НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Пенда Жан - Жак

УДК 519.689:519.254

ДІАГНОСТУВАННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ

КАНАЛІВ НАДЛИШКОВИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ

05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні

інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі телекомунікаційних систем Національного авіаційного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Ігнатов Володимир Олексійович, професор кафедри телекомунікаційних систем Національного авіаційного університету, заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Державної премії України, заслужений професор НАУ.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Бойко Іван Федорович,

Національний авіаційний університет, професор кафедри радіоелектроніки.

кандидат технічних наук, Костановський Валерій Вікторович, наукове виробниче об'єднання “Квант”, старший науковий співпрацівник.

Провідна установа:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Київ, кафедра автоматизованих систем обробки інформаций і управління.

Захист дисертації відбудеться 20.06.2002 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.01 при Національному авіаційному університеті за адресою: 03058, м. Київ, проспект Космонавта Комарова, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного авіаційного університету за адресою: 03058, м. Київ, проспект Космонавта Комарова, 1.

Автореферат розісланий 20.05.2002 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Гузій М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Сучасний період розвитку цивілізації характеризується швидким розвитком інформаційних технологій у всіх галузях людської діяльності. Відмінною рисою такого розвитку в області телекомунікаційних систем є пошуки нових методів діагностування телекомунікаційних каналів (ТК).

Нові методи діагностування телекомунікаційних каналів надлишкових інформаційних систем (ТК НІС) відіграють найважливішу роль у забезпеченні обслуговування, регулярності, надійності і безпеці повітряного руху в цивільній авіації (ЦА), технологічної діяльності авіапідприємств, в автоматизації інформаційних і керуючих систем ЦА.

Аналіз сучасних і перспективних методів діагностування показує, що злиття різних інформаційних видів в один загальний цифровий потік породжує проблему забезпечення тих показників ефективності обслуговування, що необхідні для даної задачі на передачу. Тому розробка нових методів діагностування є актуальною і необхідною для нових систем передачі та обробки інформації для ЦА.

Зв'язок дисертаційної роботи з планами науково-дослідних робіт. Роботу виконано у відповідністі з планами НДР-819-ДБ98 "Розробка і дослідження перспективних методів діагностування та контролю транспортних радіоелектронних систем" та НДР-900КМ "Створення багатокористувачевої системи електронного документообігу’’ комплексної національної програми "Кадри".

Метою дисертаційного дослідження є розробка алгоритмів оптимiзацiї технологічних процесів діагностування ТК НІС.

Для досягнення мети дисертаційного дослідження були поставлені і вирішені такі завдання:

- Виконано аналіз сучасного стану і перспектив розвитку систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів і вимог до них.

- Розроблено та обґрунтовано показники ефективності систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів надлишкових інформаційних систем.

- Розроблено оптимальні алгоритми діагностування телекомунікаційних каналів надлишкових інформаційних систем.

- Проведено експериментальні дослідження ефективності оптимальних алгоритмів діагностування.

- На основі отриманих результатів розроблені практичні рекомендації для побудови оптимальних алгоритмів і технологій діагностування.

Методи дослідження. При вирішенні поставлених завдань були використані методи теорії ймовірностей, теорії завадостійкості, теорії систем масового обслуговування, теорії телетрафика, теорії графів. Для моделювання та оптимізації ТК НІС розроблено пакети прикладних програм, які виконані на мові Бейсик та у пакетах ПЗ "MathCAD", "Excel".

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у розробці методів, обчислювальних та оптимізаційних схем, алгоритмів технологічних процесів діагностування ТК НІС .

1. На основі виконаних досліджень досягнуто значне розширення класу функцій керування відмовами і забезпечення надійності роботи систем ТК НІС (Fault Management - FM).

2. Уперше обґрунтовано та розроблено показники ефективності ПЕ НІС з урахуванням ієрархічної структури сучасних і перспективних НІС.

3. Запропоновано нові визначення критерію оптимізації ТП діагностування ТК НІС.

4. Уперше запропоновано методи розрахунку залежності ПЕ НІС від параметрів, які впливають на формування їхніх конкретних значень.

5. Розроблено інформаційні моделі діагностування ТК НІС у виді взаємодіючих між собою множин об'єктів діагностування ОД і засобів діагностування.

6. Запропоновано методику побудови граф-моделі ТП діагностування ОД у вигляді алгоритму поширення діагностичної інформації від точки подачі тестового сигналу до точки прийома відклику ОД, обробки та утворення керуючого впливу на ОД.

7. Розроблено структурні схеми оптимізації ТП діагностування ТК НІС.

8. Розроблено алгоритм оптимізаційних процедур, заснований на ітераційних характеристиках системи технічного діагностування ТК СТД-ТК.

Практична цінність матеріалів роботи полягає в можливості широкого застосування отриманих результатів для експлуатації, удосконалення і розробки перспективних систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів інформаційних систем різного призначення.

1. Розроблено розрахункові співвідношення для оцінювання показників ефективності інформаційної мережі на основі збору діагностичних параметрів помилок і відмов телекомунікаційних каналів первинної мережі.

2. Розроблено методику оцінювання параметрів надмірності мережі, необхідної для виконання процедур діагностування з заданими показниками точності й ефективності, а саме, коефіцієнта діагностичної надмірності інформаційної мережі і щільності тестового сигналу в телекомунікаційному каналі.

3. Розроблено пакет прикладних програм, що реалізує ітераційний алгоритм для пошуку оптимальних значень діагностичної надмірності і щільності тестового сигналу, їх застосування забезпечує максимізацію базових показників ефективності інформаційної мережі.

Розроблено алгоритми і пакети прикладних програм, реалізовані при оцінюванні ефективності діагностування інформаційних систем за планом НИР-819-ГБ98 і 900КМ.

Апробація дисертаційної роботи: Результати дисертаційного дослідження доповідалися та обговорювалися на наступних науково-технічних конференціях:

- ІV Міжнародна науково-технічна конференція по телекомунікаціям. -Одеса, 1999;

- Міжнародна наукова конференція "Інформаційні технології на транспорті: стан справ і основні напрями розвитку". - К.: Український транспортний університет, 1998;

- Міжнародна науково-технічна конференція „Проблеми розвитку систем аеронавігаційного обслуговування й авіоніки повітряних суден”. - К.: КМУЦА, 1998;

- ІІІ Іnternatіonal Conference on Radіocommunіcatіon, Audіo and Televіsіon Broadcastіng. - Odessa, USAC.- 1997;

- Міжнародна науково-технічна конференція "Проблеми удосконалювання систем аеронавігаційного обслуговування і керування рухомими об'єктами" (Аеронавігація - 96). - К.: КМУЦА, 1996;

Публікації. Основні результати роботи опубліковані в 8 друкованих працях: 1 без співавторів, 3 публікації у виданнях, затверджених ВАК як фахові, 5 - у тезах доповідей на конференціях.

Особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві. В роботі [2] автору належать розроблені аналітичні співвідношення з визначення граничних величин при оцінюванні ефективності алгоритмів діагностування. В роботі [3] - розробка розрахункових співвідношень визначення показників ефективності інформаційної мережі для канального і мережного рівнів.

Структура й обсяг дослідження. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновку, списку з 80 використаних джерел і додатків. Обсяг роботи становить 147 сторінок основного тексту, містить 48 рисунків, 10 таблиць.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність дослідження, сформульовано мету і завдання дослідження, методи дослідження і наукову новизну, основні результати роботи, що виносяться також на захист, їхня практична значимість.

У першому розділі виконано аналіз сучасного стану і перспективи розвитку систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів інформаційних надлишкових систем і вимог до них, обґрунтовано завдання дослідження.

Визначено, що найбільш адаптованою структурною схемою технічного діагностування для застосування в складних технічних системах є схема СТД, яка має назву „ Канонічна агрегатно-модульна система оперативного діагностування КАМСОД ”.

Головною вимогою до перспективних СТД-ТК є забезпечення безперервного виконання ТК НІС своїх основних функцій - повний доступ до розподілюючих інформаційних ресурсів всіх кінцевих користувачів, а також забезпечення вірогідності і своєчасності передачі інформації.

Визначено завдання дослідження: вибір і обґрунтування структурної типової схеми СТД-ТК; вибір і обґрунтування ПЕ НІС; вибір і обґрунтування вимог з ефективності СТД-ТК; розробка оптимізаційних алгоритмів і блок-схем технологічних процесів діагностування ТК НІС; дослідження ефективності алгоритмів діагностування ТК НІС; розробка інженерних методик і практичних рекомендацій з побудови оптимальних алгоритмів діагностування ТК НІС.

Другий розділ присвячений вибору й обґрунтуванню показників ефективності ПЕ НІС з урахуванням ієрархічної структури сучасних і перспективних НІС. ПЕ НІС визначені на кожнім з рівнів інформаційної мережі відповідно з рекомендованою стандартною моделлю OSІ. СТД також представлено у виді багаторівневої моделі, де перші три рівні відповідають мережевим рівням моделі OSІ, а четвертий рівень є прикладним для обробки діагностичної інформації і вироблення керуючих впливів СТД-ТК. Розглянуто ці ПЕ НІС на різних рівнях.

Фізичний рівень моделі СТД-ТК.

Інформаційний обсяг каналу:

.

де Тс – тривалість канального інтервалу, Fс – частотна смуга каналу, lnР – динамічний діапазон каналу.

Ймовірність бітової помилки:

,

де - прийняті помилкові біти; - загальна кількість тестових бітів.

Канальний рівень моделі СТД-ТК.

Коефіцієнт вражених помилками секунд:

,

де SП – кількість секунд, відповідно вражених помилками; Sн - кількість секунд неготовності; Р - вимірювальний період часу.

Коефіцієнт сильно вражених помилками секунд:

,

де SВП - кількість секунд, відповідно сильно вражених помилками.

Коефіцієнт фонової помилки блоку:

,

де Bф – кількість блоків з фоновою помилкою; NBl/c – загальна кількість блоків за одиницю часу.

Мережевий рівень моделі СТД-ТК.

Сумарний час затримки пакета в мережі:

де ТКK – час розповсюдження пакета в к-му ТК, ТNК - затримка пакета в к-му мережному вузлі (NN - Network Node) відповідно

,

де tОК - сумарний час обробки пакета в к-му мережному вузлі; tВК - час перебування пакета в к-му буфері при очикуванні відправлення в канал. Аналіз показує, що величина tОК постійна і її значення невелике порівняно з величинами tВК і TКК. Таким чином, основний внесок в створення величини TNК вносить значення tВК

TNК tВК.

Ймовірність виникнення черги Pq:

де y = / - інтенсивність навантаження, що надходить; - канальна ємність; P0 - ймовірність того, що всі комунікаційні канали вільні; - інтенсивність звільнення; - інтенсивність вхідного навантаження.

Середній час буферизації tВК для всіх пакетів, що надходять:

де 0 - середній час обслуговування; = y / v - відносне навантаження на канал. Таблиця 1 показує приклад появи часу затримки відповідно до змін параметра інтенсивності вхідного потоку пакетів.

Таблиця 1

Приклад появи часу затримки відповідно до змін параметра

інтенсивності вхідного потоку пакетів

Канальна ємність = 100; параметр часу обслуговування пакетів = 1 с.

Параметр вхідного потоку пакетів, , біт/с |

Ймовірність того, що всі ТК вільні, P0 |

Ймовірність виникнення черги, Pq | Середній час затримки пакетів,

tВК, с.

10 | 4,54 10-5 | 0 | 0

30 | 9,358 10-14 | 0 | 0

70 | 0 | 4,592 10-4 | 1,530 10-5

80 | 0 | 0,019 | 9,823 10-4

90 | 0 | 0,216 | 0,021

Транспортний рівень моделі СТД-ТК.

Втрати інформаційних пакетів Lp у мережі за ознакою їхнього походження розподілені між категоріями втрат А, В і С.

КАТЕГОРІЯ А. Втрати пакетів виникають внаслідок переходу передавального тракту в стан неготовності. Переходу тракту в стани готовності/неготовності визначені в Рекомендації МСЕ G.826.

Інтенсивність втрати пакетів Lp при відмовах каналів:

,

де: = КВП + КСН - ймовірність втрати пакетів категорії А; КСН – коефіцієнт секунд неготовності.

Кількість загублених пакетів:

,

де Vp = (t) · (t2 - t1) загальна кількість переданих бітів, t2, t1 - час початку і кінця спостереження.

Кількість загублених пакетів при перемаршрутизації:

,

,

де = КВП; Vp = (t) · (t2 - t1), t2, t1 - час початку і кінця спостереження.

КАТЕГОРІЯ В. Втрати пакетів виникають внаслідок впливу КфП протягом інтервалів часу, які не перетинаються з SВП і Sн. Ймовірність втрати пакета через фонові помилки:

,

де Lbl – кількість бітів в пакеті.

Уведемо поняття середнього бітового інтервалу між двома суміжними помилками:

= bit /PB,

одержимо розподіл ймовірності поразки блоку однією бітовою помилкою:

F (Lbl) = 1 – exp (- Lbl / ).

Ймовірність поразки блоку довжиною Lbl [біт] трьома бітовими помилками, що еквівалентно ймовірності втрати пакета:

.

КАТЕГОРІЯ С. Втрати пакетів внаслідок перевищення часу очікування в буфері мережового вузла tBM. Ймовірність втрати пакетів через перевищення часу доставки:

.

Загальна ймовірність втрати пакетів у мережі визначається:

,

де PD - ймовірність доставки пакета.

Діагностичний рівень. Коефіцієнт технічної готовності ТК:

КГ = 1 - = 1 – КВП – КСН.

Ймовірність втрати пакета довжиною Lbl від ймовірності бітових помилок у гауссовому каналі:

,

де - функція Лапласа.

Ймовірність бітової помилки в гауссовому каналі:

де Е – енергія сигналу; N0 – спектральна щільність білого шуму.

Інтенсивність викидів пульсуючого трафика, що перевищує смугу перепускання каналів :

,

де Сm - середнє завантаження каналу, Сm ; 2 - дисперсія пульсацій трафіка.

Середня тривалість викиду:

Ймовірність виникнення 100% завантаження каналу:

Pн(с) = 1 – (1 - N(Сm) (Сm)) exp (-N(Сm) с)),

де с - тривалість діагностичного стробу.

Повна ймовірність втрати пакетів на інтервалі стробірування по Категорії С в НІС:

P’LC (с) = Pн(с)PLC

Час TDO затримки пакету у мережі, що працює без відмов ТК:

TDО = 21*,

де * - час затримки в каналі.

Час TDB затримки пакету у мережі з відмовами ТК дорівнює:

TDВ = * (21 + 6 k),

де k – кількість каналів, що відмовили. Теж саме з використанням коефіцієнту готовності ТК:

TDNСR = * (21 + 6(1 – КГ)).

PLR - Packet Lost Rate – ймовірність втрачення пакетів:

,

де NLР – кількість втрачених пакетів; NT - кількість переданих пакетів,

,

де - сумарна інтенсивність трафіка, яка дорівнює:

,

,

де відповідно до Категорій втрат:

,

,

де P0 - ймовірність застати всі канали вільними.

РTD (Packet Transfer Delay) - затримка передачі пакетів:

, , .

SPR (Sustained Packet Rate) – середня швидкість передачі пакетів:

де ЛP – загальна інтенсивність трафіку пакетів у НІС; Xmi – інтенсивність трафіку і-го ТК; k - кількість ТК; М – кількість трафік-контрактів.

PPR (Pick Packet Rate) – максимальна швидкість передачі пакетів:

де ЛPhp – загальна інтенсивність трафіку пакетів високого приоритету у НІС; Xmihp – інтенсивність трафіку високого приоритету і-го ТК; ; Мhp – кількість трафік-контрактів високого приоритету.

Визначення критерію оптимізації ТП діагностування:

ВИЗНАЧЕННЯ 1. Діагностичним стробом у часовій області називається подача через визначений інтервал часу ТSTR на вхід вузькополосной системи TS спеціального тестового сигналу, тривалістю tSTR, з метою одержання і обробки відгуку системи на даний вхідний сигнал. При цьому передача корисних сигналів у системі припиняється під час проходження через систему діагностичного строба.

ВИЗНАЧЕННЯ 2. Діагностичним стробом у частотній області називається безперервна подача на вхід широкополосної системи FS тестового сигналу полосою частот fSTR = FS/k, де передбачено режим зміни частотної полоси тестування з кроком k fSTR через проміжок часу tSTR еквівалентної вузькополосної системи.

Фізичний зміст процедури оптимізації алгоритмів діагностування ТК полягає у визначенні величин щільності тестового сигналу ш і надмірності через параметри діагностичного строба оT СТД ТК, що забезпечує і підтримує задані значення ПЕ НІС. Іншими словами, знайдені за допомогою процедури оптимізації значення ш, оT повинні бути оптимальними з погляду мінімізації надлишкового навантаження на ТК НІС, а також забезпечення найбільшої ефективності застосування СТД НІС.

Вираз для розрахунку надмірності через параметри діагностичного стробу має вигляд:

де В0- – максимальна база сигналу при відсутності тестового впливу; ВT -– база тестового сигналу.

Таким чином, одержавши всі необхідні співвідношення, що описують розмір діагностичного стробу в масштабі інформаційного сигналу і ТК, сформулюємо вираз для критерію ефективності алгоритму діагностування ТК:

min {PLR; PTD} max {SPR; PPR} ; var {ш, оT } ; сonst {v, , , КГ, P0 / PN) .

Визначення основних розрахункових співвідношень.

Для визначення залежності параметрів ш, оT, на ПЕ НІС необхідно одержати розрахункові співвідношення для всіх величин, що впливають на формування конкретних значень ПЕ. Залежність середнього часу очікування пакету в буфері NN від параметрів діагностичного стробу розраховується за допомогою співвідношень:

де

Залежність ймовірності втрати пакета від параметрів діагностичного стробу розраховується за допомогою наступних співвідношень:

де , ,

,, .

Як видно, ймовірність втрати пакетів у мережі не залежить від інтенсивності навантаження, яке надходить до НІС, визначається тільки характеристиками НІС.

Залежність середньої швидкості передачі пакета від параметрів діагностичного стробу:

,

Залежність максимальної швидкості передачі пакета від параметрів діагностичного стробу:

,

В третьому розділі сформульовано і вирішено наступні завдання оптимізації. Визначено вплив ТП діагностування на ПЕ НІС на основі обчислювального алгоритму, до складу якого входить комплекс найбільш значимих діагностичних і структурних параметрів НІС. Блок схема такого алгоритму приведена на рис. 1.

На рис. 2 наведено алгоритм оптимизаційних процедур, заснований на ітераціях характеристик СТД-ТК. Склад ітераційних характеристик, критерій оптимізації й обмеження, що накладаються, визначені вище.

Параметри роботоспроможності каналів зв'язку НІС залежать від стану фізичного середовища передачі сигналу. У сучасних і перспективних ТК НІС функціонують в умовах нерівномірного потоку заявок. Саме тому, характеристики каналів зв'язку НІС становлять значний обсяг діагностичної інформації, використовуваної в процесі технічної експлуатації. Знайдена в результаті оцінювання ребер робоча граф-модель КСОД підтверджує необхідність постійного контролю якості передачі інформації ТК первинної мережі.

У четвертому розділі виконане дослідження ефективності алгоритмів діагностування ТК НІС.

Побудовано статистичні моделі оптимизаційних алгоритмів діагностування ТК НІС; проведено дослідження результатів статистичного моделювання; розроблено інженерні методики і практичні рекомендації для побудови оптимальних алгоритмів діагностування ТК НІС. Результати дослідження показали, що злиття різних інформаційних складових в один загальний цифровий потік породжує проблему забезпечення тих показників ефективності обслуговування, що необхідні різним запитам на передачу. Проведені дослідження показують, що не можна вважати наперед ресурси мережі достатніми для забезпечення заданого рівня якості обслуговування для всіх заявок, що надходять. Тому постійний моніторинг і діагностування стану мережі з метою одержання інформації про те, яким чином забезпечити обслуговування заявок з певними показниками вірогідності і надійності в процесі експлуатації й обслуговування, виконується на основі розробленої структурної схеми СТД-ТК із застосуванням процедури оптимізації алгоритмів діагностування ТК НІС.

Рис. 1. Блок - схема визначення

впливу ТП діагностування

на ПЕ НІС

Рис. 2. Алгоритм оптимизаційних

процедур, заснований на ітераціях

характеристик СТД-ТК

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

1. Виконано аналіз сучасного стану і перспективи розвитку систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів і вимог до них.

2. Розроблено й обґрунтовані ПЕ НІС, які засновані на ієрархічному представленні моделей НІС і СТД-ТК.

3. Розроблено аналітичні розрахункові співвідношення для визначення значень ПЕ НІС в залежності від показників інтенсивностей помилок і відмов ТК НІС. Вимір і обробка показників помилок і відмов ТК є невід'ємною функцією сучасних і перспективних НІС.

4. Розроблено критерій і оптимизаційні процедури, які дозволяють визначати технологічні параметри СТД-ТК, що забезпечують максимальну ефективність застосування алгоритмів діагностування ТК НІС.

5. Розроблено граф-модель ТП діагностування ТК, що описує процес інформаційної взаємодії між об'єктом діагностування ОД і засобами діагностування. Вивчення граф-моделі дозволяє визначити склад і розташування пристроїв подачі і прийому діагностичної інформації, та обсяг діагностичної інформації, що циркулює в НІС при виконанні ТП діагностування ТК НІС.

6. На основі інформаційної моделі ТП діагностування ТК НІС впроваджено поняття діагностичного стробу і визначено розрахункові співвідношення, що дозволяють оцінювати діагностичну надмірність у НІС і щільність діагностичної інформації ТК. Варіації величин діагностичної надмірності і щільності покладені в основу розрахункових оптимизаційних процедур.

7. Проведено експериментальні дослідження з визначенням точності й ефективності розроблених схем, процедур і алгоритмів. Експериментально отримано і досліджено оптимальні параметри діагностичних стробів для різних умов експлуатації НІС: зміна інтенсивностей помилок і відмов ТК, потоку вхідних заявок і звільнення ТК, розмірів інформаційних пакетів і різних типів топологій мережі.

8. На основі отриманих результатів розроблено практичні рекомендації для побудови оптимальних алгоритмів діагностування ТК НІС і інженерні методики розрахунку оптимальних параметрів діагностичних стробів при заданих значеннях ПЕ НІС.

Результати дослідження використовуються в навчальному процесі на кафедрі телекомунікаційних систем і на виробництві, що підтверджується відповідними актами впровадження результатів НДР.

Для моделювання ТК НІС, а також для завдання оптимізації розроблено пакети прикладних програм, виконані мовою Бейсика і пакетах ПЗ "MathCAD" і "Excel". Результати дисертаційного дослідження покладено в основу матеріалів з підготовки до видання нового навчального посібника з діагностування телекомунікаційних систем, який планується до видання під керівництвом д.т.н., проф. В.О. Ігнатова.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

АНОТАЦІЇ

Пенда Ж.-Ж. Діагностування телекомунікаційних каналів надлишкових інформаційних систем. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Національний авіаційний університет, Київ, 2002.

Проведено аналіз стану та особливостей розвитку систем технічного діагностування телекомунікаційних каналів СТД-ТК надлишкових інформаційних систем НІС. Розроблено та обґрунтовано показники ефективності ПЕ НІС для різних ієрархічних рівнів моделі транспортної мережі. Розроблено основні розрахункові співвідношення для визначення значень базових показників ефективності НІС для канального, мережного і транспортного рівнів на основі виміру показників по помилках і відмовам фізичного рівня телекомунікаційних каналів ТК. Обробка діагностичної інформації і вироблення керуючих впливів здійснюється на прикладному рівні СТД-ТК. Визначено критерій і розрахункові співвідношення для процедури оптимізації алгоритмів діагностування ТК НІС. Розроблено граф-модель інформаційної взаємодії в СТД-ТК при проведені діагностування ТК. На основі вивчення обсягу діагностичної інформації, що циркулює в НІС, впроваджено поняття діагностичного стробу і визначено показники діагностичної щільності та надмірності НІС. Варіювання величин діагностичної щільності і надмірності покладено в основу побудови алгоритмів оптимізації технологічних процедур діагностування ТК НІС. Проведено експериментальні дослідження з визначенням точності й ефективності розроблених схем, процедур і алгоритмів. Експериментально отримано і досліджено оптимальні параметри діагностичних стробів для різних умов експлуатації НІС. Розроблено практичні рекомендації для побудови оптимальних алгоритмів діагностування ТК НІС та інженерні методики розрахунку оптимальних параметрів діагностичних стробів за заданим значенням ПЕ НІС.

Результати дослідження використовуються в навчальному процесі на кафедрі телекомунікаційних систем Національного Авіаційного Університету. Методи і результати оптимизаційного моделювання використовуються на виробництві для вивчення ефективності існуючих і перспективних СТД-ТК.

Ключеві слова: інформаційна технологія, діагностування, алгоритм, телекомунікаційний канал, інформаційна система, автоматизована система.

Пенда Ж.-Ж. Диагностирование телекоммуникационных каналов избыточных информационных систем. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Национальный авиационный университет, Киев, 2001.

Проведен анализ состояния и особенностей развития систем технического диагностирования телекоммуникационных каналов СТД-ТК избыточных информационных систем ИИС. Разработаны и обоснованы показатели эффективности ПЭ ИИС для различных иерархических уровней модели транспортной сети. Разработаны основные расчетные соотношения для определения значений базовых показателей эффективности ИИС для канального, сетевого и транспортных уровней на базе измерения показателей по ошибкам и отказам физического уровня телекоммуникационных каналов ТК. Обработка диагностической информации и выработка управляющих воздействий осуществляется на прикладном уровне СТД-ТК. Определены критерий и расчетные соотношения для процедуры оптимизации алгоритмов диагностирования ТК ИИС. Разработана граф-модель информационного взаимодействия в СТД-ТК при проведении диагностирования ТК. На базе изучения объема диагностической информации, циркулирующей в ИИС, введено понятие диагностического строба и определены показатели диагностической плотности и избыточности ИИС. Варьирование величин диагностической плотности и избыточности положено в основу построения алгоритмов оптимизации технологических процедур диагностирования ТК ИИС. Проведены экспериментальные исследования по определению точности и эффективности разработанных схем, процедур и алгоритмов. Экспериментально получены и исследованы оптимальные параметры диагностических стробов для различных условий эксплуатации ИИС. Разработаны практические рекомендации для построения оптимальных алгоритмов диагностирования ТК ИИС и инженерные методики расчета оптимальных параметров диагностических стробов по заданным значениям ПЭ ИИС.

Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре телекоммуникационных систем Национального Авиационного Университета. Методы и результаты оптимизационного моделирования используются на производстве для изучения эффективности существующих и перспективных СТД-ТК.

Ключевые слова: информационная технология, диагностирование, алгоритм, телекоммуникационный канал, информационная система, автоматизированная система.

Penda J.-J. Diagnosis of telecommunication channels for redundancy information systems.

- Manuscript.

Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree for speciality 05.13.06 – Automatized Control Systems and Advanced Information Technologies. – National Aviation University, Kyiv, 2002.

The analysis of the existing and special features development of telecommunication channels (TC) systems of technical diagnosis for redundancy information systems (RIS) was carried out. The RIS factors of efficiency for the different hierarchical transport network models were elaborately detailed. The main correlation ratio to define the RIS TC basic factors of efficiency, in the channel, network and transport levels were determined, using as a basis the measurement of the TC physical level errors and failures factors. The development of the diagnostic information and the control action are determined in the application level of telecommunication channels systems of technical diagnosis. The criteria and the correlation ratio were defined for the RIS TC algorithms of diagnose optimization process. The information interaction graph-model in the TC system of technical diagnosis was determined during the TC diagnosing procedure. On the basis of the diagnosing information volume, inside the redundancy information systems investigation, was introduced the concept of diagnosis strobe, also the index of diagnosing density and RIS redundancy factor were defined. The variation of the index of diagnosing density and RIS redundancy factor size provide the basis for determining the RIS TC technological procedures optimized algorithms. The experimental investigations were done to define the exactness and efficiency of the elaborated schemes, procedures and algorithms. The optimal parameters of diagnosis strobe were found and investigated experimentally under different conditions of the RIS exploitation. Four program modules were scheduled, every one supports the acquisition of the diagnostic redundancy maximum and minimum values for the RIS efficiency factors – minimum packet time delay (PTDmin), minimum packet lost rate (PLRmin), maximum sustained packet rate (SPRmax), maximum peak packet rate (PPRmax) for different values of the login traffic TC size utilization. Experimentally, the optimal and critical size of the RIS diagnostic redundancy boundary parameters were found. The optimum border of diagnostic redundancy corresponds to 75 % of the input traffic TC channel capacity. Within the limits of the given value of channel capacity always exist шopt < шmax and оopt < о,max appropriate to RIS efficiency factors optimum values PTDmin, PLRmin, SPRmax, PPRmax. The critical border of diagnostic redundancy corresponds to 90 % of the input traffic TC channel capacity and is characterized by шopt > шmax > 0 and оopt > о,max  ? 1. At the values of the input traffic TC channel capacity which is more than 90 %, the network redundancy quality is absent, the RIS efficiency factors are considerably worsened. Under the given conditions, the technological processes performance for diagnosing TC, while not interrupting the service become impossible for the input applications.

The simulation results allow for the analyzing of the RIS efficiency factors by variation of the RIS TC technical and operational parameters. On the basis of received results were determined the relations between the efficiency factors (minimum packet time delay (PTDmin), minimum packet lost rate (PLRmin), maximum sustained packet rate (SPRmax), maximum peak packet rate (PPRmax)), and the useful signal specific density, the deallocation intensity of the TC, the TC intensity error second rate factor, the transmitting block size, the TC readiness technical coefficient, pulsing traffic dispersion value, the maximum packet time delay in the network node.

The practical recommendations were elaborated for building the optimal algorithms of diagnosing the RIS TC and the engineering methods to obtain the optimal parameters of diagnosing strobe for specific values of the RIS factors of efficiency.

The results of the following work are used in the studying process in the department of telecommunication systems of the National Aviation University. The methods and the results of the optimal simulation are used in manufacture implementing efficient scrutiny of existing and perspective TC systems of technical diagnosis.

Key words: Information technology, diagnostic, algorithm, telecommunication channel, information system, automatized system.