр сигнала, невелика, так как не намного больше . Помехи, которые прошли через широкополосный фильтр и ограничитель, не следует пропускать на решающую схему, поскольку они могут вызвать ошибки. Для этого служит узкополосный фильтр, с полосой пропускания , завершающий функции частотной избирательности. Заметим, что мощная помеха, прошедшая через широкополосный фильтр, может при прохождении через ограничитель «подавить» сигнал. Несмотря на то, что последующий узкополосный фильтр и отсеет эту помеху, мощность сигнала может оказаться недостаточной для нормальной работы решающей схемы. Поэтому в схеме ШОУ всегда предусматривается большой запас усиления после узкополосного фильтра.



Рисунок 1-Модель канала связи.

Таким образом, передаваемый в радиоканале сигнал подвержен внешнему воздействию различного рода. Поскольку при суммировании большого числа статистически независимых случайных величин с произвольными плотностями вероятности, плотность распределения вероятности суммы стремится к нормальной (центральная предельная теорема). По этой причине, в дальнейшем,при моделировании канала передачи сообщений,выполним аппроксимацию совокупности помех различного рода белым аддитивным гауссовым шумом.



2. СИНХРОНИЗАЦИЯ ПРИНИМАЕМОГО СООБЩЕНИЯ

2.1 Общие вопросы синхронизации

Помимо внешнего воздействия, влияние на передачу и приём сигнала оказывает и нестабильности опорных сигналов приемника. Примером такого влияние является более или менее медленный дрейф частот, или других параметров опорных генераторов. Следует подчеркнуть, что именно стабильность частот (опорной, несущей и т. д.) определяют точностные характеристики, разрешающую способность и другие качественные показатели радиотехнических систем различного назначения [9].

Безусловно, любая радиотехническая система не смогла бы функционировать длительное время без постоянной поддержки синхронизации с одной стороны, и борьбы с дестабилизирующими воздействиями (шумами, помехами ) с другой стороны. Параметры и режим работы генераторов зависят от большого числа внешних факторов, меняющихся во времени. Кроме того, в реальных генераторах всегда действуют флуктуационные помехи-естественные спутники любого физического процесса. Всё это приводит к изменению параметров опорных генераторов[9].

Точность синхронизации в немалой степени влияет на достижимые характеристики передачи информации (в первую очередь - на эффективную скорость, которая сложным образом зависит от различных параметров системы и всегда меньше пропускной способности канала). Информация о синхронизации содержится в шкале синхронизации - последовательности импульсов (эпох, тактов, характерных точек и т.п.), как правило, с равным периодом следования.

В радиотехнике синхронизацией принято считать процесс подстройки значащих моментов (характерных точек) сигнала для установления и поддержания требуемых временных соотношений. В теории колебаний данное понятие подразумевает процесс установления и поддержания режима колебаний двух и более связанных осцилляторов, при этом их частоты совпадают или же кратны[10].

2.2 Носители сигнала синхронизации

Носителями сигналов синхронизации являются импульсные сигналы (носитель сигнала синхронизации - амплитуда импульсов) или гармонические сигналы, где носителем сигнала синхронизации является фаза гармонического сигнала, соответственно.

При импульсном носителе сигнала синхронизации, точность (дисперсия) оценки времени прихода сигнала зависит от ширины полосы сигнала и шумов в канале связи (формула Вудворда [11]):

где - отношение сигнал/шум на входе измерителя; - полоса частот сигнала. Для получения удовлетворительной дисперсии оценки времени прихода сигнала (порядка 0.1мкс) при обычно обеспечиваемых отношениях сигнал/помеха (около 20 дБ) необходимая полоса частот равна величине более 10 МГц. Такие полосы могут быть обеспечены при несущих частотах, превышающих сотни МГц.

В случае гармонических носителей сигнала синхронизации, рассматриваемых в работе, точность определения фазы обратно пропорциональна времени измерения. При этом полоса частот гармонического сигнала может быть как угодно малой.

Как уже было сказано выше, процессы во всех РТС, независимо от их назначения, архитектуры, элементной базы и прочих характеристик, формируются на основе сигналов опорных генераторов. Обычно источники сигналов опорных генераторов присутствуют во всех узлах системы. В зависимости от предъявляемых требований в качестве опорного генератора используются простейшие RC-осцилляторы, кварцевые резонаторы, стабилизированные по температуре и фазе КР. Процедура синхронизации включает в себя ряд операций: поиск сигнала и последующие уточнение параметров расхождения шкал синхронизации принимаемой и опорной, формируемой в месте приема.

2.3 Алгоритмы синхронизации

В системах дискретной связи чаще всего синхронизация представляет собой последовательное выполнение тактовой, а затем -- кадровой синхронизации. Тактовая синхронизация обеспечивает взятие отсчётов сигнала в нужные моменты времени, кадровая синхронизация представляет собой передачу ПСП, по завершению которой начинается информационная часть кадра.

При параллельном поиске опорный сигнал g(t), генерируемый в приёмнике, поступает на параллельные каналы, при этом в каждом канале имеется некоторая задержка, длительность которой меньше или равна половине длительности пачки сигнал, после чего осуществляется допоиск - определение начала пачки и последеющее сведение длительности принятого сигнала с опорным с точностью до длительности такта. Затем формируется АКФ принятого и опорного сигнала. Наибольшее значение автокорреляционной функции будет в том канале, где расхождение по времени входного и опорного сигнала является минимальным . Именно по каналу с максимальной АКФ производится подстройка опорных частот.



Рисунок 2 -- Параллельный поиск.

С учётом всего выше сказанного можно утверждать, что параллельный поиск обладает наивысшей скоростью, что является его главным преимуществом [12]. Если в течение каждого процесса определения корреляции обрабатываются Х элементарных сигналов длительностью каждый, максимальное время полного параллельного поиска можно записать в следующем виде [13]:

.

Среднюю длительность процесса синхронизации можно оценить с помощью параметра вероятности детектирования Рd, которая характеризует вероятность правильного завершения процесса синхронизации после обработки X элементарных сигналов. Если полученный результат неверен, будут обработаны последующие X элементарных сигналов. Следовательно, средняя длительность процесса детектирования может быть записана следующим образом [13]:

(2.3)

Несмотря на высокую скорость, достигаемую за счёт большого числа каналов очевиден и главный минус параллельного поиска - поскольку число корреляторов или согласованных фильтров, необходимых для полного выполнения процесса параллельного детектирования, может быть значительным, это приводит к сложности организации многоканальной структуры, материальным затратам, увеличению аппаратных и технических затрат, большего энергопотребления. Ввиду подобных трудностей параллельный поиск применяется очень редко, вместо этого может быть использован единичный коррелятор или согласованный фильтр, производящий последовательный поиск до достижения синхронизации.

Рисунок 3 -- Последовательный поиск.

При последовательном поиске задержка по времени вводится в копию опорного. Соответственно, происходит последовательное формирование КФ входного и опорного сигнала. На каждом шагу КФ на выходе интегратора сравнивается с порогом. Как только подобранная задержка позволит сформировать значение пика КФ, превышающее заданный порог -- приёмник примет решение об обнаружении сигнала. Разумеется, подобная схема приводит к тому, что среднее время обнаружение значительно увеличивается по сравнению с параллельным поиском.

Компромисс между методами параллельного и последовательного поиска -- это компромисс между сложной технической реализацией с быстрой синхронизацией и простой реализацией с большим временем синхронизации (при равных скорости передачи данных).Максимальное время последовательного поиска для системы на основе ПСП с шагом перестройки, равным половине длительности элементарной пачки символов, определяется следующей формулой:

где - число элементов ПСП; л - параметр; - длительность элемента ПСП.

Размер области неопределённости, в которой выполняется поиск, равен длительности элементарных сигналов. Среднее время поиска для системы на основе ПСП будет следующим [13]:

, (2.5)

где - интервал поиска, Pd - вероятность правильного детектирования, - вероятность ложной тревоги. Определим время, необходимое для проверки правильности детектирования, и равное . При и дисперсия времени синхронизации будет равна следующему [13]:

. (2.6)

Выбор в пользу того или иного способа организации синхронизации зависит от приоритета скорости или сложности(расходов) в первую очередь. Однако, поскольку носителем сигнала синхронизации возможен гармонический сигнал, возникает идея об использовании многочастотного гармонического сигнала синхронизации.Подобный метод прост в реализации и не требует значительных вычислительных ресурсов.



3. МНОГОЧАСТОТНЫЙ СИГНАЛ СИНХРОНИЗАЦИИ

3.1 Описание многочастотного сигнала синхронизации (СС)

Рассмотрим возможность формирования и применения многочастотного импульса синхронизации. Синхронизация, в данном случае, производится с точностью до определения однозначного значения фазы. Под однозначным значением фазы следует понимать такое значение фазы сигнала, для которого не будет неопределённой добавки . Иными словами, значение фазы будет строго определено по периоду колебания. Желаемым для нас результатом было бы объединить (сложить) сигналы различной частоты в один, многочастотный сигнал ограниченной длительности, т.е. импульс. В итоге, мы надеемся с помощью одного, многочастотного импульса, обеспечить как тактовую синхронизацию, с точностью до значения фазы, так и кадровую, сформировав длительность «однозначного» периода равным длительности всего синхроимпульса, по окончанию которого начинается информационный кадр.

3.2 Разрешение фазовой неоднозначности

Согласно [14] от многозначности избавляются с помощью многошкального измерения фазы. Применяют различные технические способы создания сигналов, несущих фазовую информацию:

а) Использование одной частоты в качестве несущей и второй, модулирующей её;

б) Расширение фазовой дорожки в K раз за счет работы на разностной частоте. Если сетка создается на частоте, то для расширения излучается дополнительная частота



;

в) При работе с несколькими разномасштабными сетками измерения проводятся не на разностной частоте, а на каждой из частот. Разность полученных фаз соответствует значению фазы на разностной частоте.

Рассмотрим параллельное излучение разномасштабных сеток, то есть частот, в виде многочастотного импульса. Если основная сетка, задана на частоте , то измерение на одной частоте позволяет получить отсчет фазы в виде

.

Введение дополнительной частоты приводит к значению отсчёта

.

Измерение на разностной частоте позволяет получить следующее

. (3.1)

Пусть период разностной частоты не меньше максимального значения ,

. (3.2)



Следовательно, осуществляя отсчет фазы по такой разностной шкале, мы получаем однозначный отсчет.

Если в интервале

,

то либо 1.

Из (3.1) следует, что фазовый отсчет по однозначной сетке равен разности фазовых отсчетов по сеткам неоднозначным, т.е.

, где (3.3)

Учтём формулу 3.3, так как она нам понадобится в дальнейшем, при разработке модели.

3.3 Формирование многочастотного СС

Рассмотрим суммарный сигнал из трёх частот. Для вычисления однозначного значения фазы предварительно вычислим фазы неоднозначные. Сам расчёт объединим в три этапа.

1. а) Фаза на частоте ;

б) Фаза на частоте ;

в) Фаза ;

2. а) Фаза на разностной частоте ;

б) Фаза ;

3. а) Фаза на третьей разностной частоте ;

При выполнении второго и третьего этапа расчёта фаз на разностных частотах необходимо учесть формулу 3.3. Хотя за основу взят давно применяемый многочастотный сигнал, использование второй разности фаз, т.е. разность разностных частот , позволяет в широких пределах регулировать «однозначный» период, т.е. период частоты

.

Рисунок 4 - Набор частот и период разностной частоты.

Обратимся к рисунку 4, на нём представлен набор частот, где частота f1=10,1 кГц, частота f2=14,9 кГц, f3=19,9 кГц. Хотя данный диапазон частот относится к СДВ, при переносе спектра сигнала по частоте фазовые соотношения внутри сигнала остаются неизменными. Кроме того, в данном случае нас интересуют не фактические частоты, а разностные частоты и их фазы.

Вычислим разностную частоту :

кГц c фазой ;

кГц c фазой ;

кГц с фазой ;

Третьей частоте соответствует самый нижний период на рисунке 4. Как видно из рисунка, вычисление фазы по любой из начальный частот (f1, f2, f3) является неоднозначным, иными словами, вычислив фазу мы не можем знать, какому периоду она принадлежит. Период частоты равен длительности сигналов с частотами f1, f2, f3, однако значение его фазы однозначно. = 5 * 10^-3 с. Эти 5 мс сделаем при дальнейшем моделировании максимальным модельным временем, дабы не попасть при измерении в следующий период разностной частоты, а значит снова сделать измерение фазы неоднозначным. Для восстановления тактовой синхронизации на приёмной стороне потребуется вычислить фазу , то есть время расхождения принятого сигнала с опорными сигналами в корреляторах. Кадровая синхронизация определяется периодом Tf, по окончанию которогоначинается информационный кадр. Измерение фазы приводит к тому, что мы можем точно знать момент окончания периода Tf, и начало информации.



4. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАНАЛА СВЯЗИ В MATLAB

4.1 Структура модели

На рисунке 5 представлена общая структурная схема разрабатываемой модели.

Рисунок 5 -- Структурная схема модели.

4.2 Формирование сигнала

Уходя от вопросов конкретной схемотехники, построим передатчик в виде суммированных выходных колебаний идеальных источников гармонического сигнала.

Блоки SineWave выполняют непосредственное формирование сигналов с частотами f1, f2, f3 и единичными амплитудами, эти сигналы присутствуют на рисунке 4. Будем считать их некоррелированными, то есть отсутствует взаимная модуляция. В соответствии с теоремой Котельникова частота дискретизации должна быть больше удвоенной частоты сигнала, однако на практике частота дискретизация выбирается значительно больше ( fd=8..10fc) [15]. Выберем частоту дискретизации 1 МГц для всех трёх источников. Безусловно, при технической реализации и выборе элементной базы, значение частоты дискретизации выбирается не случайно.



Рисунок6 -- Формирование сигнала.

Рисунок 7 - Содержимое Subsystem1



Блок Subsystem1 представляет собой генератор гауссова шума, имитируя таким образом АБГШ - канал. Начальное заполнение генераторов задаётся функцией randseedи является случайным. При выборе начального заполнения в виде псевдослучайный чисел MatLab формирует одну и туже реализацию ПСП, вместо некоррелированного шума формируется, по сути, константа.

Содержимое субсистемы 1 представляет собой набор генераторов белого шума.

Рисунок 8 -- многочастотный сигнал до и после сложения с шумом

Блок Add суммирует выходные колебания источников, формируя таким образом, интересующий нас, многочастотный импульс, и является выходом нашего, так называемого передатчика, и снимается с блока Scope1 Глядя на полученный импульс, на рисунке 8 ,возникает ощущение его шумоподобности. Действительно, при сложении гармонических колебаний их сумма содержит биения на всех разностных частотах. Так, самая «медленная» огибающая соответствует частоте . Конечно, шумоподобность справедлива лишь на одном периоде самого низкочастотного биения. Далее во времени повторяется эта реализация длительностью . Блок Add1 в свою очередь выполняет сложение выходного сигнала передатчика с белым, гауссовым шумом, имитируя таким образом искажения сигнала в канале передачи, этот сигнал наблюдается на блоке Scope2.

4.3 Приёмник

Рисунок 9 -- Фильтрация



Как и большинство РТС наша модель начинается входной частотно -- избирательной цепи, в общем случае с предварительной фильтрации. Применяется полосовой фильтр, настроенный на центральную частоту принимаемого сигнала. Поскольку в модели используется три частоты, то требуется, соответственно, три канала приёма/обработки.

Итак, наш многочастотный сигнал в смеси с шумом поступает на вход трёх полосовых фильтров.

Наличие системы переключателей ManualSwitch на разных этапах модели необходимо лишь для анализа работы модели при отсутствии шумов и/или отдельных блоков, и заострять внимание на них не следует.

Полосовые КИХ -- фильтры сформированы в приложении FDATool. У всех трёх фильтров полоса пропускания равна 1 кГц, частота дискретизации 1 МГц, порядок фильтра, тоесть длина импульсной характеристики фильтра, был подобран «вручную» и равняется 450. Такой порядок обеспечивает полноценное восстановление исходного, моночастотного сигнала, лишь внося некоторую задержку. Использование КИХ или БИХ фильтров обычно связано с личными предпочтениями разработчика. Известно, что рекурсивный фильтр имеет более короткую импульсную характеристику, значит, в первом приближении его проще реализовать. Однако фазовая характеристика в данном случае нелинейна, что является недопустимым аспектом для нашей задачи [12]. Существуют методы корректировки нелинейной характеристики, но их применение неизбежно усложняет конструкцию БИХ-фильтра, приближая вычислительные затраты на его реализацию к аналогичному показателю у КИХ-варианта. Поэтому мы не видим в нашем случае какой-либо пользы от рекурсивного фильтра и остановимся на нерекурсивном.



Рисунок 10 - Отфильтрованные сигналы

На рисунке 10 представлены сигналы на выходе каждого из фильтров ( сверху вниз). Как видно из рисунка, фильтр вносит некоторую задержку, однако формируемые выходные сигналы практически повторяют исходные сигналы с блоков SineWave. Таким образом, из многочастотного сигнала, смешанного с шумом, мы выделили три исходные синусоиды.

4.4 Оценивание фазы

Перед нами стоит задачи вычисления фаз гармонических составляющих. В качестве принимаемого из канала связи сигнала r(t) рассмотрим немодулированное несущее (A = const) колебание , находящееся в аддитивной смеси с гауссовой помехой n(t), чья спектральная плотность мощности постоянна и равна :

(4.1)



где - неизвестная фаза. Определим максимально правдоподобную оценку , которая максимизирует функцию правдоподобия [7],[16].

(4.2)

Необходимым условием максимума является равенство нулю первой производной

(4.3)

Это условие равносильно выполнению

(4.4)

Откуда максимально правдоподобная оценка определяется как

(4.5)

Таким образом, устройством, оптимальным по критерию максимума правдоподобия, является квадратурный приёмник:



Рисунок 11 - Квадратурный приёмник

Квадратурная схема приёмника, обладающая интегральными накопителями, является обнаружителем сигнала, поскольку при отсутствии полезного сигнала на выходе интеграторов шум не накапливается, а стало быть, приёмник не регистрирует обнаружение. Хотя, строго говоря, обнаружение сигнала зависит от порогового значения [ 16].

Итак, с выходов фильтров очищенные сигналы поступают на вход блоков Subsystem ( а так же Subsystem 2, Subsystem 3, соответственно). Содержимое блоков Subsystem, представленное на рисунке 12, одинаково для всех трёх блоков, отличие заключается лишь в опорных сигналах.

Рисунок 12 - Развёрнутая субсистема



Опорные сигналы задаются блоками SineWave 3 и SineWave 4, и сдвинуты относительно друг друга на . Опорные сигналы каждой субсистемы соответствуют сигналу, поступающему на вход этой системы.

В каждом из каналов компоненты соответственной частоты перемножаются с опорными колебаниями, сдвинутыми относительно друг друга на . Полученные произведения интегрируются, что даёт нам синусную (I) и косинусную (Q) составляющие:

(4.6)

Вектора накопления формируются из квадратурных составляющих в виде

. (4.7)

Значения вычисляются и поступают на выход Out2 субсистемы ( см. рисунок 12).

Наконец, фаза вычисляется как арктангенс отношения модулей I-Q компонент:

. (4.8)

Значения фаз вычисляются и поступают на выход Ou1 субсистемы (см. рисунок 12).

На рисунке 13 представлены вектора накопления, взятые с выходов Out2 всех трёх субсистем( т.е. для всех трёх отфильтрованных сигналов). Как видно из рисунка - вектора линейны, как и предполагает теория. Пологий участок в районе нуля связан с инерционностью нарастания напряжения на выходе фильтров, предшествующих приёмному блоку. То есть в течение некоторого времени схема входит в рабочий режим. С этой задержкой нельзя ничего сделать, пока присутствуют полосовые фильтры. С уменьшением отношения с/ш линейность накоплений ухудшается. Искажения формы векторов чревато тем, что порог принятия решения, который задаётся в элементах «Comparator», будет превышен раньше или позже реального момента окончания сигнала. То есть с ростом дисперсии шума относительно амплитуды сигнала будет возрастать и погрешность вычисления фазы.

Рисунок 13 - Вектора накопления

Вектора накопления, отображаемые на рисунке 13, были получены на экране Scope4 модели.



Рисунок 14 - Выход блока Subsystem

Блок Subsystem (Subsystem 1, Subsystem 2) имеет два выхода. На выходе Out1 присутствуют измеренные значения фазы в течении время моделировании. На выходе Out2 интегральное накопление энергии. Как видно из рисунка 14, накопленная энергия на выходе Out2 сравнивается с порогом, заданным в блоке «Compare1» ( Compare1, Compare2 для других каналов приёмника, соответственно). Блок «Compare» представляет собой компаратор, сравнивающий уровень опорного напряжения, записанного в нём, с уровнем входного напряжения.

В момент превышения порога, которым является опорный уровень компаратора, на выходе компаратора устанавливается логическая единица «1». Выходной сигнал компаратора подаётся на вход коммутатора «Switch» ( Switch1, Switch2 для других каналов, соответственно), см. рисунок 15.

Так вот, в момент превышения накопленным напряжением на выходе Out2 порога, записанного в блоке Compare, на выходе компаратора устанавливается значение единицы, которым коммутатор Switch выполняет переключение из положения Ground в верхнее положение. На верхний вход Switch поступают значения с выхода Out1 субсистемы, то есть измеренные дискретные значения фазы входного колебания.

Рисунок 15 - Обнаружение

Итак, при установлении переключателя Switch в верхнее положение, на его вход начинают поступать дискретные значения измеренной фазы. Однако, нас интересует лишь первое значение, то есть значение, полученное в момент превышения порогового значения. Эту функцию выполняет система TriggeredSubsystem 1 ( TriggeredSubsystem , TriggeredSubsystem 2, для других каналов, соответственно). Из потока значений фаз эта система запоминает лишь первое. Вход системы TriggeredSubsystem 1 тем же фронтом, что и переключатель Switch.



Рисунок 16 - TriggeredSubsystem

Измеренные значения фаз в каждом из каналов, то есть фазы каждого из колебаний нашего многочастотного сигнала, необходимо подавать на арифметический блок, для расчёта фазы разностной частоты. Однако, необходимо ввести ещё одно предварительное дополнение. Как уже упоминалось выше, обнаружение зависит от порога, а превышение порога в каждом из каналов, в целом, можно считать независимым. То есть расчёт фазы разностной частоты начнётся, как только хотя бы в одном из каналов произойдёт превышение порога. Поскольку моменты превышения порога в каналах независимы, то окончательное значение фазы разностной частоты (окончательное - полученное после превышение порога во всех трех каналах), будет получено не сразу. Этот момент неприятен нам, поскольку мы не знаем точно, превышен ли порог во всех трёх каналах, или нет. Превышение порога в одном из каналов, вызванное узкополосной помехой заданной частоты, или же подавление одной или двух частот внутри нашего многочастотного импульса приведет к неправильному расчёту фазы разностной частоты, и, соответственно, к неправильному установлению синхронизации. Поэтому желаемым для нас результатов является передача данных в арифметический блок лишь после превышения порога во всех трёх каналах.

Рисунок 17 - Опрос состояния каналов

На рисунке 17 представлена система, которая по сути, выполняет опрос о состоянии каналов. Выходные сигналы блоков Compare, Compare 1, Compare 2 помимо блоков TriggeredSubsystem поступает и на сумматор Add2. Выходной сигнал суммирующего блока Add2 подаётся на блок Compare3, где сравнивается с порогом. Порог же выбран так, что только при наличии единицы на выходах блоков Compare, Compare1, Compare2 (т.е. обнаружении сигнала в каждом канале) блок Compare3 установит единицу на своем выходе.

Поскольку при превышении порога в канале на выходе компаратора устанавливается сигнал единичной амплитуды, то, после обнаружения сигналов во всех трех каналах, на выходе сумматора устанавливается сигнал суммы трёх единиц, и блок Compare 3 единовременно посылает единицу на блоки Switch3, Switch4, Switch5 . После прихода единиц на входы блоков Switch3, Switch4, Switch5, коммутаторы внутри этих блоков переключаются на верхние входы, на которые подаются значения фаз, записанные в TriggeredSubsystem. Выходы блоков Switch3, Switch4, Switch5 передают полученные данные на вход арифметического блока.

Таким образом, совокупность блоков Add2, Compare3 и Switch3, Switch4, Switch5 формирует систему, опрашивающую каналы приёмника, и выдающую данные арифметическому блоку, лишь после обнаружения всех трёх гармоник многочастотного сигнала синхронизации.

Рисунок 18 - Вход арифметического блока



Арифметический блок представляет собой систему, рассчитывающую фазу ( в радианах) колебания разностной частоты .

В нашей модели арифметический блок представлен набором субсистем Subsystem4, Subsystem5, Subsystem6. Выходные сигналы блоков Switch3, Switch4, Switch5 на входы этих субсистем в соответствии с рисунком 18.

Как видно из рисунка 18, измеренная фаза первой частоты многочастотного сигнала поступает на In1 субсистемы Subsystem4, на вход In2 поступает значение измеренной фазы второй частоты . На выходе Out1 Subsystem4 мы получаем рассчитанную фазу разностной частоты . На вход In1 Subsystem5 подается значение измеренной фазы второй частоты , а на вход In2 поступает измеренная фаза третьей частоты многочастотного сигнала. На выходе Subsystem5, рассчитанная фаза разностной частоты , соответственно.

Конструкция субсистем Subsystem4, Subsystem5, Subsystem6 одинакова и представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Развернутая Subsystem4



На входы In1 и In2 поступают значения измеренных фаз. Блок Add1 рассчитывает разностную фазу . Однако, мы помним условие формулы (3.3). Это условие говорит, что рассчитанное значение не должно быть отрицательное. Результат вычитания поступает на компаратор Compare.

Если число положительное, то на выходеCompareвыдаётся сигнал единичной амплитуды, которым блок Switсh1 коммутирует рассчитанное значение фазы разностной частоты на выход Out1.

Если число отрицательно, то на выходе блока Compare логический ноль коммутирует блок Switch1 на нулевой вход. Само значение фазы дополняется до , т.е. возвращается в один период со значением фазы . Разность фаз , рассчитанная блоком Add3, поступает на нулевой вход блока Switсh1 и, с его выхода, коммутируется на выход Out1.

На выходе Out1 мы получаем фазу разностной частоты . Это значение поступает на вход In1 субсистемы Subsystem6.

Аналогично, на выходе Out1 субсистемы Subsystem5 присутствует рассчитанное значение фазы разностной частоты , это значение поступает на входIn2 субсистемы Subsystem6.

Рисунок 20



Итак, блок Subsystem6 выполняет расчёт фазы второй разностной частоты (радиан). Эта рассчитанная фаза колебания нашего однозначного периода. Значение фазы снимается с выхода Out1 субсистемы Subsystem6 и отображается на Display9 ( в радианах). Для наглядности на экран Scope8 (см. рисунок 20) поступают измеренные значения фаз трёх входных колебаний с выходов TriggeredSubsystem после их обнаружения, а так же рассчитанное значение фазы .

На рисунке 21 представлен экран Scope8, как видно из рисунка, обнаружение сигналов в трёх каналах (график 1,2,3) происходит независимо.

Рисунок 21 - содержимое Scope8.

Рассчитанное же значение фазы (график 4) происходит лишь после обнаружения всех трёх гармоник и расчёта их фаз, что подтверждает правильность конструкции нашей системы опроса состояния каналов.



4.5 Статистические характеристики измерения

Проведем небольшое исследование модели. Для формирования статистики проведем измерения при различном отношении сигнал/шум. В таблице 1 приведены результаты ста измерений при отношении сигнал/шум около 5 раз. Такое отношение ( и даже больше) практически всегда обеспечено в каналах УКВ диапазона систем телемеханики.

Таблица 1 - Результаты измерения при сигнал/шум =5.

1.237	1.165	1.169	1.312	1.192	1.25	1.247	1.165	1.196	1.196
1.315	1.169	1.131	1.27	1.23	1.23	1.22	1.28	1.224	1.197
1.315	1.235	1.25	1.233	1.207	1.192	1.212	1.212	1.28	1.2
1.262	1.181	1.131	1.27	1.23	1.23	1.27	1.169	1.131	1.165
1.237	1.165	1.169	1.312	1.192	1.312	1.192	1.25	1.247	1.211
1.315	1.169	1.131	1.27	1.23	1.27	1.23	1.23	1.22	1.198
1.207	1.192	1.212	1.212	1.28	1.2	1.247	1.165	1.196	1.221
1.131	1.27	1.23	1.27	1.169	1.131	1.165	1.169	1.312	1.192
1.23	1.27	1.23	1.23	1.192	1.212	1.196	1.23	1.27	1.23
1.28	1.2	1.247	1.165	1.27	1.23	1.224	1.28	1.2	1.247

Рисунок 22 - Гистограмма распределения значений фазы при с/ш = 5.



Дисперсия измеренных значений фазы для ста значений = 0,0019.

СКО = 0,043. Приведём гистограмму распределения измеренных значений.

Увеличим отношение сигнал шум и проведём испытание ещё раз. Возьмём отношение сигнал/шум = 0,5 (раз).

Рисунок 23 - Сигнал/Шум = 0,5

На рисунке 23 представлена смесь сигнала и шума. Очевидно, что при заданном соотношении канал сильно зашумлен, и выделить в нем сигнал довольно трудно. По сути, сигнал полностью спрятан в шумах. Проведём 100 измерений.

Таблица 2 - Результаты измерения при сигнал/шум =0,5.

0.89	1.113	1.412	1.8	1.43	1.437	1.134	1.432	1.143	1.476
1.354	1.354	1.143	1.134	1.4	1.274	1.312	1.354	1.192	0.96
1.23	1.28	1.143	1.116	1.23	1.286	1.44	1.08	1.29	1.27
1.26	1.68	1.29	1.1	1.437	1.134	1.432	1.143	1.354	1.29
1.29	1.1	1.134	1.432	1.143	1.312	1.354	1.192	1.274	1.312
1.437	1.134	1.143	1.116	1.354	1.143	1.286	1.44	1.08	1.16
1.274	1.312	1.08	1.29	1.28	1.143	1.354	0.96	1.354	0.96
1.286	1.44	1.68	1.29	1.68	1.29	1.432	1.143	1.354	1.208
1.134	1.4	1.274	1.143	1.116	1.23	1.286	1.44	1.08	1.29
1.143	1.116	1.23	1.286	1.44	1.437	1.134	1.432	1.26	1.68



Дисперсия измеренных значений фазы для ста значений = 0,032.

СКО = 0,18. Приведём гистограмму распределения измеренных значений.

Рисунок 24 - Гистограмма распределения значений фазы при с/ш = 0,5.

Как видно из гистограмм, приведённых на рисунке 22 и рисунке 24, 100 измерений , в целом, недостаточно для более объективной картины распределения значений. Тем не менее, в обоих случаях большинство измеренных значений лежит около отметки 1.2, что подтверждает правильное функционирование модели даже при значительной зашумлённости канала.



5. МАРШРУТИЗАЦИЯ

5.1 Основы маршрутизации

Итак, разобравшись с синхронизацией, перейдем к следующему, но не менее значимому вопросу -- маршрутизации. Первые поколения беспроводных информационных сетей использовали прямую связь между любыми участниками сети. Такой подход серьёзно ограничивал зоны развёртывания сетей, поскольку при значительном удалении объектов друг от друга связь между ними терялась. Так, для обеспечения связи между сильно удалёнными объектами приходилось устанавливать более мощные передатчики или брать более направленные антенны, что в свою очередь требовало больших энергетических расходов, приводило к невозможности стандартизации оборудования, используемого в конкретной сети и.т.д.

Сети так называемого второго поколения решили эти сложности путем ретрансляции сообщений, передаваемых между удалёнными друг от друга объектами, промежуточными объектами, то есть объектами лежащими на пути между двумя, обменивающимися данными, объектами. Такой подход позволяет сколь угодно территориально расширять сеть без дополнительных расходов на оборудование, хотя и приводит к задержкам передаваемых данных в ретрансляторах. Однако, что делать, если потенциальных ретрансляторов на участке пути больше одного? Как и из каких соображений формировать маршруты передачи данных? Совокупность задач и решений, связанных с формированием маршрутов, можно назвать маршрутизацией.

Маршрутизация включает в себя два основных компонента: определение оптимальных трактов маршрутизации и транспортировка информационных групп (обычно называемых пакетами) через объединенную сеть. Последний из этих двух компонентов называется коммутацией [17].

Определение маршрута может базироваться на различных показателях (величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной переменной - например, длина маршрута) или комбинациях показателей. Программные реализации алгоритмов маршрутизации высчитывают показатели маршрута для определения оптимальных маршрутов к пункту назначения. Для облегчения процесса определения маршрута, алгоритмы маршрутизации инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится маршрутная информация[18] . Маршрутная информация изменяется в зависимости от используемого алгоритма маршрутизации. Алгоритмы маршрутизации заполняют маршрутные таблицы неким множеством информации [18], [19]. Ассоциации "Пункт назначения/следующая пересылка" сообщают роутеру, что определенный пункт назначения может быть оптимально достигнут путем отправки пакета в определенный роутер, представляющий "следующую пересылку" на пути к конечному пункту назначения. При приеме поступающего пакета роутер проверяет адрес пункта назначения и ассоциирует этот адрес со следующей пересылкой. В маршрутных таблицах может содержаться также и другая информация. "Показатели" обеспечивают информацию о желательности какого-либо канала или тракта. Роутеры сравнивают показатели, чтобы определить оптимальные маршруты. Показатели отличаются друг oт друга в зависимости от использованной схемы алгоритма маршрутизации.Роутеры сообщаются друг с другом (и поддерживают свои маршрутные таблицы) путем передачи различных сообщений [18], [19].