Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛIДНИЙ ІНСТИТУТ ЗВ'ЯЗКУ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступенякандидата технічних наук

ПІДВИЩЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ СИСТЕМ ЦИКЛОВОЇ І ТАКТОВОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ В ПРИСТРОЯХ ЗВ'ЯЗКУ

05.12.13. - Радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій

МІРТАЛІБОВ ФУРКАД АХМЕДОВИЧ

Київ-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському інституті зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова

Науковий керівник: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор СТЕКЛОВ Василь Купріянович, ректор Київського інституту зв'язку.

Офіційні опоненти: - Заслужений діяч науки і техніки України , доктор технічних наук, професор, ЗАЙЦЕВ Григорій Фролович, провідний науковий співробітник Українського науково-дослідного інституту зв'язку.

- Кандидат технічних наук, МУХІН Олександр Михайлович, директор Київського коледжу зв'язку.

Провідна організація - ВАТ Науково-виробниче підприємство “Сатурн“, Держкомітету промислової політики України (м. Київ)

Захист відбудеться “22” грудня 2000 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К.26. 849.01 при Українському науково-дослідному інституті зв'язку, за адресою: 03110, м. Київ, вул. Солом'янська, 13.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського науково-дослідного інституту зв'язку.

Автореферат розіслано “21”_листопада 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради МИХАЙЛОВ В.Ф.

Мірталібов Ф.А. Підвищення показників якості систем циклової і тактової синхронізації в пристроях зв'язку. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.13 - радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій.

Український науково-дослідний інститут зв'язку. Київ 2000.

Дисертація присвячена розробці і дослідженню систем циклової і тактової синхронізації, які використовуються у цифрових системах автоматичної комутації та цифрових систем передачі інформації.

У роботі, за результатами статистичної обробки даних, визначено причину збоїв роботи циклової і тактової синхронізації, що призводять до втрат викликів ЕАТС. Проведено аналіз показників якості ЦСП і розглянуті шляхи підвищення показників якості роботи ЦСП.

Вирішено задачу синтезу структури синхросигналу циклової і надциклової синхронізації для ІКМ апаратури. Розроблено методику синтезу завадостійких структур синхросигналу за критерієм мінімуму можливості помилкового виділення синхросигналу. Запропоновано методику вибору синхросигналу, для якого можливість його помилкового виділення на стиках, що включають частину структури синхросигналу і частину інформаційних повідомлень, дорівнює нулю. Розроблено алгоритм і програму розрахунку на ЕОМ оптимальних структур синхросигналу. Запропоновано структурну схему алгоритму обчислення оптималь-ної структури синхросигналу. Розроблено методику синтезу оптимального числа символів синхросигналу за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи ІКМ апаратури. В результаті синтезу проведено оцінку впливу розрядності символів математичного очікування часу пошуку синфазної роботи. Розглянуто методику вибору символів синхросигналу, що забезпечують мінімум математичного очікування часу пошуку синфазного положення за циклами при фіксованих значеннях інформаційних символів, при одно-, дво- і триразовому виділенні структури синхросигналу в повідомленні довжиною (n+k) символів. Доведено, що збільшення кратності виділення синхросигналу несуттєво залежить від математичного очікування часу пошуку синфазної роботи. Запропоновано цифрову систему тактової синхронізації (ЦСТС) для цифрових комутаційних систем. Виконано аналіз ЦСТС шляхом моделювання на ЕОМ. Зроблено оцінку показників якості ЦСТС, що складається із системи автоматичного керування частотою і фазою.

Наукові результати дисертаційної роботи впроваджені в науково-дослідних роботи Київського інституту зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова, а також використовуються в навчальному процесі.

Ключові слова: синхронізація, керування, зв'язок, точність, швидкодія, корекція.

Мирталибов Ф.А. Повышение показателей качества систем цикловой и тактовой синхронизации в устройствах связи. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.13 - радиотехнические устройства и средства телекоммуникации.

Украинский научно-исследовательский институт связи. Киев, 2000.

Диссертация посвящена разработке и исследованию систем цикловой и тактовой синхронизации, используемых в цифровых системах автоматической коммутации. По результатам статистической обработки данных, определена причина сбоев работы систем цикловой и тактовой синхронизации, приводящие к потерям вызовов в электронных АТС. Получены данные о возникающих ошибках на межстанционных связях (МСС) (АТС-253, 460, 563 Киевской городской телефонной сети связи). Проанализированы гистограммы и определены причины сбоев систем цикловой и тактовой синхронизации. Определены показатели работы системы, в качестве которых выбраны время передачи информации и отношение количества достоверно принятой информации к переданной. Рассматривается влияние таких параметров, как плотность вероятности ошибки и длительность процесса фазирования комплектов приёмо-передающей аппаратуры, на качество работы систем цикловой и тактовой синхронизации. Предложена методика синтеза структуры и числа символов синхросигнала для системы циклового фазирования, используемых в цифровых системах коммутации. Методика синтеза структур синхросигнала для цикловой синхронизации выполнена по критерию минимума вероятности ложного выделения синхросигнала в сообщении. Получено выражение вероятности ложного выделения синхросигнала, которое зависит от числа информационных символов n, количества символов k, входящих в синхросигнал со структурой S, номера группы j и числа информационных символов i, входящих в структуру синхросигнала. Разработаны необходимые условия для выбора структур синхросигнала и эквивалентные неравенства, обеспечивающие минимум вероятности ложного выделения синхросигнала из сообщения. Предложены алгоритм и программа синтеза помехоустойчивых структур S синхросигнала на ЭВМ для k=38 символов при наличии помех в канале связи.

Произведена оценка влияния количества разрядов синхросигнала на математическое ожидание времени поиска синфазной работы. Предложена методика выбора числа символов синхросигнала, обеспечивающих минимум математического ожидания времени поиска синфазного положения по циклам при фиксированных значениях информационных символов. Получено выражение математического ожидания времени поиска синфазной работы для системы цикловой синхронизации, обеспечивающее минимум времени поиска синфазной работы системы при одно-, двух- и трехкратном выделениях синхросигнала, которое состоит из двух составляющих, одна из них - это среднее время поиска синфазного положения при вероятности сбоя Р_сб=0, т.е. среднее время потери информации при первоначальном вхождении в синфазную работу системы; вторая составляющая - это среднее время поиска синфазного положения при вероятности сбоя Р_сб0, т.е. среднее время приёма ложной информации. Составлены алгоритм и программа для вычисления математического ожидания времени поиска синфазной работы системы синхронизации. Показано, что математическое ожидание времени поиска синфазного положения приёмо-передающей аппаратуры ЦСП для фиксированных значений n имеет экстремальные точки. Значения числа символов синхросигнала k, обеспечивающих минимум математического ожидания времени поиска синфазной работы соответствует оптимальному числу символов синхросигнала.

Предложена цифровая система тактовой синхронизации (ЦСТС) для систем цифровой коммутации, где в замкнутом контуре управления используется ЭВМ. Проведен анализ динамических и статических характеристик системы. Предложенная ЦСТС представляет собою комбинацию двух замкнутых контуров управления, т.е. в начале ЦСТС обеспечивает согласование частот входного и выходного сигналов, как цифровая система автоматической подстройки частоты до значения , затем переключается на систему фазовой автоподстройки частоты.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс и в научно-технические разработки Киевского института связи, которые нашли практическое применение на местных городских телефонных сетях.

Ключевые слова: синхронизация, управление, связь, точность, быстродействие, коррекция.

Mirtalibov F.A.

The increase of the quantitative indices of frame and time synchronization systems in couplers.-Manuscript.

The dissertation for the submitting thesis for scientific degree of the Candidate of technical sciense of 05.12.13 specialty - radio-engineering devices and means of telecommunications.

The Ukrainian Research Institute of Communication. Kiev, 2000.

The dissertation is devoted to the development and research of cycle and clock synchronization systems used in digital automatic switching systems. As to the results of statistical data processing, the reason of PDC operation failures learning to EATS calls losses is determined. The analysis of PDS quality parameters increase are considered.

The task of the synchrosignal structure synthesis of cycle and overcycle synchronization for the PCM equipment is solved. The technique of synchrosignal noiseproof structures synthesis according criterion of minimum probability of false synchrosignal choice is developed. The probability of false allocation on joints including a part of structure synchrosignal and a part of the information messages is equal to zero.

The algorithm and the program of calculating the optimum structures of synchrosignal on the COMPUTER is developed. The structural diagram of the algorithm calculation of the optimum structure of the synchrosignal is suggested. The technique of the synthesis of the optimum number of symbols for the synchrosignal according to the criterion of a minimum mathematical time expectation of the syn-phase search of the PCM equipment operation is developed. As a result of the synthesis the estimation of the influence of the word length of symbols on the mathematical expectation of the search time of syn-phase operation is carried out. The technique of a choosing of synchronization symbols ensuring a minimum mathematical expectation of the search time of syn-phase situation as to the cycles is considered at the fixed meanings of information symbols at one-, two-, and three- multiple allocations of synchrosignal structure in the message of (n+k) symbols. The increase of multiple allocation synchrosignal does not depend on mathematical time expectation of search syn-phase operation is shown. The digital clock synchronization system for digital switching systems is offered. The analysis of digital clock synchronization system is considered by modeling on the COMPUTER. The estimation of digital clock synchronization system quality parameters, which consists of frequency automatic control system and frequency phase control, is made.

The scientific results of the dissertation are introduced in research works of the National Telecom of The Kyiv institute of communication of the Ukrainian state academy of communication named affor A.S.Popov and are also introduced into the educational pro-cess.

Key words: synchronization, control, communication, accuracy, correlation, high speed.

Загальна характеристика роботи

цифровий комутація синхронізація

Актуальність теми і стан питання. Прискорений розвиток сучасних місцевих мереж зв'язку України призвів до необхідності корінних змін у практиці проектування, будівництва й експлуатації мереж зв'язку, що послужило підвищенням вимог до їхньої організації. Сучасні мережі зв'язку будуються на базі цифрових систем передачі (ЦСП) і систем комутації (СК), які повинні мати легко керовану структуру. Ці системи виконують такі функції: суміщають апаратуру різних фірм-виробників мережі, передачу і переключення потоків інформації різної щільності, запровадження і виділення потоків у пунктах призначення, контроль якості і тарифікації відповідно до якісно-технічного надання послуг користувачам зв'язку. Для забезпечення вище перерахованих функцій ЦСП і СК необхідна чітка синхронізація обох напівкомплектів ІКМ апаратури. Синхронізація забезпечує дві умови інформаційного обміну між користувачами:

безперервність - середні значення швидкості передачі інформації у пов'язаних кінцевих пристроях однакові;

цілісність - інформаційні блоки в приймальному кінцевому пристрої повинні надходити в тій же послідовності, у якій вони посилались з кінцевого передавального пристрою.

З вище викладеного випливає, що до підвищення точності і швидкодії системи синхронізації ЦСП ставляться високі вимоги. Тому вирішення задачі підвищення точності і швидкодії систем синхронізації ЦСП, викладене в дисертаційній роботі, є актуальним.

З швидким розвитком цифрових комутаційних систем і засобів передачі інформації підвищилася важливість синхронізації ЦСП з часовим розподілом каналів. Синхронізація є засобом, що дозволяє різноманітному устаткуванню мереж зв'язку працювати з однаковою середньою швидкістю. Для передачі в цифровому вигляді інформація перетворюється в дискретні імпульси. При передачі цих імпульсів лініями зв'язку і через мережні вузли все устаткування повинно бути синхронізовано. Синхронізація мереж зв'язку забезпечується трьома рівнями: за бітами, тактами і циклами. Синхронізація за бітами вимагає, щоб передавальна та приймальна станції працювали з однаковою швидкістю. Внаслідок цього не відбувається помилковий прийом бітів. Приймач одержує синхроімпульси часу з вхідної лінії цифрового потоку інформації. Збій синхронізації за бітами призводить до різних проблем, типу джиттера.

Вирішення задач синхронізації за бітами, тактами і циклами, спрямованих на підвищення швидкодії і точності роботи цих пристроїв, присвячено багато робіт українських і закордонних учених. Розвиток теорії систем синхронізації пов'язаний з роботами таких учених як Капранов М.В., Шахгільдіян В.В., Коновалов Г.В., Стеклов В.К., Зайцев Г.Ф., Шмалій Ю.С., Бірюков В.Л., Савчук О.В., Колтунов М.Н., Зільберг В.В., Мартинов Є.М., Дж. Бєлламі і ін.

У відомих наукових роботах вирішуються задачі поліпшення показників якості систем синхронізації. Отримані певні результати дозволяють покращити якість роботи системи. У класі систем синхронізації за тактами, з принципом керування за відхиленням збільшення коефіціента підсилення системи в розімкненому стані веде до підвищення точності в усталеному режимі. Проте це веде до збільшення тривалості перехідного процесу і до зменшення запасу стійкості. Більш істотні результати досягнуті в класі комбінованих систем і систем із диференціальними зв'язками, коли використання розімкнутих компенсаційних каналів дозволяє підвищити точність в усталених і перехідних режимах без втрати стійкості замкненого контуру керування системи.

Відомо, що в цикловій синхронізації, щоб розпізнати початок циклу на початку або наприкінці циклу передається синхросигнал. Сформований синхросигнал, (введений у лінійний сигнал) збільшує ємність системи і погіршує якість передачі інформації каналів зв'язку. При зменшенні числа символів синхросигналу відбувається збільшення часу відновлення синхронної роботи системи в результаті впливу завад у каналі зв'язку. Число символів синхросигналу може бути зменшене шляхом оптимального вибору структури синхросигналу без збільшення числа символів інформаційної частини сигналу, що призводить до зменшення часу відновлення синхронної роботи системи. У відомих наукових роботах розглянуті способи зменшення часу відновлення синхронної роботи циклової синхронізації. Проте запропоновані методи зменшення часу відновлення синфазної роботи є складними і трудомісткими для рішення інженерних задач.

До теперішнього часу в достатньому обсязі не розроблені і не досліджені системи тактової і циклової синхронізації.

Отже, проблеми цифрових систем циклової і тактової синхронізації досліджені недостатньо для вирішення інженерних задач. Не вирішена задача підвищення показників якості систем циклової і тактової синхронізації в пристроях зв'язку.

Як випливає з вищевикладеного, багато важливих задач, що сприяють вирішенню підвищення показників якості систем циклової і тактової синхронізації залишаються на рівні проблем.

Метою дисертаційної роботи є розробка і дослідження систем циклової і тактової синхронізації, що забезпечують високу точність і швидкодію. При цьому вирішуються наступні задачі:

шляхом обробки статистичних даних визначаються причини збою роботи ЦСП і СК, що призводять до зниження показників якості ЦСП;

аналізується вплив завад каналу зв'язку на ефективність ЦСП. Дано оцінку математичного очікування часу пошуку синфазної роботи системи синхронізації;

проводиться розробка інженерного методу вибору оптимальних структур синхросигналу за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення синхросигналу переданого повідомлення;

розробка алгоритму і програми розрахунку на ЕОМ оптимальних структур синхросигналу;

розробка методики синтезу символів синхросигналу за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку системи циклової синхронізації;

запропоновано алгоритм синтезу оптимального числа символів синхросигналу для ЦСП з часовим розподілом каналів;

розробка цифрової системи тактової синхронізації для цифрових СК і аналіз останніх шляхом моделювання на ЕОМ;

розробка алгоритму і програми дослідження цифрових систем тактової синхронізації на ЕОМ;

розробка синхронізатора для цифрової системи комутації типу МТ-20/25.

Методи дослідження. При розробці і дослідженні систем циклової і тактової синхронізації використані методи: математичної статистики; теорії імовірності і теорії помилок; оптимального керування; теорії автоматичного керування; дискретне перетворення Лапласа; теорії інваріантості; моделювання на ЕОМ.

Наукова новизна. Наукова новизна результатів дисертаційної роботи полягає в розробці:

інженерного методу вибору оптимальної структури синхросигналу для циклової синхро-нізації за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення при відсутності і при наявності завад у каналі зв'язку;

еквівалентних нерівностей, що забезпечують достатні умови вибору оптимальних структур синхросигналу для циклової синхронізації ІКМ апаратури;

алгоритму дослідження структур синхросигналу для циклової синхронізації на ЕОМ;

методики синтезу символів синхросигналу для циклової синхронізації за критерієм міні-муму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи апаратури ІКМ;

методики синтезу символів структури синхросигналу за критерієм мінімуму математич-ного очікування часу пошуку синфазної роботи систем циклової синхронізації при одно-, дво- і триразовому виділеннях і порівняльній оцінці останніх;

нової структури дослідження цифрових систем тактової синхронізації шляхом моделюван-ня на ЕОМ;

синхронізатора для комутаційної системи МТ-20/25.

Вірогідність наукових результатів, висновків і рекомендацій обгрунтована результатами експериментальних досліджень і моделювання на ЕОМ.

Апробація роботи. Основні теоретичні і практичні результати роботи доповідались на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу і наукових співробітників Київського інституту зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова (1998-2000 рр); на НТК “Сучасні проблеми телекомунікації” - м. Львів, 1996 р.; на міжнародних НТК Українського науково-дослідного інституту радіомовлення і телебачення - м. Одеса, Укртелеком-97, Укртелеком-98, Укртелеком-99; на ювілейній міжнародній науково-практичній конференції “Перспективи розвитку первинної мережі зв'язку України” - м. Київ, 1998 р.; на ювілейній міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні і майбутні інформаційні технології України” - м. Київ, 2000 р.

Реалізація результатів роботи. Тема дисертаційної роботи безпосередньо повязана з виконанням програми розвитку зв'язку України, відноситься до розробок систем синхронізації мереж зв'язку, що проводяться в Київському інституті зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова. Результати дисертаційної роботи знайшли застосування в держбюджетних і госпдоговірних науково-дослідних роботах, які проводяться на кафедрах передачі дискретних повідомлень і автоматичного електрозв'язку Київського інституту зв'язку УДАЗ ім. О.С. Попова. Розроблений синхронізатор за госпдоговором для АТС типу МТ-20/25, встановлений на АТС-250, забезпечує синхронізацію з ОПТС-246 - 246 електронних трактів, ОПТС-460 - 167 трактів, ОПТС-563 - 183 електронних тракти. Рекомендований до впровадження на всіх АТС типу МТ-20/25 м. Києва. Теоретичні і практичні положення дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі КІЗ УДАЗ ім. О.С. Попова.

Особистий внесок автора. У дисертаційній роботі особисто автором проведені дослідження:

аналіз структур синхросигналу для циклової синхронізації ЦСП за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення синхросигналу;

синтез числа символів структури синхросигналу для циклової синхронізації ЦСП за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи для одно-, дво- і триразового виділення синхросигналу з цифрового потоку n + k. ;

цифрових систем тактової синхронізації на підставі теорії систем автоматичного регулювання.

У співавторстві зі співробітниками НАЦ-ТЕЛЕКОМ Київського інституту зв'язку УДАЗ ім. О.С. Попова проведене експериментальне дослідження синхронізатора для АТС типу МТ-20/25.

Публікації. На тему дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць і один навчальний посібник.

Обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 271 с. машинописного тексту, у тому числі містить 67 с. рисунків і таблиць, 54 с. додатків і 8 с. списку літератури.

Основні тези, які виносяться на захист:

Розробка інженерного методу синтезу структур синхросигналу з часовим ущільненням за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення синхросигналу без завад для циклової синхронізації, а також при наявності завад у каналі зв'язку.

Розробка еквівалентних нерівностей, що забезпечують достатні умови вибору оптимальних структур синхросигналу для циклової синхронізації ІКМ апаратури.

Розробка алгоритму і програми синтезу структур синхросигналу на ЕОМ.

Розробка методики синтезу символів структури синхросигналу за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи системи циклової синхронізації при одно-, дво- і триразовому виділеннях синхросигналу.

Розробка нової структури цифрової системи тактової синхронізації та її дослідження.

Зміст роботи

В вступі обгрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі дослідження, перераховано основні наукові результати дисертації, викладено їх стислу характеристику.

У першій главі розглянуто телефонну мережу зв'язку України, в якій широке застосування одержали системи цифрової комутації (СК), такі як EWSD, Alcatel 1000 E-10, 5ESS і ін. Цифрові ЕАТС будуються з великою ємністю, тому є можливість організувати в них практично будь-яку необхідну кількість напрямків на мережі зв'язку за допомогою цифрових систем передачі (ЦСП). Це дає змогу будувати значні МСЗ без вузлів з посиленими міжстанційними зв'язками. У міжстанційному зв'язку в якості систем передачі інформації використовується ІКМ апаратура. Від якості роботи цієї апаратури істотно залежить ефективність використання СК.

Приділено увагу проблемі підвищення показників якості ЦСП. З цією метою зібрано статистичні дані про виникаючі помилки на МСЗ (АТС-253, 460, 563 Київської міської телефонної мережі зв'язку). Отримані дані були оброблені таким чином:

- проведено відбір основних вихідних даних від несуттєвих, допоміжних;

- проведено вибірку збоїв з ідентичним кодом помилок методом фільтрації вихідних даних;

проведено підрахунок помилок за період з 21.07 по 15.09.1999 р. та з 01.09 по 29.09.1999 р.;

зроблено підрахунок тривалості збоїв МСЗ;

побудовано гістограми збоїв і тривалості збоїв роботи ЦСП в залежності від коду помилок, які наведені на рис.1 і рис.2 відповідно.



Рис. 1. Гістограма кількості збоїв від коду помилок

Рис. 2. Тривалість збоїв у залежності від коду помилок

Аналіз вищенаведених графіків показує, що "Індикація втрати зверхциклової синхронізації ІКМ IRM" (код 539), "Індикація дистанційного сигналу тривоги на ІКМ IRM" (код 541), "Прийом є недоступним на ІКМ-лінії" (код 544), "Передача є недоступною на ІКМ-лінії" (код 545) - це найбільш типові аварійні повідомлення.

За аналізом їх тривалості зроблено висновок, що основними збоями, які впливають на якість і надійність зв'язку є: індикація втрати дистанційної зверхциклової синхронізації ІКМ IRM (код 539); неприйнятна якість під час прийому на ІКМ IRM (код 543); індикація дистанційного сигналу тривоги на ІКМ IRM (код 541); втрата локальної зверхциклової синхронізації ІКМ IRM (код 538).

Інші несправності МСЗ є досить рідкісними, що і пояснюється специфікою генерації цих повідомлень.

Причинами, що викликають появу зазначених вище відмов і збоїв можуть бути: "тремтіння" частоти генераторів тактових імпульсів; спрацювання системи зверхциклової синхронізації за помилковою синхрогрупою; підвищення рівня завад у лінії зв'язку; зміщення характеристик ліній зв'язку.

Також проведено оцінку якості устаткування ЦСП, використовуваного у МСЗ за середньою кількістю відмов:

, (1)

де n_i - середня кількість відмов і-го виду устаткування ЦСП одного ІКМ-тракту за добу; С_і - кількість відмов і-го виду устаткування ЦСП; N_і - кількість ІКМ-трактів, організованих на базі і-го виду устаткування ЦСП; Т_Д - кількість днів досліджуваного періоду.

Визначено кількість відмов і час простою ІКМ-трактів у залежності від виду устаткування. Оцінено вплив довжини ІКМ-тракту на якість роботи системи.

За показники якості роботи ЦСП обрано ефективність системи, що оцінюється часом Т передачі інформації і відношенням кількості вірогідно прийнятої інформації до переданої, тобто:

Е = f (T, ). (2)

Серед технічних параметрів ЦСП є такі показники, що безпосередньо і в значній мірі впливають на ефективність ЦСП, є аргументами таких показників, а саме:

{T, } = f[N, V, P(t), t_фаз],



де N - кількість двійкових символів у циклі; V - швидкість передачі інформації;

Р(t)- щільність імовірості помилки; t_фаз - тривалість процесу фазування комплектів ЦСП.

У роботі розглянуто вплив таких параметрів, як P(t) і t_фаз приймально-передавальної апаратури, на якість роботи ЦСП.

Запропоновано методику синтезу структури і числа символів синхросигналу для циклового фазування ЦСП, використовуваних у цифрових комутаційних системах.

В другій главі пропонується методика вибору структури синхросигналу циклової синхронізації для ІКМ - апаратури, за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення синхросигналу. Відомо, щоб забезпечити синхронну роботу ІКМ - апаратури за циклами, необхідно разом з інформаційним сигналом у циклі передачі передавати синхросигнал зі структурою S. Структура S синхросигналу за своїми властивостями повинна відрізнятися від інформаційних символів відомою статистичною особливістю, яка полягає в періодичності появи в циклі передачі.

У процесі пошуку синхросигналу зі структурою S системою синхронізації можливе розпізнання помилкових синхросигналів зі структурою S у переданому повідомленні. Так як кожна реєстрація помилкової синхрогрупи призводить до збільшення часу пошуку, тому бажано вибирати структуру S синхросигналу таким чином, щоб середній інтервал часу між двома помилковими синхрогрупами був максимальним. Структуру сигналу переданого ЦСП з часовим поділом каналу представлено на рис. 3.



Рис.3. Структура сигналу переданого ЦСП з часовим поділом каналу

При пошуку синхронного стану приймач робить контрольні випробування груп символів зони випадкового сигналу та зони перекриття. У зоні випадкового сигналу контролю піддаються тільки випадкові інформаційні символи, а в зоні перекриття - група випадкових інформаційних символів і частина символів синхросигналу S. У даній главі запропоновано методику вибору завадостійких структур S синхросигналу, а також алгоритм розрахунку, зручний для інженерних задач, використовуваних при розробці і проектуванні пристроїв циклової синхронізації ІКМ-апаратури.

У роботі за критерієм мінімуму імовірності помилкового виділення синхросигналу отримано вираз, що визначає імовірність Р_П помилкового виділення синхросигналу зі структурою S із повідомлення довжиною (n +k ) символів:

, (3)

де - округлюється до найближчого цілого числа.

З виразу (3) випливає, що імовірність помилкового синхросигналу зі структурою S залежить від числа інформаційних символів n , кількості символів, котрі входять у синхросигнал k зі структурою S, номера групи j і числа інформаційних символів, які входять у структуру синхросигналу. Показано, що Р_П для старшої групи j завжди менше, ніж для молодшої. Тому, коли j=k, то структура S синхросигналу вважається оптимальною, тобто:

= (4)

З урахуванням рівності (4) запропоновано методику вибору структури S синхросигналу, визначені необхідні умови для k=310 і j=19 груп та визначені еквівалентні нерівності, які забезпечують необхідні умови, щоб структура S входила в j-ю групу. Розроблено алгоритм синтезу оптимальних структур S синхросигналу для k=39. Зроблено оцінку завадостійких структур синхросигналу за критерієм мінімуму її помилкового виділення при наявності завад у каналі зв'язку.

Використовуючи запропоновану методику синтезу, вибирається оптимальна структура синхросигналу для будь-яких значень k>0 для каналу з будь-якою імовірністю Р_Е спотворення символів у синхросигналі. З врахуванням запропонованої методики вибору оптимальної структури синхросигналу дана порівняльна оцінка структур синхросигналу апаратури ІКМ-30-4 та ІКМ-120.

У третій главі вирішується задача синтезу числа символів синхросигналу зі структурою S за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи системи циклової синхронізації. Синтез системи циклової синхронізації проводиться для одно-, дво- і триразового (тобто m=1, m=2 і m=3) виділення синхросигналу зі структурою S з повідомлення довжиною (n+k) і пошук синфазного положення відновлюється при однократному збою синфазной роботи. Запропоновано програму реалізації синтезу числа символів синхросигналу зі структурою S.

Сутність методики синтезу впливу числа символів синхросигналу на математичне очікування часу пошуку полягає в наступному: при фіксованих значеннях числа символів синхросигналу визначається час пошуку синфазного положення M_k,j приймального пристрою відносно передавального пристрою, для кожного моменту часу. Передбачається, що події M_k,j рівноімовірні, визначається математичне очікування M(t) часу пошуку синфазного положення приймально-передавальної апаратури, тобто:

,(5)

де значення k, що забезпечує мінімум виразу (5) є оптимальним числом символів синхросигналу зі структурою S для n інформаційних символів.

У роботі отримані вирази для математичного очікування часу пошуку синфазної роботи ІКМ-апаратури одно-, дво- і триразового (тобто m=1, m=2 і m=3) виділення синхросигналу зі структурою S з повідомлення довжиною (n+k) символів

при m=1

(6)

Значення Р_k і q_k визначаються з виразу

і ,

за значеннями n і k.

при m=2



,(7)

де ;

;

.

при m=3

,(8)

де

;

;

.

Математичне очікування часу пошуку синфазної роботи апаратури ІКМ складається з двох складових. Одна з них - це середній час пошуку синфазного положення при імовірності збою Р_зб = 0, тобто середній час втрати інформації при початковому входженні в синфазну роботу, друга складова цих виразів - це середній час пошуку синфазного положення при імовірності збою Р_зб 0, тобто середній час прийому помилкової інформації. Складено програму для розрахунку М(t) на ЕОМ і побудовані графіки для k=120 символів.

Показано, що математичне очікування часу пошуку синфазного положення приймально-передавальної апаратури ЦСП для фіксованих значень n має екстремальні точки. Значення k - символів, що забезпечує мінімум, М(t) відповідає оптимальному числу символів синхросигналу.

У четвертій главі вирішується задача розробки і дослідження цифрових систем тактової синхронізації (ЦСТС) для цифрових систем комутації. Одним з основних питань при побудові цифрових мереж з ЦСК є синхронізація переданих і комутованих сигналів. Безпомилковий прийом інформації при комутації ІКМ-трактів можливий при однакових швидкостях роботи тактових генераторів передавальних і приймальних пристроїв. Крім того, необхідність синфазної роботи ЦСП зумовлена тим, що при виділенні тактової частоти з надходжуваного цифрового потоку на вході системи тактової синхронізації при регенерації виникають фазові спотворення. Зі збільшенням числа мережних елементів фазові спотворення накопичуються, отже, зростає дисперсія фазових спотворень, що призводить до помилкового прийому інформації.

У даній главі запропоновано ЦСТС для ЦСК і проаналізовано динамічні та статичні характеристики системи.

Запропонована ЦСТС складається з комбінації двох замкнених систем керування, тобто на початку ЦСТС забезпечує погодження частот вхідного і вихідного сигналів, як цифрова система автоматичного підстроювання частоти, що працює до величини різниці частот f 0,5 Гц, потім ЦСТС переключається і надалі проводиться підстроювання частот вхідного і вихідного сигналів (як у цифровій системі фазової синхронізації). В даній ЦСТС у замкненому контурі використана ЕОМ, яка працює відповідно до розробленого алгоритму функціонування системи.

Розроблена ЦСТС забезпечує: одночасне виділення несучої частоти з трьох лінійних ІКМ-трактів ЦСП; вибір тракту за якісними показниками, котрі містять у собі: наявність номінального 2 Мбіт потоку; оцінку граничного відхилення несучої частоти 2 Мбіт потоку від номінального; оцінку стабільності несучої частоти каналу.

Виконано аналіз роботи ЦСТС, отримано вираз для керуючого сигналу підстроювання частоти генератора тобто:

,

де N_i - керуюче число символів на вході; N_i-1 - попереднє значення числа символів на вході; n₄ - кількість відліків для виміру частоти ГУН на 4 Гц; f_ТРК- частота тракту; f_ГУН - частота ГУН.

Підстроювання частоти ГУН проводиться циклічно з періодом 1с , доти, поки не буде виконана умова f 0,5 Гц, після чого включається в роботу система фазового автопідстроювання частоти.

В роботі отримане рівняння помилки ФАП ЦСТС в операторній формі, яка має вигляд:

Для підвищення стабільності роботи цифрової системи комутації типу МТ-20/25 у КІЗ УДАЗ ім. О.С.Попова було виконано госпдоговірну роботу на базі розробленої моделі ЦСТС.

Результати дослідження ЦСТС для ЦСК типу МТ-20/25 на ЕОМ підтвердили працездатність та високі показники якості розробленої ЦСТС.

Висновки

Сукупність наукових положень, сформульованих і обгрунтованих у дисертаційній роботі, визначає рішення наукової задачі підвищення основних показників якості систем циклової і тактової синхронізації з часовим поділом каналів, оптимізації структури і числа символів синхросигналу зі структурою S для циклової синхронізації, а також розробки і дослідження ЦСТС.

Основними результатами дисертаційної роботи є розробка інженерного методу синтезу оптимальних структур і числа символів синхросигналу зі структурою S для циклової системи і системи тактової синхронізації для цифрових систем комутації.

У дисертації отримано такі теоретичні і практичні результати:

1. За результатами обробки статистичних даних на РАТС м. Києва визначено причину збоїв ЦСП працюючих МСЗ цифрових систем комутації, основними з яких є: індикація втрати дистанційної синхронізації і зверхциклової синхронізації; неприйнятна якість під час прийому ІКМ-сигналу; втрати локальної зверхциклової синхронізації.

2. Запропоновано інженерний метод синтезу структури S синхросигналу для циклової синхронізації ЦСП з часовим поділом каналів за критерієм мінімуму ймовірності помилкового виділення структури S синхросигналу.

3. Показано, що оптимальна структура синхросигналу має мінімум імовірності помилкового виділення синхросигналу при Р_П | _{j = k} = Р_{П min}.

4. Розроблено алгоритм і програму розрахунку на ЕОМ оптимальних структур синхросигналу для ЦСП. За запропонованою методикою було зроблено порівняльну оцінку структур S синхросигналу апаратури ІКМ-30-4 та ІКМ-120.

5. Запропоновано методику синтезу числа символів синхросигналу зі структурою S циклової синхронізації з часовим поділом каналів за критерієм мінімуму математичного очікування часу пошуку синфазної роботи апаратури ІКМ.

6. Розроблено програму обчислення значення математичного очікування часу пошуку синфазної роботи апаратури при одно-, дво- і триразовому виділенні синхросигналу. Показано, що збільшення кратності виділення синхросигналу з повідомлення довжиною (n+k) символів несуттєво впливає на математичне очікування часу пошуку синфазної роботи ІКМ-апаратури.

7. Розроблено структуру цифрової системи тактової синхронізації для цифрових систем комутації, в яких у замкненому контурі керування використовується мікро-ЕОМ з програмним керуванням. Запропоновано алгоритм дослідження цифрових систем тактової синхронізації.

8. Розроблено цифрову систему тактової синхронізації для комутаційної системи типу МТ-20/25, яку впроваджено на телефонній мережі Київської дирекції “Укртелекому”.

9. Наукові результати дисертаційної роботи впроваджено в науково-дослідних роботах Київського інституту зв'язку УДАЗ ім. О.С. Попова, а також використовуються в навчальному процесі Київського інституту зв'язку.

За матеріалами дисертації опубліковані такі основні наукові праці

1. Мирталибов Ф.А. Инженерный метод анализа помехоустойчивых структур синхросигнала для систем синхронизации сетей связи.- Сб. "Информатика и связь", №1, Одесса, 1996 - C. 223-227.

2. Стеклов В.К., Мирталибов Ф.А. Оценка эффективности цифровых систем передачи по достоверно принятой информации приёмным устройством.-Труды МНТК “Укртелеком - 97”, 1997 - C. 346 - 348.

3. Мирталибов Ф.А. Анализ оптимальности числа символов синхросигнала используемой в аппаратуре ИКМ - 30 - 4. - Труды УНИИРТ, № 4(16), 1998 - С.65-67.

4. Стеклов В.К., Мирталибов Ф.А. Анализ систем тактовой синхронизации.- Труды УНИИРТ, 4(16), 1998 - С.62-64.

5. Кузнеченкова С.В., Мирталибов Ф.А. Некоторые требования к построению и синхронизации цифровых сетей связи.- Труды УНИИРТ, № 4(16), 1998 -С.84-86.

6. Мирталибов Ф.А. Статистические исследования ошибок, возникающих на МСС ГТС.- Праці УНДІРТ, 4(20), 1999 - С. 42-44.

7. Мирталибов Ф.А. Синтез числа символов синхросигнала трактов систем с временным уплотнением.- Труды IV Международной НТК по телекоммуникациям, 1999 - С. 588-591.

8. Дробик О.В., Мірталібов Ф.А., Костик Б.Я. Застосування фазового автоматичного підстроювання частоти для синхронізації комутаційної системи МТ - 20/25 із сучасними цифровими АТС.- “Зв'язок” №5, 2000 - С.56-58.

9. Мирталибов Ф.А. Анализ сбоев связи в цифровых коммутационных системах, возникающих в МСС ГТС.// Матеріали доповідей учасників Ювілейної Міжнародної науково-практичної конференції “Сучасні і майбутні інформаційні технології України”- Київ, 2000 - С.100-101.

10. Стеклов В.К., Мирталибов Ф.А. Оценка эффективности цифровых систем передачи информации. Деп. ГНТБ Украины, № 1536, Укр-96, 1996 - 13 с.

11. Мирталибов Ф.А., Кузнеченкова С.В. Анализ влияния числа символов синхросигнала на время поиска синфазной работы приёмо-передающей аппаратуры ИКМ. Деп. ГНТБ Украины, № 846, Укр -96, 1996 - 14 с.

12. Кирпач Л.А., Мирталибов Ф.А. Сравнительная оценка помехоустойчивости кодов с большим количеством элементов кода N. ГРНТИ, №207, Укр-98, 1998 - 22 с.

Размещено на Allbest.ru