Вирішення науково-технічних задач з покращення якості локальних систем і пристроїв управління мережами і послугами телекомунікацій. Розробка і обґрунтування концепції мережі управління телекомунікаціями TMN. Синтез коригуючих пристроїв замкненого контуру.
При низкой оригинальности работы "Підвищення показників якості локальних систем і пристроїв управління мережами телекомунікацій", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
У загальному вигляді відповідно до функціонального призначення види управління мережами та послугами телекомунікацій можна згрупувати як технічне, функціональне, оперативне та координаційне (адміністративне управління й управління розробками та розвитком) управління. Інтелектуалізація мереж телекомунікацій, що відбувається нині, потребує управління такими мережами за протоколами, незалежними від послуг, які, в свою чергу, надаються різними операторами та/або постачальниками в межах усієї мережі незалежно від типів застосованих у ній технічних засобів. Мережа, будова якої ґрунтується на концепції TMN, забезпечує функції управління мережами і послугами телекомунікацій, а також надає звязок між своїми складовими частинами, нею самою і телекомунікаційними мережами, послугами та іншими мережами управління телекомунікаціями (іншими TMN). Тобто мережа управління телекомунікаціями дає змогу операторам телекомунікацій з кількох центрів здійснювати управління широкою номенклатурою розподіленого обладнання, мереж та послуг. У межах концепції TMN здійснюється управлінням комплексом засобів та заходів, які дають можливість забезпечити обмін та обробку інформації управління з метою вдосконалення роботи Адміністрацій звязку.
План
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Список литературы
На тему дисертаційної роботи опубліковано 13 наукових праць, в тому числі 2 навчальних посібники, 9 статей в науково-технічних журналах, збірниках наукових праць та 2 матеріали доповідей на науково-технічних конференціях.
Структура та обсяг дисертації
Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи складає 148 с. друкованого тексту, у тому числі містить 16 с. рисунків, 1 с. таблиць, 5 с. документів, що підтверджують впровадження результатів досліджень. Список використаних джерел на 12 с. і включає 145 найменувань. локальний телекомунікації мережа
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано задачі, мету, визначено обєкт, предмет та методи вирішення задач дослідження, відображено основні наукові результати і їх практичне значення, викладена загальна характеристика роботи. Приведено дані про особистий внесок автора, а також публікації за темою дисертації.
В першому розділі представлено аналіз методів управління локальних систем управління мережею звязку (СУМЗ) другого рівня TMN (telecommunication management network). Досліджено керовану величину , яка на практиці з ряду причин відхиляється від необхідного значення. Однією з цих причин є вплив різного роду зовнішніх збурюючих діянь на обєкт. Другою причиною є вплив зміни параметрів обєкта або інших елементів системи, тобто вплив параметричних збурюючих впливів. Третя причина, що викликає відхилення від , зумовлена зміною необхідного значення керованої величини. Якщо необхідне значення керованої величини змінюється, то для відповідної зміни дійсного значення керованої величини необхідно змінювати вплив на вході обєкта. При зміні ж діяння на вході обєкту, що володіє інерційністю, виникає перехідний процес, протягом якого вихідна величина не буде відповідати необхідному значенню. Відхилення керованої величини від необхідного значення може виникати не тільки в перехідному, але й в усталеному динамічному режимі, коли необхідне значення змінюється, наприклад, з постійною швидкістю та постійним прискоренням. Відхилення від під впливом наведених причин може досягати неприпустимо великих значень, при яких порушується забезпечуваний обєктом технічний процес. Виникає задача зменшення відхилень керованих величин обєктів від необхідних значень. Ця проблема і є основною задачею управління, яка вирішується в системах, побудованих на основі трьох основних принципів.
На сьогоднішній день в мережах звязку України широко впроваджується система управління (СУ) TMN у якості основної управляючої системи.
В розділі проведено аналіз принципів роботи системи управління на базі TMN. Для цієї системи керована мережа є сукупність різних обєктів та їх параметрів. Процес управління можна представити як функціонування всіх пяти рівнів від першого - елементів керованої мережі, до пятого - адміністративного управління, це процес взаємодії окремих локальних підсистем. Для визначення основних імовірносно-часових характеристик системи управління TMN найбільш адекватною моделлю є модель системи автоматичного управління.
Проведено аналіз найважливіших параметрів СУ як точність і швидкодія, проаналізовано роботу другого рівня - управління елементами. На цьому рівні необхідно підтримувати робочі характеристики керованого обєкта в необхідному стані. Встановлено, що задача усунення або зменшення відхилення керованих величин обєкта управління (ОУ) від необхідних значень (задача управління) зводиться до знаходження необхідної залежності діянь на виходах ОУ, зміни необхідних значень керованих величин, характеристик ОУ, і реалізації цієї залежності апаратурно або програмно на ЕОМ. Проведено дослідження залежно від способів формування керуючого діяння принципів управління: за збуренням, за відхиленням керованої величини від необхідного значення, комбінованого управління.
Функціональна схема СУМЗ із принципом управління за збуренням зображена на рис. 1.
Рис. 1. Функціональна схема СУМЗ з управлінням за збуренням: ЗП - задавальний пристрій; АУП - автоматичний управляючий пристрій; ОУ - обєкт управління; БВВ - блок вимірювання впливів; БВУВ - блок вимірювання управляючих величин; ЗКС - загальний канал сигналізації; - збурюючі впливи; - управляючі величини; - задавальні діяння; - управляючі діяння; - вимірені збурюючі діяння
Збурюючі діяння надходять на обєкт управління ОУ і впливають на керовані величини , викликаючи їх відхилення від необхідних значень. Показано, що СУМЗ із принципом управління за збуренням мають два канали впливу збурюючих діянь на керовані величини : канал недостовірного надходження збурюючих діянь на ОУ і канал, утворений звязками по збуреннях через блок БВВ та АУП. Другий канал є штучно створеним компенсаційним каналом. Тобто, СУМЗ із принципом управління за збуренням є двоканальними системами. Для СУМЗ із принципом управління за збуренням алгоритм управління має загальний вид: , тобто керуючий вплив є функцією збурюючого діяння.
Принцип управління по задавальному діянню застосовується в тих випадках, коли змінюється необхідне значення керованої величини, і основним фактором, що викликає значне відхилення керованої величини від необхідного значення, є зміна задавального діяння на вході інерційного обєкта (вихідної системи).
Також досліджено локальну СУМЗ із управлінням за відхиленням. Алгоритм управління локальної СУМЗ за відхиленням має наступний вигляд: , де - відхилення керованої величини від необхідного значення . У СУМЗ із принципом управління за відхиленням керуючі діяння створюються у результаті перетворення сигналів відхилень, а не самих факторів, що викликають відхилення, наприклад, збурюючого діяння (тобто в результаті перетворення наслідку, а не самої причини). Тому воно нездатне забезпечити на ОУ зворотне діяння без запізнювання в порівнянні із збурюючим діянням. Отже, принцип управління за відхиленням не надає можливості повного усунення відхилення, тобто досягнення абсолютної інваріантності.
У техніці звязку та управління широко застосовують системи з комбінованим принципом управління, поєднуючи принципи управління за відхиленням та збуренням одночасно, тому в розділі ці системи розглянуто докладно. У комбінованих СУМЗ принцип управління здійснюється за допомогою головного зворотного звязку, а принцип управління за збуренням - за допомогою компенсаційних звязків.
З урахуванням поведених досліджень структурна схема СУМЗ з комбінованим управлінням представлена на рис. 2.
Рис. 2 Еквівалентна структурна схема СУМЗ з комбінованим управлінням
Можливість досягнення високої точності в комбінованих системах пояснюється основною властивістю цих систем - відсутністю протиріччя між умовами інваріантості і стабільності. Аналіз комбінованої СУМЗ при одному збуренні справедливий і для СУМЗ із багатьма збуреннями. При цьому для кожного збурення будується одновимірна модель системи і визначається оператор компенсаційного звязку за цим збуренням. За допомогою комбінованого принципу управління можна досягти високих показників якості в усталених і перехідних режимах порівняно простими технічними засобами за рахунок компенсаційних каналів за основними збуреннями. При цьому в таких системах зявляється можливість досягнення інваріантності управляючої величини від основних збурень. При реалізації компенсаційних звязків за всіма збуреннями складність СУМЗ зростає, а надійність її зменшується.
Вирішення зазначених питань являється суттю подальшого проведення досліджень і практичної реалізації, що визначають мету та задачі дисертаційної роботи.
У другому розділі досліджується структура локальної розімкненої СУМЗ різних порядків, запропоновано нові різні структури аналогових та цифрових СУМЗ, розроблено методику синтезу оптимальних за швидкодією СУМЗ.
Розімкнені СУМЗ знаходять використання в якості локальних систем TMN другого рівня та в інших пристроях звязку.
Принцип управління за збуренням полягає в тому, що відхилення від необхідного значення керованої величини викликається збурюючим діянням . Це діяння вимірюється, і в результаті його перетворення створюється управляюче діяння , яке, будучи прикладеним до обєкта управління ОУ, викликає компенсуюче відхилення керованої величини протилежного знаку в порівнянні з відхиленням . На основі аналізу похибок розімкненої СУМЗ встановлено, що вона є астатичною системою першого порядку, оскільки в усталеному режимі усувається лише помилка при ступеневій зміні , а при зміні з постійною швидкістю виникає постійна за величиною швидкісна помилка, пропорційна до . Розглянута СУМЗ, як і будь-яка розімкнена система, чутлива до відхилення параметрів елементів. Проте в такій системі не існує проблеми стійкості.
В розділі вирішується задача оцінки точності СУМЗ з коригуючим пристроєм. Розроблені структурна та функціональна схеми представлено на рис. 3.
Рис. 3 Функціональна (а) і структурна (б) схеми розімкненої СУМЗ з коригувальним пристроєм: ЗП - задавальний пристрій; КП - коригуючий пристрій;
Передавальні функції елементів системи визначаються виразами: (1) де - сталі часу АУП і ОУ та коригуючого пристрою відповідно.
Згідно з (1) запишемо рівняння руху розімкненої СУМЗ: , (2) де - загальна передавальна функція КП, АУП і СУ.
Якщо задавальне діяння змінюється за законом то похідні мають такі значення:
Значення керованої величини в усталеному режимі має вид: (3)
Отже, з (3) випливає, що при рівноприскореній зміні виникає зростаюча в часі складова похибки:
На підставі аналізу складових похибки розімкненої СУМЗ з коригуючим пристроєм встановлено, що вона в разі виконання умови є астатичною системою з астатизмом першого порядку, оскільки в усталеному режимі усувається статична складова похибки при степеневій зміні задавального діяння , а при зміні з постійною швидкістю виникає постійна за величиною складова похибки, пропорційна до . При рівноприскореній зміні виникає зростаюча в часі постійна складова похибки.
Тому коригуючий пристрій в СУМЗ не змінює порядок астатизму. Водночас окремі складові похибки можуть змінюватись в бік зменшення для СУМЗ з КП порівняно зі складовими помилки СУМЗ без КП. За допомогою КП можна зменшити перехідну складову похибки. Наприклад, з врахуванням (1) можна показати, що при і при , маємо загальну передавальну функцію:
Оскільки , то тривалість перехідного процесу в коригованій СУМЗ суттєво зменшується.
На даний час цифрові СУМЗ знаходять широке розповсюдження на практиці. Основним методом аналізу цифрових та імпульсних систем є метод -перетворення. Застосування апарату - перетворення дозволило майже повністю перенести на дискретні системи частотні методи, розроблені для неперервних систем, а також поняття передаточних функцій, логарифмічних частотних характеристик, коефіцієнтів похибки, частотні методи аналізу та синтезу при випадкових діяннях. Запропоновано варіанти структурних схем цифрових розімкнених СУМЗ та розглянуто особливості їх реалізації. Показано можливість програмної реалізації цифрового фільтру на ЕОМ по прямій і канонічній формі. Вирішено задачу побудови та особливість оптимальної за швидкодією розімкненої СУМЗ. Визначено особливість розімкнених оптимальних за швидкодією СУМЗ: відсутність суперечливостей між умовами стійкості й оптимальності.
В багатьох практичних випадках задавальне діяння може змінюватись ступінчато. Тому проведено аналіз оптимальної за швидкодією розімкненою СУМЗ.
У третьому розділі досліджено способи організації каналу управляючої інформації з інваріантними характеристиками завадостійкості, які є найважливішою задачею для систем керування з різнорідними телекомунікаційними мережами. Визначено поняття інваріантності в техніці звязку і зроблено порівняльний аналіз з таким же поняттям в теорії автоматичного керування. Досліджено елементи теорії інваріантних систем звязку. Розроблено методики, які дозволяють синтезувати канали управляючої інформації на базі систем, інваріантних до неадитивної і адитивної завади.
Поняття інваріантості часто використовується в технічних науках для визначення властивості стійкості, нечутливості технічних систем до випадкових змін їхніх параметрів і до різних заважаючих впливів. Поряд з інваріантними системами автоматичного регулювання існують і інваріантні СУМЗ, котрі являються предметом дослідження в даному розділі.
Викладено основи синтезу інваріантних СУМЗ, встановлено необхідні і достатні умови інваріантості.
Сформульовано умову інваріантості систем різного класу; котра є необхідною для систем з постійними параметрами і являється основою для їхнього синтезу.
У будь-якій системі передачі дискретної інформації алгоритм приймача містить операції демодуляції і декодування суміші сигналу з завадою, що надходить на його вхід. При по-елементному прийомі прийнятий сигнал перетворюється в демодуляторі в сукупність аналогових величин, які потім дискретизуються і декодуються в декодері. В розділі досліджено системи з постійними та змінними параметрами, які інваріантні до адитивної завади. Розроблено структурну схему автокореляційного приймача сигналів з фазорізницевою модуляцією різних порядків. Визначено характеристики завадостійкості інваріантної та неінваріантної систем (рис. 4).
Рис. 4 Характеристики завадостійкості інваріантної та неінваріантної систем: 1 - імовірність помилки в системі з ФРМ-1 ( ); 2 - допустима імовірність помилки; 3 - імовірність помилки в системі з ФРМ-2 ( )
Визначено умови інваріантності каналу передачі управляючої інформації, які реалізуються за допомогою інваріантних систем з постійними параметрами.
Позначимо через ту частину оператора приймача, під дією якого елемент прийнятого сигналу перетворюється в аналогову величину, що підлягає декодуванню, і назвемо оператором демодуляції сигналу. Прийнятий сигнал є функцією переданого сигналу і завад і : . За відсутності завади прийнятий сигнал дорівнює: .
Достатньою умовою абсолютної інваріантості системи стосовно завади X є виконання рівності , чи в розгорнутому вигляді: (4) при усіх .
Вираз (4) є достатньою умовою абсолютної інваріантості (в першій формі) для всіх класів систем.
Достатньою умовою відносної інваріантості є наближене виконання рівності (4) при усіх : (5)
Так як в загальному випадку обидві частини цієї рівності є функціями завад, то для встановлення необхідної точності його виконання слід задаватися деякою метрикою, що визначає відстань між порівнюваними функціями. Якщо така метрика визначена, то умова відносної інваріантості має вигляд: (6) де припустима зміна вихідного сигналу демодулятора , викликана завадою X і залежна від припустимої зміни характеристики завадостійкості системи P(N).
Оптимальна відносно інваріантна система має мінімальну можливу відстань d: (7)
Можна показати, що рівність (4) є, як правило, необхідною умовою абсолютної інваріантості для систем з постійними параметрами. Для цих систем кількісна характеристика завадостійкості є однозначною функцією множини вихідних сигналів демодулятора, тобто: (8)
Отже, для інваріантної до завади X системи з постійними параметрами
(9)
В системах з постійними параметрами рівняння (4), 6) і (7) є безпосередньою основою синтезу інваріантних систем.
Оскільки в цьому випадку і Ф фіксовані, то задача синтезу ставиться так: - відомі завади і , задані ймовірностями і детермінованими характеристиками, і результати їх взаємодії в каналі з переданим довільним сигналом ;
- потрібно знайти сигнал S і оператор Ф, для яких виконується рівність (4) або (6).
На сигнал S і оператор Ф зазвичай накладаються визначені додаткові обмеження, повязані з їх реалізацією й умовами функціонування СУМЗ, наприклад, задаються максимальна припустима ширина спектра сигналу, максимальний динамічний діапазон демодулятора і т.д. З урахуванням цих обмежень функціональне рівняння (4) і нерівність (6) далеко не завжди мають розвязок. Якщо, однак, рішення для даної завади X існує, то інваріантна до цієї завади система може бути побудована в класі з постійними параметрами. Відсутність цих рішень ще не доводить неможливість побудови інваріантної системи зі змінними параметрами, оскільки умови (4) і (6) у загальному випадку є тільки достатніми, але не необхідними.
В розділі сформульовані вище необхідні і достатні умови інваріантості СУМЗ дозволять вирішити задачу синтезу цих систем: як задачу знаходження рішення функціонального рівняння (8), якщо синтезується абсолютно інваріантна система, або як задачу мінімізації одного з функціоналів виду чи якщо синтезується відносно інваріантна система.
Слід мати на увазі, що невідомі і повинні задовольняти ряду додаткових умов. Задача загалом є частковим випадком задач та і відповідає нульовому рішенню останніх: якщо мінімум функціоналу дорівнює нулю при деяких і , то і задовольняють і, отже, дозволяють розвязати задачу побудови абсолютно інваріантної СУМЗ.
ВИСНОВКИ
Сукупність наукових положень сформульованих та обґрунтованих в дисертаційній роботі складає вирішення науково-технічних задач з підвищення основних показників якості локальних систем і пристроїв управління мережами та послугами телекомунікацій.
В дисертаційній роботі отримано такі теоретичні та науково-практичні результати: 1. Досліджено локальні СУМЗ, які використовуються на другому рівні TMN. Розглянуто їх побудову за принципами управління, котрі залежать від способів формування управляючої дії. Основні принципи: управління за збуренням (задавальним діянням); за відхиленням управляючої величини від потрібного значення; комбінованого управління, який обєднує попередні два. Визначено, що принципи управління за збуренням є найбільш простими при побудові, але мають суттєві недоліки порівняно з принципом управління за відхиленням і комбінованим.
2. Встановлено, що системи управління за відхиленням є найбільш поширеними на практиці при побудові СУМЗ, але за вирішенням проблеми стабільності, яка виникає в будь-яких замкнених системах.
3. Визначено, що за допомогою комбінованого принципу управління досягнути високих показників якості в усталених і перехідних режимах можна порівняно простими технічними засобами за рахунок компенсаційних каналів за основними збуреннями. При цьому в таких системах зявляється можливість досягнення інваріантності управляючої величини від основних збурень.
4. Досліджено побудову інваріантної системи звязку, коли передача інформації здійснюється каналами зі змінними параметрами або з нестаціонарними завадами. Встановлено, що засобами досягнення інваріантості до завад і випадкових змін параметрів каналів є: - застосування спеціальних методів модуляції і демодуляції сигналу (системи з постійними параметрами);
- зміна алгоритму демодуляції сигналу відповідно до зміни характеристик завади (системи з адаптивним приймачем);
- погоджена зміна алгоритмів перетворення сигналу на передавальній і прийомній сторонах відповідно до змін характеристик завади (адаптивні системи).
Запропоновано конкретне застосування кожного з цих методів для досягнення абсолютної чи відносної інваріантості.
5. Досліджено побудову інваріантної системи звязку з адаптивним приймачем, котрий забезпечує інваріантість до завад за рахунок автоматичної перебудови алгоритму обробки прийнятого сигналу. Визначено можливість і доцільність його застосування.
Наукові положення, отримані в дисертаційній роботі, є наступним кроком у розвитку систем і пристроїв управління мережами та послугами телекомунікацій, а їх застосування при розробці й впровадженні конкретних систем і пристроїв управління, дозволяє підвищити якість управління мережами та послугами телекомунікацій.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Л.В. Рудик. До питання інваріантності систем звязку // Звязок. - 2005. - № 8. - С. 43-47.
2. В.К. Стеклов, Л.Н. Беркман, Л.В. Рудык, А.С. Стец. Система управления сетью связи второго уровня TMN с комбинированным принципом управления // Звязок. - 2005. - № 5. - С. 66-69.
3. В.К. Стеклов, Л.Н. Беркман, Л.В. Рудык. Система управления сетью связи второго уровня TMN (замкнутая система) // Звязок. - 2005. - № 4. - С. 49-54.
4. В.К. Стеклов, Л.Н. Беркман, Л.В. Рудык, А.С. Стец. Система управления сетью связи второго уровня TMN (разомкнутая система) // Звязок. - 2005. - № 3. - С. 10-13.
5. В.К. Стеклов, Л.Н. Беркман, Л.В. Рудик, О.С. Стец. Підходи до ситуаційного управління телекомунікаційними мережами // Звязок. - 2005. - № 1. - С. 47-57.
6. Беркман Л.Н., Рудик Л.В., Стец О.С. Локальні системи управління мережами звязку // Вісник. Українського будинку економічних та науково-технічних знань. - 2005 - №3. - С. 18-23.
8. В.К. Стеклов, М.М. Мілих, Л.В. Рудик. Шляхи підвищення завадостійкості демодуляторів багатопозиційних сигналів із ФРМ-2 // Вісник. Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій. - 2005. - Т. 3, №1. - С. 22-25.
11. Методи фільтрації в пристроях звязку / І.В. Шерепа, О.К. Юдін, Л.В. Рудик, О.І. Редько; За ред. Стеклова В.К. - Навч. посіб. - К.: ДП УНДІЗ, 2003. - 97с.
12. Л.В. Рудык. Введение в архитектурную концепцию интеллектуальной сети // Международная научно-техническая конференция студенчества и молодежи. “Мир информации и телекоммуникаций”. - Киев, 4-6 декабря 2002. - С. 81-84.
13. Янченко Н.В., Рудик Л.В. Послуги інтелектуальної мережі // ІІ Міжнародна науково-технічна конференція студентства та молоді. “Світ інформацій та телекомунікацій”. - Київ: ДУІКТ, 12-13 травня 2005. - С. 120-121.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
