АВТОМАТИЗАЦИЯ  КОНТРОЛЯ  КАЧЕСТВА  КАНАЛА  ПЕРЕДАЧИ  ДАННЫХ

Власов  Сергей

Класс  10  «А»,  МБОУ  СОШ  №  12,  РФ,  г.  Пятигорск

Власов  Валерий  Иванович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  «Автоматизированных  систем  управления»  Московского  государственного  университета  приборостроения  и  информатики  (филиал  г.  Ставрополь)

В  мире  не  существует  систем,  позволяющих  проводить  автоматизированный  контроль  качества  работы  сложных  радиоэлектронных  систем  и  систем  связи  дистанционно,  без  участия  человека,  в  режиме  реального  времени,  без  использования  комплекта  сложной  дорогостоящей  контрольно-измерительной  аппаратуры,  при  неизвестной  структуре  информационных  сигналов.  Зарубежные  научно-исследовательские  центры  пытаются  решить  эти  проблемы,  но  пока  лидирующее  место  в  мире  занимает  Россия.  Научная  школа,  созданная  в  России  доктором  технических  наук,  профессором  Федоренко  В.В.,  занимается  разработкой  теоретических  основ  перспективных  технологий  оценки  и  прогнозирования  технического  состояния  сложных  радиоэлектронных  систем  и  каналов  передачи  данных.  Основным  предметом  исследования  научной  школы  является  исследование  и  разработка  теоретических  основ  и  перспективных  технологий  использования  комплексных  показателей  качества  для  оценки  технического  состояния,  прогнозирования  и  оптимизации  сложных  радиоэлектронных  систем  и  каналов  передачи  данных.

Основная  цель  заключается  в  полной  автоматизации  процесса  контроля  канала  передачи  данных  без  участия  человека,  без  комплекта  оборудования,  без  использования  тестовых  сигналов,  в  режиме  реального  времени  при  универсальном  использовании  во  всех  областях  деятельности  человека.

Пути  реализации  подобных  систем  основаны  на  переходе  от  дифференцированного  анализа  форм  и  параметров  сигналов  линии  связи  к  комплексному  анализу  свойств  этих  сигналов.  Использование  традиционных  методов  параметрического  контроля  весьма  проблематично  из-за  высоких  временных  и  аппаратурных  затрат,  причем  параметрический  контроль  такой  значительной  совокупности  параметров  невозможен  в  режиме  реального  времени.

Научный  подход  проведенных  исследований  заключается  в  использовании  обобщенного  показателя  качества  работы  системы,  связывающего  отклонение  множества  параметров  от  номинальных  значений  воедино  [3].  Эти  показателем  является  коэффициент  похожести  [4]  (или  обратно  —  коэффициент  взаимного  различия)  искаженного  «грязного»  (со  следами  эфирных  помех,  низкого  качества  коммутационных  пунктов,  сбоев  в  промежуточной  аппаратуре  АТС,  сетевых  администраторов)  выходного  сигнала  из  линии  связи  и  эталонного  «чистого»  сигнала  (то  есть  каким  он  должен  быть);  сравнении  полученного  значения  математического  ожидания  отклонений  с  пороговым  значением,  рассчитываемом  автоматически  на  основе  введенных  оператором  значений  требуемого  качества  канала  передачи  данных  информационной  системы  связи.  При  этом  используется  вероятность  ошибочного  приема  элемента  сигнала  P_ош.

В  качестве  обобщенного  показателя  качества  можно  использовать  коэффициент  взаимного  различия  (КВР)  значение  которого  получается  из  выражения  [1;  3;  4]:

  (1)

где:  S_k(t),  S_э(t)  —  функции  времени,  определяющие  структуру  соответственно  контролируемого  и  эталонного  сигналов;

S_э*(t)  —  функция  времени,  сопряженная  по  Гильберту  с  S_э(t)  ;

P_э  —  мощность  эталонного  сигнала;

T  —  длительность  элемента  эталонного  сигнала.

В  результате  технической  реализации  в  устройстве  будет  присутствовать  кодовая  комбинация,  представляющая  собой  результат  измерения  порогового  значения  КВР  для  данной  вероятности  ошибки  P_ош  исследуемого  канала 

  (2)

В  процессе  эксплуатации  канала  передачи  данных  проводится  статистическое  исследование  флуктуации  математического  ожидания  КВР

На  канал  связи  могут  воздействовать  внешние  дестабилизирующие  факторы,  такие  как  аддитивная  и  мультипликативные  помехи,  обусловленные  электромагнитной  несовместимостью  между  каналом  передачи  информации  и  внешними  электромагнитными  устройствами,  осуществляющими  электромагнитные  излучения  в  широком  диапазоне  частот.  Несмотря  на  надежную  экранировку  кабеля,  внешние  воздействия  электромагнитных  полей  оказывают  влияния  на  форму  передаваемого  сигнала.  Так  же  в  канале  связи  может  происходить  искажение  сигнала  за  счет  несанкционированного  доступа  и  попыток  считывания  информации.  Полученный  сигнал  из  канала  связи  поступает  в  модем  на  приемной  стороне  системы  связи,  выполняющего  и  дополнительную  функцию  формирователя  эталонного  принимаемого  сигнала,  так  как  модем  является  активным  элементом,  то  есть  помимо  пассивной  фильтрации  и  передачи  цифровой  информации  на  вход  компьютера  он  осуществляет  демодуляцию  сигнала  и  восстановление  исходной  цифровой  последовательности  со  стандартными  значениями  амплитуд,  скоростей  и  фаз  передаваемых  видеосигналов  [2].

Вероятность  изменения  математического  ожидания  случайного  отклонения  формы  и  параметров  сигнала  в  случае  воздействия  внешней  среды  на  канал  связи  крайне  мала,  так  как  для  изменения  математического  ожидания  сигнала  необходимо  длительное  систематическое  отклонение,  а  значит,  что  при  индикации  устройством  состояния  неисправности  канала  передачи  данных  и  нахождении  математического  ожидания  случайного  отклонения  формы  и  параметров  сигнала  в  пределах  допусков  можно  говорить  о  неисправности  линии  связи  канала  передачи  данных,  а  в  случае  выхода  математического  ожидания  за  пределы  допустимых  значений  искажение  сигнала  происходит  в  оконечной  передающей  аппаратуре.

Принцип  работы  предлагаемой  системы  основан  на  сравнительном  анализе  математического  ожидания  отклонения  коэффициента  взаимного  различия  от  вычисленного  порогового  значения. 

Технический  результат  заключается  в  сравнении  отклонений  математического  ожидания  КВР  принимаемого  сигнала  информационной  системы  от  порогового  вычисленного  эталонного  значения  и  вычислении  на  основе  статистических  данных  флуктуаций  математического  ожидания  КВР  в  канале  передаче  данных.

Экономический  эффект  заключается  в  значительном  сокращении  времени  оценки  качества  (происходит  в  режиме  реального  времени,  скорость  оценки  ограничивается  быстродействием  элементной  базы),  так  как  отпадает  необходимость  проведения  измерений  и  параметрической  оценки  качества  работы  линии  связи  и  оконечной  аппаратуры,  в  отсутствии  комплекта  дорогостоящей  контрольно-измерительной  аппаратуры  и  людских  резервов. 

В  результате  проведенных  научных  исследований  бал  получен  патент  на  изобретение  [2],  соавтором  которого  является  автор  этой  статьи.

Список  литературы:

1.Власов  В.И.  Шипилова  Д.Ю.  Математическое  моделирование  комплексного  показателя  для  автоматизации  контроля  качества  линий  связи  каналов  передачи  данных  вычислительных  сетей.  Инфотелекоммуникационные  технологии.  —  Том  5,  —  №  3,  —  2007.  —  с.  78—81.

2.Патент  на  изобретение  RU  №  2504830  G06F17/00,  2014  года  Авторы:  Власов  В.И.,  Власов  С.В.  и  др.

3. Федоренко  В.В.,  Власов  В.И.  Информативные  свойства  корреляционных  функций  сложных  сигналов  (статья)  Известия  вузов.  Радиоэлектроника.  —  №  3,  —  1994,  —  стр.  68—72.

4.Федоренко  В.В.,  Власов  В.И.  Вероятность  ошибки  при  распознавании  образов  по  признак-функциям  (статья).  Известия  вузов.  Радиоэлектроника.  —  №  7,  —  1995,  —  стр.  34—37.