Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Радиотехника и телекоммуникации

Диссертационная работа:

Исаев Рихси. Разработка методов и устройств автоматического прогнозирования состояния каналов аналоговых систем передачи : ил РГБ ОД 61:85-5/3435

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Исследование прогнозирующих параметров каналов и трактов аналоговых систем передачи 13

1.1. Определение прогнозирующих параметров 13

1.2. Исследование процесса снижения уровня сигнала 14

1.3. Определение математической модели функции снижения уровня сигнала 21

1.4. Исследование процесса возрастания уровня помехи 29

1.5. Определение математическом модели изменения уровня помехи 37

1.6. Выводы 56

2. Разработка методов прогнозирования состояния каналов и трактов передачи 58

2.1. Постановка задачи 58

2.2. Обоснование выбора метода прогнозирования уровня сигнала 60

2.3. Обоснование выбора метода прогнозирования уровня помехи 67

2.4. Разработка алгоритма градиентного метода 75

2.5. Разработка алгоритма метода статистического градиента 81

2.6. Выводы 83

3. Исследование характеристик прогнозирования состояния канала и тракта передачи 84

3.1. Определение ошибки при прогнозировании градиентным методом 86

3.2. Определение ошибки при прогнозировании методом статистического градиента 96

3.3. Определение коэффициента и шага прогнозирования 109

3.4. Выводы 4. Разработка устройств автоматического прогнозирования .

4.1. Разработка устройства автоматического прогнозирования градиентным методом 4.2. Разработка устройства автоматического прогнозирования методом статистического градиента 4.3. Разработка рекомендаций по использованию средств прогнозирующего контроля

4.3.1. Использование устройства прогнозирующего контроля на оконечных станциях системы передачи

4.3.2. Использование автоматического прогнозирования в устройствах АРУ кабельных систем передачи

4.3.3. Использование устройств автоматического прогнозирования в трактах передачи данных (Ї1Д)

4.3.4. Использование устройства автоматического прогнозирующего контроля при прогнозировании состояния канала и тракта по изменению во времени уровня помехи .

4.4. Экономическая эффективность использования автоматического прогнозирующего устройства

4.5. Выводы

Заключение

Литература

Приложение I

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение о

Приложение б

Акты внедрения результатов работы 

Введение к работе:

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В принятых ХХУІ съездом ІШСС "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-85 г.г. и до ІУ90 г.", большое внимание уделяется задаче повышения качества выпускаемой продукции и различных отраслях народного хозяйства. Для отрасли связи, в частности, намечено: "Обеспечить более полное удовлетворение потребности народного хозяйства и населения в услугах связи, повысить их качество" [i] .

В связи с этим весьма актуальны вопросы улучшения качества и повышения эффективности использования каналов и трактов многоканальных систем передачи (МСТІ), обеспечивающих все виды междугородной электрической связи (телефонной, телеграфной, звукового вещания и др.).

Основными причинами снижения качества каналов и эффективности их использования являются отказы аппаратуры, повреждения линии передачи, действие помех и наличие кратковременных прерываний связи. В настоящее время при эксплуатации МСП показанием к обслуживанию являются только факты полных отказов. Вследствие этого возможны случаи эксплуатации каналов и трактов с пониженным качеством передачи. Период неработоспособности систем передали возрастает за счет затрат времени на обнаружение отказа и оповещение оперативных и ремонтных бригад.

Одним из наиболее действенных способов повышения эффективности использования систем передачи и улучшения качественных показателей каналов и трактов является применение устройств автоматического контроля. Автоматический контроль позволяет существенно сократить затраты времени на обслуживание системы передачи, повысить достоверность результатов контроля и уменьшить объем ручного труда. Наилучшие результаты автоматический контроль дает в том случае, когда по его данным прогнозируются предотказовые состояния каналов и трактов. Автоматическое прогнозирование дает возможность сократить простои систем передач в целом, а также своевременно принять соответствующие меры по повышению качества передачи информации.

Прогнозирование состояния каналов и трактов передачи возможно потому, что их состояние определяется постепенными изменениями параметров. Именно эти изменения фиксируются контрольными устройствами.

Проблема разработки и применения автоматических прогнозирующих устройств контроля становится жизненной необходимостью в связи с возрастающей сложностью МСП. В этих системах наибольшую опасность представляют не полные, а частичные отказы, которые при существующих методах эксплуатации не могут быть обнаружены или обнаруживаются несвоевременно. При наличии частичных отказов система передачи продолжает работать, однако качество каналов не соответствует требуемым нормам, эффективность применения такой системы снижается. Применение устройств автоматического прогнозирования улучшит качество каналов и трактов и повысит эффективность использования систем передачи.

Первостепенное практическое значение имеет разработка рациональных методов, на которых базируется техническая реализация устройств автоматического прогнозирования.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящей диссертационной работы является разработка методов и средств автоматического прогнозирования состояния каналов и трактов МСП и также разработка рекомендаций по практическому их применению.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. На защиту выносятся следующие основные положения: - выбор и обоснование прогнозирующих параметров технического состояния канала и тракта МСП;

- аналитические модели прогнозирующих параметров, полученные в результате статистических исследований;

- разработанные методы прогнозирования состояния каналов и трактов МСП и средства их технической реализации, позволяющие улучшить качество и повысить эффективность использования МСП в целом;

- рекомендации по практическому применению средств автоматического прогнозирования в реальных условиях эксплуатации каналов и трактов МСП.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении исследований использовалась следующая методика:

для определения прогнозирующих свойств параметров канала и тракта передачи был использован метод статистических испытаний;

для определения математических моделей процессов снижения уровня сигнала и возрастания уровня помехи использовались аппарат математической статистики, метод наименьших квадратов и методы корреляционного и спектрального анализа случайных процессов;

для разработки алгоритмов прогнозирования технического состояния каналов и трактов систем передачи информации использовались метод градиента и метод статистического градиента;

оценка точности прогнозирования методами градиента и статистического градиента производилась с использованием теории вероятностей и теории векторного анализа.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате исследования процессов снижения уровней сигналов и возрастания уровней помех (от заданных пороговых до допустимых значений) в каналах и трактах аналоговых систем передачи показано, что процесс снижения уровня сигнала аппроксимируется математической моделью, представляющей собой линейно-убывающую функцию, а процесс возрастания уровня помехи линейно-возрастающую Функцию текущего среднего значения.

В качестве основных прогнозирующих параметров состояния каналов и трактов передачи должны использоваться скорости снижения уровня сигнала и возрастания уровня помехи.

Разработан метод прогнозирования снижения уровня сигнала, основанный на измерении и анализе градиента прогнозирующего параметра. Достоинством метода является идентичность операций измерений и анализа прогнозирующего параметра в широком диапазоне его значений, что позволяет простым способом автоматизировать процедуры классификации реализаций и прогнозирования в реальном масштабе времени.

Разработан метод прогнозирования возрастания уровня помехи, основанный на последовательном измерении градиентов прогнозирующего параметра, их накоплении и анализе. Метод позволяет повьшать точность прогноза по мере накопления измеренных величин и автоматизировать процедуру прогнозирования в реальном масштабе времени.

Для реализации предложенных методов разработаны устройства автоматического прогнозирования снижения уровня сигнала и возрастания уровня помехи в каналах и трактах передачи. Устройство автоматического прогнозирования состояния канала передачи по снижению уровня сигнала защищено авторским свидетельством.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Предложенные в работе методы и устройства автоматического прогнозирующего контроля могут быть преимущественно использованы в системах передачи с частотным разделением каналов.

Использование предложенных методов и устройств прогнозирования позволяет автоматически определять предотказовые состояния каналов и трактов и тем самым сократить простои систем передачи в целом, проводить по прогнозирующему параметру обоснованные настроечные и профилактические работы оборудования оконечной станции и оборудования линейного тракта, что уменьшает объем ручного труда и сокращает численность эксплуатационного персонала, выполняющего настроечные и профилактические работы.

Произведена оценка экономической эффективности применения прогнозирующего устройства в системе передачи К-бОп.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Предложенные в работе математические модели процессов снижений измерительных уровней сигнала и возрастания уровней помехи, методы и средства автоматического прогнозирования состояния каналов и трактов использованы в разработках Ленинградского научно-производственного объединения "Красная Заря", в научно-исследовательских работах и опытно-конструкторской разработке, проводимых Киевским филиалом ЦНИИС.

Разработанные в диссертации устройства автоматического прогнозирования использованы на Республиканской междугородной телефонной станции г.Ташкента в автоматизированной системе контроля качества каналов и трактов, которая создается по плану разработки АСУ предприятия.

Экономический эффект при использовании 1000 устройств автоматического прогнозирования в аппаратуре К-бОп составит ориентировочно 60 тыс. рублей в год за счет сокращения простоя систем передачи и уменьшения объема ручного труда при проведении настроечных и профилактических работ по результатам прогнозирующего контроля.

Соответствующие документы о внедрении приведены в приложении.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные результаты диссертационной работы обсуждались: на Всесоюзной научной сессии, посвященной дню Радио (Москва, 1974г.) и посвященной 80-летию изобретения Радио (Москва, 1975г.);

на Всесоюзном научно-техническом совещании "Оценка надежности сетей связи и их элементов" (Новосибирск, 1974 г.);

на Республиканских научно-технических конференциях, посвященных 30-летию Победы СССР в Великой Отечественной войне (Ташкент, 1975 г.), "Совершенствование технического обслуживания каналов, трактов и аппаратуры дальней связи" (Киев, 1977 г.), "Некоторые проблемы фундаментальных и прикладных наук в условиях научно-технической революции" (Ташкент, 1980г.), "Проблемы повышения эффективности и надежности систем связи" (Ташкент, 1981 г.);

на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества и надежности сетей связи и их элементов" (Новосибирск, 1978 г.);

на Республиканской научно-технической конференции "Проблемы создания и внедрения автоматизированной системы технической эксплуатации первичной магистральной и вторичной сетей связи страны" (Ровно, 1983 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано 16 работ, в том числе получено одно авторское свидетельство на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложения. Работа содержит 120 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 18 рис., список литературы из 76 наименований. В приложениях приведены методика исследований, таблицы исходных данных, результаты расчета на ЭВМ параметров математических моделей, структурные схемы, принципы работы устройств автоматического прогнозиро 10 вания и акты внедрения.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассматриваются вопросы выбора прогнозирующих параметров состояния каналов и трактов МСП, в качестве которых предложено использовать скорость снижения уровня сигнала (СУС) и скорость возрастания уровня помехи (ВУГ1). Приведены результаты экспериментальных исследований этих параметров в реальных каналах и трактах МСП. Показано, что в каналах и трактах МСП в основном преобладают постепенные отказы. Случайные процессы СУС и ВУП в общем виде рассматриваются как нестационарные и неэргодические, что следует из анализа физических процессов, протекающих в реальных каналах и трактах МСП. Определены аналитическая модель процесса СУС, пределы наиболее вероятных значений скорости изменения этих процессов и интегральные кривые их распределения. Для случайных процессов ВУП определены корреляционная функция и спектральная плотность распределения, анализ которых показывает, что эти процессы характеризуются медленной нестационарностыо. Показано, что случайные процессы ВУП можно рассматривать как нестационарные процессы со стационарными первыми приращениями, для которых текущее среднее значение изменяется по линейному закону. Определена структурная функция процессов ВУП и проведен теоретический анализ параметров этой функции. 

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ поставлена задача автоматического прогнозирования процессов СУС и ВУП. На основе анализа и сравнения методов прогнозирования, применяемых в теории оптимальной фильтрации и при прогнозировании технического состояния радиоэлектронной аппаратуры, применительно к математическим моделям, для прогнозирования процессов СУС и ВУП предложено использовать градиентный метод и метод статистического градиента, соответственно. Для этих методов, с учетом возможности их технической реализации, разработаны алгоритмы прогнозирования.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассматриваются вопросы оценки точности (погрешности) прогноза. Величина доверительного интервала, в котором будет находиться экстраполированное значение градиента (накопленных градиентов), являются основной характеристикой качества прогноза. Ошибка прогноза рассматривается как сумма ошибок, вызванных неточностью оценки коэффициентов математической модели и наличием флуктуации в точке прогноза. Определены значения величины доверительного интервала попадания экстраполированных градиентов и накопленных градиентов в виде среднего квадратического отклонения. Рассмотрены вопросы зависимости ошибки прогноза от величины коэффициента и шага прогнозирования. Определены рациональные величины коэффициента и шага прогнозирования при заданной вероятности ошибки.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ на основе предложенных алгоритмов прогнозирования градиентного метода и метода статистического градиента, разработаны устройства автоматического прогнозирования. Приводятся пример расчета годового ожидаемого экономического эффекта при использовании устройств автоматического прогнозирования в аппаратуре К-бОп и практические рекомендации по их применению.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сделаны выводы по существу проведенных исследований.

В ПРИЛОЗКЕНИИ приведены методика исследований процессов СУС и ВУП, данные реализаций процессов СУС и ВУП, алгоритмы и результаты исследований на ЭВМ процессов СУС и ВУП, структурные схемы и описания принципов работы устройств автоматического прогнозирования, а также акты внедрения результатов диссертационной работы.

Работа выполнена на кафедрах многоканальной электросвязи Московского ордена Трудового Красного Знамени электротехнического института связи и Ташкентского электротехнического института связи под руководством к.т.н., доцента Баевой Н.Н. 

Подобные работы
Шахмаметов Рашид Ганиевич
Разработка методов передачи данных в системах телеобработки гражданской авиации
Комаров Валентин Данилович
Исследование и разработка методов увеличения надежности и пропускной способности микропроцессорных систем передачи информации
Аккуратова Валентина Сергеевна
Разработка методов оценки влияния попутного потока на помехоустойчивость кабельных линейных трактов высокоскоростных цифровых систем передачи
Лазарев Андрей Михайлович
Разработка, исследование, оптимизация адаптивных корректоров межсимвольных искажений устройств преобразования сигнала для проводных систем передачи
Воднев Владимир Анатольевич
Исследование и разработка методов уменьшения комбинационных искажений в устройствах магнитной ЧМ записи с высокой информационной плотностью
Игнатьев Валерий Эдмундович
Исследование адаптивных систем передачи измерительной информации
Чепорнюк Олег Николаевич
Дискретно-аналоговые методы приема сигналов в системах передачи данных с многопозиционной частотной модуляцией
Байкова Аниса Талгатовна
Синтез эффективных алгоритмов быстрого преобразования Фурье и циклической свертки и их применение в устройствах сопряжения аналоговых и цифровых систем передачи
Волошин Анатолий Иванович
Разработка и исследование алгоритмов и аппаратуры передачи дискретной информации неуправляемых источников по телефонным каналам связи
Кислин Борис Петрович
Исследование и разработка методики расчета характеристик программируемых средств сопряжения дискретных каналов с вычислительными комплексами сетей передачи данных

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net