автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка метода контроля параметров отражений линий передачи пассивных оптических сетей и подсистемы технического обслуживания

На правах рукописи

ГАЙФУЛЛИН Ренат Раитович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖЕНИЙ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ПОДСИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05 12.13 - Системы, сети

и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003168217

САМАРА 2008

003168217

Работа выполнена на кафедре "Телекоммуникационные системы" Уфимского государственного авиационного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Султанов

Альберт Ханович

Официальные оппоненты

доктор технических наук,

профессор Бурдин

Владимир Александрович

кандидат технических наук Акулыыин Виктор

Николаевич

Ведущая организация - Казанский государственный технический университет им А Н Туполева, г. Казань

Защита диссертации состоится " 23 " мая 2008 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д-219 003 02 при Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу 443010, г Самара, ул Л Толстого, 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики

Автореферат разослан " 22 " апреля 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор техн наук, профессор

ДВ Мишин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из основных задач телекоммуникационных систем является расширение сферы предоставляемых услуг и повышение их качества. Практика показала, что успешное решение такой задачи получается при внедрении систем передач с пакетной коммутацией, в частности - Ethernet С переходом к волоконно-оптическим линиям передачи (ВОЛП) с одной стороны произошло расширение возможностей Ethernet (до 1 и 10 Гбит/с) и миграция их к интеллектуальным сетям (типа x-PON) С другой стороны возникли непредвиденные трудности, связанные с несоответствием задач и свойств компонентов ВОЛП Например, попытка установить двустороннюю цифровую передачу параллельно с аналоговым TV-сигналом на имеющихся линиях связи в пределах действующих нормативных методик (в смысле используемого количества и видов оптоволоконного оборудования), привело к значительному повышению уровня отражённого сигнала Причём последний не являлся детерминированной величиной и, следовательно, не мог быть использован для «калибровки» оборудования В результате узловое оборудование останавливалось из-за ложных отказов и сбоев, т к не было рассчитано на работу в таких тяжелых условиях Следовательно, оператор остался перед выбором либо отказаться от внедрения того или иного телекоммуникационного приложения, услуги, развития и модернизации сети ввиду их экономической неоправданности, либо применить нестандартный подход к настройке и доработке системы передачи, позволяющий в конечном итоге улучшить QoS и GoS-показатели Существующие методики доводки, диагностики и мониторинга цифровой сети, базирующиеся на определении значений критериев качества и надежности, не всегда позволяют произвести «тонкую настройку» на требуемом уровне - в первую очередь из-за недостаточного учета взаимного влияния искажающих факторов и реальной работоспособности сетевых устройств.

Следовательно, такие задачи, как о обеспечение адекватной диагностики текущего состояния сети, позволяющей отличить сбой от «тяжелого» рабочего режима, о разработка метода восприятия информации, передаваемой аналого-

символьно-модулированным сигналом, и о выбор формы импульса, наименее искажающегося действием многолучевой интерференции, являются актуальными при проектировании и вводе в эксплуатацию волоконно-оптических цифровых сетей

Поставленная задача в определенной степени является задачей считывания сигнала на фоне шума Здесь под сигналом понимается передающаяся к

узлу цифровая посылка, шум складывается из аддитивного гауссового шума, связанного со случайными факторами, и, главным образом, собственного отраженного сигнала, уровень которого может быть весьма значительным Каких-либо известных методов, позволяющих различить собственную отражённую и направляемую к узлу посылку при статистическом методе передачи в сети в настоящее время не существует

Диссертация посвящена разработке метода адаптации цифровой сети к эксплуатации в условиях повышенного уровня отражений на основе внедрения метода контроля параметров отражений линий пассивных оптических сетей и дополнительной подсистемы технического обслуживания

Цель работы. Разработка метода контроля параметров отражений линий пассивных оптических сетей, основанного на модернизации встроенных средств тестирования и управления сетью, учитывающего интерференционные искажения, вносимые оптоволоконным трактом

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи

♦ Разработать метод контроля параметров отражений пассивных оптических сетей на основе дополнительной адресации узлов и тестировании сегментов, позволяющий организовать подсистему технического обслуживания, корректирующую работоспособность основной сети

♦ Разработать методику определения уровня искажений формы адресного импульса действием многолучевой интерференции в волоконно-оптической линии, позволяющую согласовать его форму для заданного сегмента

♦ Предложить подход к созданию подсистемы технического обслуживания, основанный на подборе алфавита форм адресных импульсов в зависимости от условий поставленной задачи, обеспечивающий их различимость на фоне помех

♦ Разработать модель системы управления схемой аварийных состояний узлового оборудования, обеспечивающую высокую достоверность оценки состояния сети и адекватность принятия решения

Методы исследований. В работе использованы положения теории линейной и волноводной оптики, случайных процессов, дифференциального и интегрального исчисления Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного Проведен натурный эксперимент на созданном научно-исследовательском стенде.

Научная новизна работы заключается в следующем • Предложен подход к дополнительной адресации узлов пассивных оптических сетей, обеспечивающий опознание информационных посылок, поступающих к рассматриваемому узлу на стадии, предшествующей цифровой регенерации

сигнала, позволяющий проводить тестирование линий с применением дополнительно введённых сигналов

• Разработана методика определения параметров искажений формы огибающей оптической мощности и формы чирпа адресного импульса, обусловленных действием многолучевых интерференционных эффектов в оптоволоконном тракте заданной конфигурации

• Разработан метод расчета параметров импульсов подсистемы технического обслуживания, обеспечивающий оценку и повышение надежности и помехоустойчивости пассивной оптической сети

• Предложен подход к управлению схемой аварийных состояний узлового оборудования в условиях неоднозначности реального состояния сети, связанной как со случайным моментом прихода информационных посылок, так и случайным характером отражений в линии

Практическая ценность. Снижение количества отказов и сбоев телекоммуникационной системы в условиях эксплуатации, работающей в режиме дуплексного канала, при обеспечении достоверности и качества передачи информации установленным НТД значениям на базе разработанных подходов и методов, направленных на создание дополнительной подсистемы технического обслуживания с введением адресации узлового оборудования на стадии, предшествующей цифровой регенерации сигнала На защиту выносятся:

1 Метод контроля параметров отражений пассивных оптических сетей, основанный на дополнительно введенных импульсах, характеризующие адреса узлов, информационными параметрами которых являются форма огибающей оптической мощности и функция чирпа, определяющие форму адресного импульса, позволяющий различать с высокой степенью достоверности собственные отраженные и поступающие из дуплексного канала посылки

2 Методика определения параметров искажений формы адресного импульса действием многолучевых интерференционных оптических эффектов в оптоволоконном тракте, разработанная на основе учета многолучевой интерференции, позволяющая согласовывать форму адресного импульса под заданный сегмент

3 Подход к созданию подсистемы технического обслуживания, предназначенной для коррекции работоспособности пассивной оптической сети, основанный на подборе алфавита форм адресных импульсов в зависимости от условий поставленной задачи на базе вычислительного эксперимента, обеспечивающий адаптацию созданной подсистемы адресации к конкретным условиям эксплуатации

4 Модель подсистемы технического обслуживания, основанная на управлении схемой аварийных состояний узлового оборудования по результатам анализа рефлектограммы, связанной с заданным алфавитом форм адресных импульсов, обеспечивающая высокую достоверность оценки состояния сети и адекватность принятия решения

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на восьмой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», г Уфа, 2007, XIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь - RLNC'2007» г Воронеж, 2007, VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», г Казань, 2007, а также на семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» УГАТУ

Публикации. По материалам диссертации опубликована монография, 3 печатные работы, 4 доклада в сборниках трудов конференций, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программного продукта и одно свидетельство об официальной регистрации интеллектуального продукта, список которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и приложения Содержит 135 стр машинописного текста, 45 рисунков, список использованной литературы из 61 наименования, приложения 12 стр

Автор выражает благодарность научному консультанту к.т.н Виноградовой И JI за оказанную помощь в написании второй и третьей глав

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе представлен анализ современного состояния и тенденции развития оптоволоконных телекоммуникационных систем с пакетной коммутацией сигналов, обосновывающий постановку задачи диссертационной работы Представлены типовые схемы подключения сетевого оборудования, а также архитектурные решения для сетей PON, включая принцип PON -DWDM Кратко рассмотрены виды сетей CDM и LDM, основанных на кодовом и линейном мультиплексировании Приведён краткий анализ системы качества цифровых сетей (стандартизация QoS и GoS) и принципы построения служебной подсистемы диагностики, а также существующие подходы к оценке показателей надёжности и помехоустойчивости Показано, что диагностика систем с пакетной коммутацией в основном осуществляется на основе двух подходов

«простого», выполняемого с целью проверки наличия соединений, и «сложного», предназначенного для анализа корректности взаимодействия цифровых устройств. В первом случае используются тестеры и рефлектометры, которые, несмотря на их широкий выбор с точки зрения функционирования (включая корреляционные методы анализа тестовых сигналов1), предназначены для анализа состояния линейного тракта без исследования его реального влияния на процесс передачи сигналов Существующий «сложный» способ предназначен для анализа корректности взаимодействия цифровых устройств, выполняющих такие сетевые функции, как коммутация, маршрутизация и т д, и основан на применении служебных ячеек (типа ОАМ), генерируемых оборудованием в специальном формате, переносящем в том числе информацию о состоянии устройств сети

Тем не менее, несмотря на предусмотренные возможности по диагностике рассматриваемых сетей, существуют ситуации, которые не адекватно анализируются на основе традиционных подходов. Например, желание осуществить дуплексную цифровую передачу (на выбранной длине волны) параллельно с передаваемым цифровым сигналом на другой длине волны привело к необходимости использования большого количества оптоволоконных компонентов. Вследствие чего уровень отражённого сигнала оказался весьма значительным, и отраженный сигнал стал неотличимым от обратного канала По этой причине включение оборудования на передачу сразу же приводило к высокому уровню отражений и срабатывала команда останова - сигнализация «loop» или «петля линии». Так оборудование не могло отличить сбой от «тяжёлого» рабочего режима

Приведенное обстоятельство существенно ограничивает область технических приложений ВОСП Ethernet, приводит к необходимости завышать системный запас сети, увеличивая стоимость их строительства, обслуживания и модернизации Следовательно, разработка новых подходов по модернизации на основе вводимых служебных сигналов и математического моделирования процессов, связанных с их передачей, а также доработки телекоммуникационных устройств, является актуальной технической задачей

Во второй главе представлен новый способ корректного различения оптических сигналов отражённого и передаваемого по обратному каналу. Способ заключается в использовании дополнительной кодировки (предусмотренной стандартом) сетевых узлов, реализуемой на основе импульса заданной формы аналого-символьно-модулированного сигнала (АСМ), передаваемого в поле

1 Для работы корреляционных рефлектометров (КР) используются длинные тестовые посылки, основанные на специальных сигнальных комбинациях Задачей КР является перестройка рабочего динамического диапазона для управления положением мёртвых зон при наличии в линии обрывов и открытых отражающих торцов

примечания цифровой посылки Основным условием является содержание единственного выраженного пика в форме АСМ-импульса, что связано с применением последнего для некорреляционной рефлектометрии Форма характеризуется огибающей оптической мощности P,(t) и функцией чирпа X,(t) и является оригинальной для каждого г-го узла2 Считывание таких аналоговых сигналов предполагается производить с применением глаз-диаграмм, соответственно настроенных в каждом из узлов Причем по рефлектограмме, построенной на основе АСМ-импульса, предполагается различать состояние «loop» (единственный всплеск) и рабочий режим, характеризующийся несколькими местами отражений

Очевидно, что появляется задача подбора форм АСМ-импульсов как с точки зрения обеспечения минимального искажения их форм после прохождения сетевых сегментов, так и достоверного различения посылок, поступающих от разных узлов. В этой связи была поставлена следующая задача обеспечить минимизацию отличия форм выходного и входного АСМ-импульсов при распространении в условиях многолучевой интерференции, причём следует учесть влияние многолучевой интерференции со стороны различных взаимодействующих элементов ИФП (интерферометром Фабри-Перо может служить несогласованный разъём, короткий световодный сегмент, оптоволоконный компонент и т д)

Для нахождения форм АСМ-импульсов было предложено представить фурье-образ напряженности электрической составляющей поля £(г,ю) в виде суммы встречно распространяющихся волн Я (г, со)= F(x, у)х

х V A/k)(z, со) exp(-;p4z)+ > A6m(z, со) ехр(/Р*г)

, где F(x, у) - характеризу-

. *=1 *=i ет поперечные свойства поля, К - количество элементов ИФП; Af и Аь медленно меняющиеся в зависимости от z амплитуды прямой и отражённой волн, Pjt - волновое число к-го ИФП Предполагалось, что показатель преломления может быть представлен следующим образом и (со, z)= п(а>)+ птп (z) Частотную зависимость следует учитывать вследствие избирательности ИФП.

Для Af и Аь могут быть записаны соотношения

* -¡J №) К (

Ё & ХН«^ 2'k)+j* И'1-f 2п (1)

2 Существующие тестовые системы, использующие, в частности, контрольную частоту (в устройствах типа К-60) не предназначены для функций адресации.

и - X =Е (•/<р(ш)- 2Г+** ■ \2'к)\ - т 2>к)

4=1 А—1 ^

причём А[(г, со) = А^ф, со)- (А, Аг ехр(-792)) и Аь(г, ю)= Аь(0, ю)х

х (5, • ехр (да )+ 52 ■ ехр (- jqz )), где А,, Аг, Ви Вг, д, (3(ю), (Зк, а, ?! - взаимосвязанные параметры и коэффициенты. С учётом того, что

Ауф, ю)= j Af (0, /)ехр(/шО^ был сформулирован критерий решения задачи:

0= CKO(Af (z, О- Af (О, О) - 0, (2)

где Af(Q,t) - начальная искомая форма входного АСМ-импульса. Решение уравнений (1) при условии (2) было получено для единственного ИФП на сегменте ВОЛП, а также при (5, а - const:

ЛД(0, ()= -tanh^j-j-e* + а_ - sec hfe)e">e, (3)

%-L„„ -С-гЧво))!'"

для

ет X,

кратного

Vj, at=p0

зк?„) I Зл(! + /-3(?„))

■ Sin Y :

■о, е =

3r<S„) ^ 37l( + r'Q/0)) ЫИФП 8.

' ' 1"ФП ■ iR ■ sin у, qo соответству-

Та V~r (4о)

Г • COS -

45,

• arctg

ctg (у)

cthfe/2)

, Pq 5 и 7q — половинная

мощность и длительность импульса, у в диапазоне 0,..., л/2. Огибающая мощности и функция чирпа были найдены соответственно:

, Х„2 ölmC/UO,/))

P(t) = Re<(0, 0) и АХ = Сх (0= ----£--.

1 2пс dt

На рис. 1 и рис. 2 представлены графики, соответствующие (4).

(4)

р t lsuö.;>««.

- о-,--.-' г! »гщя

Потому За

"*****gg 1 >■ ■ ,

№ А

Р SOaSHe^;

-S525S-J _ ifSynp«^ Ле.

Рис. 1. Огибающая мощности на выходе (1) входе (2)

Рис. 2. Функция чирпа на входе

Выполнен анализ устойчивости формы АСМ-импульса действием возмущающих факторов в оптоволоконном тракте Если придать малые возмущения соотношениям для Аг и Аь в действительной и мнимой областях, то можно записать А; (г, ю)= А/(0, со) {(А, + аи + уа12) ехр(/?г)+ (А2 + д21 + ]ап) ехр(-да)}, Л4(г,ю)=Л4(0,<а) {(Я, +6„ + у6]2) ехр(/^)+ (В2+Ь21 +у622) ехр(-у^г)} Система относительно коэффициентов имеет нетривиальное решение, если обращается в нуль определитель матрицы (4 х 4), условие приводит к алгебраическому уравнению

<?2-М2>5КУ (а + ЛО'-ЭТУ2 (¿-М^-т^ «2-3Л/2)=0, (5) где введена нормировочная частота ^ = П/уг р, = у/уг, М и □ - параметры «встречных» волн, коэффициент усиления ищется через- £ = 21т($Д где -корень с наибольшей мнимой частью, / = 1, ,4

Анализ показывает, что усиление неограниченно возрастает при увеличении отстройки по длине волны от рабочего значения, например Хо = 1550 нм В этой связи решено было значение ДА, при выборе алфавита адресных форм не увеличивать относительно Х0 свыше 5 нм

Третья глава посвящена разработке математической модели процесса анализа формы принятого АСМ-сигнала служебной подсистемы диагностики с учетом реальных характеристик цифровой сети

Для построения модели процесса анализа формы принятого АСМ-сигнала используются известные методы теории статистических решений Процедура считывания АСМ-сигнала сводится к задаче выделения его формы на фоне аддитивного шума, который связан как со случайными флуктуациями излучения, так и появлением переотражений В предложенном способе переданная информация накапливается в течение отведенного временного интервала, потому что связана не с уровнем сигнала, а с формой аналоговой кривой Последнее можно представить функциональным соотношением сообщения и переносчика вида у, (<) = ^ <Це(Л,2 (0))+ пш „(0, где г и € - номера узлов Здесь шум обусловлен переотражениями в дополнение к традиционно существующим его видам Так было предложено ввести оценку х величины

в

принятой информации х х = С(х|У)= |с(*, *) />(х|У>с/К, где С - стоимостная

о

функция, рос|Г) - апостериорная условная плотность распределения величины х при наличии статистики Ут, В - верхняя граница значений наблюдаемых случайных процессов, в частности, наибольшая из возможных амплитуда сигнала,

для ВОЛП можно принять В = 1 мВт (см. рис. 3). В случае, когда для плотности р(х|у) справедливо следующее представление:

р(х|У)= К0 ■ р(пш1, пш2,..., пмУ р(х), (6)

где К0 - нормировочная постоянная, не зависящая от*; пшЬ пш2, ... - выборки и Р(пш\> пт2> ••■> пшм) - многомерная плотность распределения аддитивного шума;

1

если последним распределен нормально, то />(«ш], пш1,..., -ттх

О-лЫ^В')

хехр

2 N,1

, где N0 - наибольшее эффективное значение спектраль-

ной плотности процесса (Вт/Гц). Многомерная плотность в (6) может иметь и другое (отличное от нормального) представление.

Рис. 3. Результат наложения многих АСМ-импульсов

Согласно соотношению (6) будет справедливо:

К„

• р(х) х ехр

л/

- ^ ■Ув'Ди-А6) - (»< («' 2

После преобразований (7) и устремив ДЬ —» 0, получаем:

pfy\y> кг p(x) exp

в

т^х \шъ) Fltiu,(b)yFie2{uXb)y\db J

(8)

Для случая, когда стоимостная функция с(х, х) может быть представлена в виде дисперсии величины х, а р(х) - характеризоваться гауссовой плотностью, оценку х в каждой точке к для принятого сигнала y, (t) можно найти, применяя численное интегрирование Следовательно, можно говорить о степени приближения/отличия принятой формы относительно установленных (в соответствии с библиотекой форм) Степень этого соответствия решено было оценивать как

вероятность ошибочного решения в виде

РЕ;<= (9)

№

где I - количество узлов сети Численный анализ, проведенный для соотношения (9) показал, что вероятность ошибочного решения меньше, когда импульс имеет более крутые фронты и выраженный пик По-видимому, это связано с особенностью воздействия аддитивного шума

Решена задача о подборе алфавита адресных форм Предложено измене-

на) щ

Рис 4 Способ составления алфавита форм

ние параметров мощность и длину волны производить в соответствии со следующим «деревом Хоффмана»-см рис 4

Выполнен анализ корректности допущений, принятых при математическом моделировании Предполагается, что зеркала ИФП являются бесконечно тонкими и не создают потерь, дисперсия неизменная на моделируемом участке, функции Aj(z, t) и Аь (z, t) ~ const и являются гладкими, импульсы могут получать только линейные искажения при отражении, дробовой шум является малым

В четвёртой главе проведен вычислительный эксперимент по определению наилучших (адаптированных) форм АСМ-импульсов для сегментов исследуемой сети Краткая методика эксперимента представлена на рис 5

Для обеспечения состоятельности решения поставленной практической задачи было предложено для каждого из сегментов выполнить поиск наилучшей формы АСМ-импульса, обеспечив при этом высокую степень отличия форм для соседних узлов сети (в результате подсчета вероятности ошибочного чтения символа) в том числе и при условии необходимости масштабирования

сети

Для этого полученную аналитически форму входного импульса Ф'*' (3) решено было принять в качестве начальной для каждого из сегментов, далее произвести численное решение уравнений (1) с этой формой Полученный выходной сигнал с формой Ф<*",<'1 будет характерным для каждого из сегментов (г-С), причём ввиду того, что все г^_искажающие факторы известны (могут быть измерены, либо оценены аналитически для исследуемой сети), их действие окажется учтённым Далее необходимо произвести оценку степени отличия форм

в соответствии с соотношением (2), после чего следует «подстроить», те в неС* ^

больших пределах изменить начальную форму от Ф(*' до Ф (не выходя за пределы устойчивости по длине волны Ха + ЛХтах, и по мощности Р0,5 ± АРтах, чтобы с одной стороны не превысить динамический диапазон сигнала, с другой стороны - не «выйти» из действия нелинейного преломления, противодействующему дисперсионным искажениям) Полученную таким образом «хорошую» начальную форму для каждого сегмента ф"'*"10 необходимо запомнить и перейти к следующему этапу - к оценке степени отличия форм и вычисления ошибки считывания символа РЕ (9)

масштабирования)

Рис 5 Иллюстрация схемы вычислительного эксперимента

В случае, если каким-либо двум сегментам присвоены близкие формы, малоразличимые между собой, те ошибка считывания соседней формы РЕ^ > е (например, е = 10"9), то необходимо произвести изменение одной из форм, например, выполнить переход вида в соответствии с установленным правилом В случае, когда по плану развития сети необходимо предусмотреть масштабирование, аналогичным образом (путем небольшого изменения параметров) каждый скаляр может быть преобразован в вектор для заданного уровня масштабирования сети £ = 1,

Эксперимент позволил определить библиотеку форм АСМ-импульсов, предназначенных для сегментов исследуемой сети (см рис 6) Произведена была также оценка показателей, характеризующих работоспособность подсистемы дополнительной диагнотики уровня помехозащищенности регенератора и вероятности безотказной работы

Рис 6 Волоконно-оптическая сеть ОАО «Телекоммуникационные системы», г Уфа Указаны длины регулярного оптоволокна (до соединителей, мест стыковки), узлы пронумерованы цифрами 1 6

Для обеспечения состоятельности вычислительного эксперимента произведено численное моделирование параметров реального цифрового сигнала (с имитацией нормально распределённого шума, равномерно распределённого джитгера, потока значащих единиц - по закону Эрланга II порядка, вандера, распределенного в соответствии с экспериментально определяемой для каждого узла функцией), а также значений случайной составляющей тока питания лазера передатчиков (с привлечением нестационарного гауссовского распределения)

Пятая глава посвящена разработке новой схемотехнической модели системы управления схемой аварийных состояний узлового оборудования и экспериментальному исследованию ее работоспособности и эффективности Действие схемы основано на анализе рефлектограмм адресных импульсов принимаемых цифровых посылок, что обеспечивает адекватность принятия сетевого решения в зависимости от результата анализа составляющей алфавита форм

Функциональная схема сетевого коммутатора была дополнена блоком контроля АСМ-импульса, системой оценки формы на основе анализа «глаз-диаграммы», блоком-рефлектометром и компонентами дискретной логики, см рис 7 На рис 7 ГД - глаз-диаграмма для каждого г-го номера приемопередающего оборудования, настраиваемая в соответствии с формой генерируемого на заданном узле АСМ-импульса

Генератор импульса заданной формы Ф,

Блок принятия решения о считывании принятой посылки

Блок сигнализации

Жирной линией обозначено направление передачи аналогового сигнала

Блок формирования посылки Ethernet -к

1 Цикл Ethernet |

9*1

Рис 7 Функциональная схема приемопередающего модуля для системы связи, работающей в режиме двусторонней передачи

~&п<—

Регенератор сигнала Ethernet

Несоотв ГД-«чужой»

Контроль приема сложного импульса

+ *

Оценка формы сложного импульса по ГД

Единствен пик-состояние «loop»

Соотв ГД -«свой»

В линию >*

Построение и анализ рефлекто-граммы импульса - блок-рефлектометр_

Многие пики - результат отражения от линии

Для обеспечения возможности проведения натурного эксперимента, пе-

речисленные устройства подбирались исходя из стандартных изделий, электронная плата выполнялась навесным монтажом и подпаивалась к установленным точкам в схеме коммутатора

Программа экспериментальных исследований состояла из следующих основных пунктов

1 Установление факта работоспособности предложенных и собранных схем при различной длительности АСМ-импульсов

2 Определение степени отклонения формы реально созданного импульса от задаваемой формы (численно-табличным способом) в пределах оборудования выбранного узла При проведении экспериментальных исследований было задействовано оборудование узла №1 (поул Комсомольской, 1226)

3. Установление факта приёма и корректного считывания АСМ-импульса оборудованием на удалённом конце

4. Анализ рефлектограммы, построенной на основе АСМ-импульса

5 Выявление границ устойчивой работы сконфигурированной системы контроля аварийными состояниями сети (по сигнализации «loop») на основе варьирования значений входящих параметров, и исследования работоспособности подсистемы передачи АСМ-импульсов

6 Определение значений показателей надежности сегмента сети, работающего с применением новой системы

Для обеспечения возможности генерации сложного чирпированного АСМ-импульса была разработана физическая модель процесса и схема генерации В ходе моделирования разделов 2 и 4 выяснилось, что функциональные зависимости огибающей мощности и чирпа имеют существенное различие огибающая мощности в целом подобна функции чирпа за исключением пикообразных составляющих последней Поэтому было принято решение воспроизводить функцию чирпа, а затем ненужные пики мощности гасить с применением схемы, построенной на основе разрядника и стабилизатора с управляемыми порогами разряда и стабилизации, корректирующих ток управления, подаваемый на переменный аттенюатор

Натурный эксперимент показал принципиальную возможность построения предложенной подсистемы дополнительной диагностики Получены заметно различимые импульсы (РЕ ~ 10"8 10"9), позволяющие кроме прочего строить рефлектограммы на их основе Получены показатели работоспособности для сети, использующей дополнительную подсистему диагностики вероятность ошибки считывания символа, уровень запаса помехозащищённости регенератора «глаз-диаграмм», вероятность безотказной работы и наработка на отказ

Результатом исследований явилась рекомендация применения разработанного способа повышения отказоустойчивости цифровой сети на реально

эксплуатируемой ВОСП ОАО «Телекоммуникационные системы»

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы В приложении представлены численные значения коэффициентов и параметров систем передач, использованных при проведении вычислительного эксперимента, отдельные результаты вычислительного эксперимента, а также документы, подтверждающие применение результатов работы при модернизации и последующей эксплуатации сетей ОАО «Телекоммуникационные системы» и ОАО «Башинформсвязь», г Уфа

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Предложен метод контроля параметров отражений пассивных оптических сетей, основанный на дополнительных операциях адресации узлов сети и тестирования сегментов. В отличие от традиционных, предложенный метод основан на интегральном учёте формы огибающей оптической мощности и формы чирпа адресного импульса, тем самым позволяет задавать адрес узла без применения цифровой регенерации, а также анализировать отраженный сигнал

2 Предложена методика определения параметров искажений формы адресного импульса, которая в отличие от известной построена с учетом действия взаимосвязанных многолучевых интерференционных эффектов в оптоволоконном тракте Методика позволяет оптимизировать форму адресного импульса для заданного сегмента

3 Разработан подход к созданию подсистемы технического обслуживания, предназначенной для коррекции работоспособности основной сети, основанный на подборе алфавита форм адресных импульсов в зависимости от условий поставленной задачи, обеспечивающий их различимость на фоне помех Подход позволяет оптимально определять форму адресного импульса посредством итерационного пересчета в зависимости от параметров сегмента и уровня масштабирования сети

4 Разработана модель подсистемы технического обслуживания, основанная на управлении схемой аварийных состояний узлового оборудования, которая в отличие от используемой традиционно предполагает анализ рефлектограммы, построенной на основе собственного отраженного адресного импульса. Данная схема позволяет производить достоверное обнаружение состояния «петля линии» с выдачей расстояния от узла связи до некорректного соединения, тем самым обеспечивает адекватность принятия решения

5 Разработана методика и проведено экспериментальное исследование работоспособности новых схемотехнических решений Методика заключается в выявлении диапазона значений конструктивных параметров, обеспечивающих работоспособность схем, и позволяет проводить анализ и уточнение форм адресных импульсов, разработанных для сегментов на основе вычислительного эксперимента Установлено, что применение новой схемы коррекции аварийных состояний позволяет улучшить безотказность сети Ethernet на 40 50% посредством адекватного анализа ее текущей работоспособности

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1 Султанов А X, Гайфуллин Р Р , Виноградова И JI Метод коррекции работоспособности сетей связи типа Ethernet и PON на основе применения сложного оптического сигнала - Уфа Гилем, 2007 -150 с

2 Султанов А X, Гайфуллин Р Р, Виноградова И Л Программа расчёта вероятности ошибочного приема на основе фрактального метода оценки формы принятого сигнала Per № 50200500850 Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, - № 5, 2007. - РТО 7 с

3 Султанов А X, Гайфуллин Р Р, Виноградова И Л Метод контроля состояния «loop» для волоконно-оптической системы связи // Радиолокация, навигация, связь Сб докладов XIII Международной науч - техн конф RLNC2007 - Воронеж, НПФ "Саквоее, 2007, - с 645-651

4 Султанов А X, Гайфуллин Р Р Программа расчета искажений оптического импульса задаваемой формы в волоконно-оптической линии передачи Per № 50200500849 Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, -№6,2007 - РТО 7 с.

5 Султанов А X, Гайфуллин Р Р Программа расчёта вероятности ошибочного приема на основе статистического метода оценки формы принятого сигнала. Per № 50200500857 Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, - № 6, 2007 - РТО 7 с

6 Султанов А X, Гайфуллин Р Р , Виноградова И Л Методика кодирования сетевого адреса узла связи на примере сети Ethernet // Инфокоммуникационные технологии, - № 12,2007 - С 56-60

7 Гайфуллин Р Р Модель появления отражённой волны в волоконно-оптической системе связи // Радиолокация, навигация, связь- Сб докладов XIII Международной науч - техн конф RLNC2007 - Воронеж, НПФ "Саквоее, 2007,-с 761-774

8 Султанов А X, Гайфуллин Р Р, Виноградова И Л Задача определения параметров оптического импульса, обеспечивающих малые искажения в разветвленной волоконно-оптической сети // Компьютерная оптика, - № 1,2008 - С 46-49

9 Султанов А X, Гайфуллин Р Р, Виноградова И Л Подход к оценке формы оптического сигнала, предназначенного для кодирования адреса сетевого узла // Физика и технические приложения волновых процессов Сб докладов VI Международной науч -техн конф - Казань, Изд-во КГТУ, Т 1,2007,-с 234 - 241

10 Султанов А.Х, Гайфуллин Р Р, Виноградова И Л Метод повышения отказоустойчивости оптической сети Ethernet с применением задающего адрес импульса Per РИП №73200500178 Информационный бюллетень ВНТИЦ,-№ 7,2007

11 Гайфуллин Р Р Задача подбора алфавита форм адресных импульсов // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций Сб докл Восьмой международной научн-техн конф - Уфа, УГАТУ, 2007, - с 74-79

12 Султанов А X, Гайфуллин Р Р , Виноградова И Л Результаты исследования параметров отказоустойчивости сети типа Ethernet с применением дополнительной подсистемы мониторинга//SPIE Vol 4589,2008, рр 730-742

ГАЙФУЛЛИН Ренат Раитович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖЕНИЙ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ПОДСИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05 12 13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации

Подписано в печать 10 04 2006 Формат 60x84 1/16 Бумага обёрточная Печать плоская Гарнитура Тайме Услпечл 1,0 Уел кр-отг 1,0 Уч-издл 0,9. Тираж 100 экз Заказ №159/45/08 Уфимский государственный авиационный технический университет Редакционно-издательский комплекс УГАТУ 450000, Уфа-Центр, К Маркса, 12

Таблица используемых сокращений

Таблица терминов

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния телекоммуникационных систем с пакетной коммутацией

1.1. Современный подход к построению телекоммуникационных систем с пакетной коммутацией

1.2. Система качества С)о8 и ОоЭ и работоспособность волоконно-оптических систем передач

1.3. Стандартные средства диагностики систем с пакетной коммутацией

1.4. Постановка задачи исследований

1.5. Выводы к главе I

Глава 2. Математическая модель процесса распространения чирпированного оптического импульса в оптоволоконном тракте

2.1. Способы экспериментального анализа параметров оптоволоконного тракта и задача малоискажающей передачи оптических импульсов

2.2. Модель эволюции огибающей импульса под действием искажающих факторов оптоволоконного тракта

2.3. Задача поиска параметров импульса, форма огибающей мощности которого в меньшей степени искажается в оптоволоконном тракте

2.4. Анализ устойчивости формы адресного импульса действием возмущающих факторов в оптоволоконном тракте

2.5. Допущения, принятые при математическом моделировании процесса распространения чирпированного оптического импульса в оптоволоконном тракте

2.5. Выводы к главе II

Глава 3. Математическая модель процесса статистического анализа формы адресного импульса

3.1. Анализ современных методов кодирования и математические модели приёма сигналов

3.2. Статистическое моделирование процесса приёма амплитудно-импульсно-модулированного сигнала. Определение QoS-показателей

3.3. Методика подбора алфавита форм адресных импульсов

3.4. Выводы к главе III

Глава 4. Вычислительный эксперимент по определению пути повышения отказоустойчивости цифровой сети с пакетной коммутацией на базе разработанных математических моделей

4.1. Цель и методика проведения вычислительного эксперимента

4.2. Методика статистического моделирования цифровых сигналов

4.3. Методика статистического моделирования тока питания лазера передатчиков

4.4. Результаты вычислительного эксперимента по исследованию возможности повышения отказоустойчивости цифровой сети с применением введённой служебной подсистемы

4.5. Выводы к главе IV ИЗ

Глава 5. Техническая реализация концепции управления аварийными состояниями в сети с пакетной коммутацией

5.1. Способ управления системой аварийных состояний, основанный на компенсации состояния «loop»

5.2. Методика экспериментального исследования предложенной системы управления схемой аварийных состояний

5.3. Результаты экспериментальных исследований

5.4. Реконструированная сеть ООО «Телекоммуникационные системы» и задача поиска пути оптимальной модернизации

5.4. Выводы к главе V

Сегодня основной задачей телекоммуникационных систем является расширение сферы предоставляемых услуг и повышение их качества. Практика показала, что успешное решение такой задачи получается при внедрении систем передач со статистическим мультиплексированием — ATM [1, 2]. Одной из разновидностей систем ATM являются сети Ethernet, получившие широкое распространение по России в «медном» варианте (витая пара, коаксиальный кабель), а с внедрением волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) строятся как гигабитная или десятигигабитная сеть с базовой топологией «точка-точка», кроме того, в последнее время мигрируют к интеллектуальным волоконно-оптическим сетям (сетям типа PON - passive optical networks) с разветвлённой топологией. Однако усложнение сети как с точки зрения повышения битовых скоростей, так и развития архитектурно-топологических решений приводит к повышению требований к элементной базе и аппаратной составляющей, главным образом — к линейному тракту ВОЛП. Очевидно, что развёртывание систем типа Ethernet и PON требует высокосогласованного оптоволоконного тракта, построенного на основе световодов с одинаковыми параметрами (единой серии, единого производителя), содержащего специализированные волоконно-оптические устройства [3, 4], компенсирующие отражённое распространяющееся обратно излучение, нежелательные интерференционные эффекты, дисперсионные искажения сигнала и нелинейные оптические эффекты в случае применения плотного волнового мультиплексирования xWDM. К сожалению, последнее требование является трудноосуществимым для Российских ВОЛП ввиду как из-за значительной стоимости оптоволоконных компонентов, так и быстрого их морального старения. При развёртывании указанных сетей на существующих ВОЛП, предназначенных, как правило, для передачи низкоскоростного сигнала (содержащих, например, коннекторы типа PC вместо АРС [3], разнородные отрезки световодов, в том числе многомодовых и т.д.) появляются так называемые «режимы некорректной работы сети» [5], а в случае попытки оператора «уплотнить» сетевые задачи, например, повысить пропускную способность за счет организации дуплексного оптического канала без использования режима WDM (сохранив данную возможность для другой технической цели), сеть в определённых ситуациях может вообще оказаться неработоспособной. Тогда сетевой оператор остаётся перед выбором: либо отказаться от внедрения того или иного телекоммуникационного стандарта, приложения, услуги, развития и модернизации сети ввиду их экономической неоправданности в интегральном смысле, либо организовать научно-техническую разработку и внедрить оригинальные технические решения. В последнем случае представляется возможным достигнуть требуемый результат не только с меньшими экономическими затратами, но и обеспечить более эффективную модернизацию.

Следует отметить, что на пути выполнения опытно-конструкторских разработок в области телекоммуникаций существуют нерешённые вопросы и научно-исследовательского направления. Известные математические модели систем связи в основном направлены на решение двух классов задач. Первый -исследование влияющих факторов на канал передачи данных, с последующим выбором алфавита источника, способа помехоустойчивого кодирования и пр. (задача Шеннона) [6], многоканальных систем связи - добавляются исследования по ортогональности и условиям последующего разделения передаваемых сигналов [7]. Для синхронизируемых систем связи - исследования по выбору оптимального сигнала синхронизации [8] (включая цикловую синхронизацию), структуры схем подстройки частоты [9] для принимаемых сигналов. Второй класс задач посвящён расчету по мощности и дисперсионным искажениям оптоволоконных систем [10], [11] (длины регенерационного участка, Ree. G.681, G.692) с учётом потерь в световодных соединителях, разветвителях, на преобразование и т.д. для обеспечения требуемого уровня критериев качества передачи. В стационарном случае - вероятности битовых ошибок (РЕ), в нестационарном добавляются: количество секунд с ошибками (NES) и количество сильно поражённых секунд (NMES). Параметры NES и NMES определяются экспериментально (по результатам эксплуатации) по факту превышения параметра РЕ над установленным значением [9]: для «канала передачи данных» должно выполняться 0.3 > PENEs > 10~9, «канала передачи голоса» - 0.3 > PENEs > Ю"6, для обоих типов каналов PENMes ^ 0-3. Известные математические модели критериев качества передачи [12], [13] и т.д., использующиеся при выборе сетевых решений, оптимизации архитектуры волоконно-оптических систем передач (ВОСП), построены, как правило, для случая единообразных отдельно взятых задач без учёта их множественности и взаимного влияния, что в значительной степени присуще реальным условиям эксплуатации; также без учёта ограничений на логическую структуру сети, характеризующих технические ограничения оператора и определяющую аппаратные и виртуальные возможности системы передачи; также неидеальности ВОЛП как системы для данной задачи, так и компонентов ВОЛП.

Существующие учебно-методические, руководящие и нормативно-технические документы (НТД) [1, 2, 10, 11, 14 - 19] и т.д., содержащие системный подход к описанию работы цифровых сетей в том числе сетей ATM, не отражают как характеристик реальных сигналов с возможными искажениями и уровнем шума, так и параметров работоспособности реально эксплуатируемой сети — статистического характера пропускных способностей, искажений логического и алгоритмического характера, неадекватного считывания оптического сигнала, связанного с техническими параметрами линий связи и узловой аппаратуры. Задача обеспечения требуемого качества предоставления услуг и качества обслуживания, как правило, решается путём неоправданного завышения системного запаса, а следовательно — стоимости передаваемого информационного бита.

Новые технические задачи, поставленные промышленностью перед системами передачи по увеличению скорости, объемов передаваемой информации, расширению областей технических приложений и эффективности, приводят к необходимости моделирования, последующей оптимизации и пересмотра принципов проектирования, управления и контроля сетью. В связи с этим задачи построения новых инженерных методик проектирования и расчёта ВОСП, предназначенных как для эксплуатации сети в нестандартных (ненормативных) условиях, так и эффективной низкозатратной модернизации (обеспечивающей, например, расширение пропускной способности), являются актуальными. Диссертация посвящена разработке новых математических моделей, методик расчёта и схемотехнических моделей сетевых устройств для волоконно-оптических сетей со статистическим методом мультиплексирования.

Основные результаты диссертационной работы получены с использованием положений теории линейной и волноводной оптики, статистических и случайных процессов, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного. Проведён натурный эксперимент на созданном научно-исследовательском стенде.

Научная новизна работы заключается в следующем: •Предложен подход к дополнительной адресации узлов пассивных оптических сетей, обеспечивающий опознание информационных посылок, поступающих к рассматриваемому узлу на стадии, предшествующей цифровой регенерации сигнала, позволяющий проводить тестирование линий с применением дополнительно введённых сигналов. •Разработана методика определения параметров искажений формы огибающей оптической мощности и формы чирпа адресного импульса, обусловленных действием многолучевых интерференционных эффектов в оптоволоконном тракте заданной конфигурации. •Разработан метод расчёта параметров импульсов подсистемы технического обслуживания, обеспечивающий оценку и повышение надёжности и помехоустойчивости пассивной оптической сети.

•Предложен подход к управлению схемой аварийных состояний узлового оборудования в условиях неоднозначности реального состояния сети, связанной как со случайным моментом прихода информационных посылок, так и случайным характером отражений в линии.

Практическая ценность. Снижение количества отказов и сбоев телекоммуникационной системы в условиях эксплуатации, работающей в режиме дуплексного канала, при обеспечении достоверности и качества передачи информации установленным НТД значениям на базе разработанных подходов и методов, направленных на создание дополнительной подсистемы технического обслуживания с введением адресации узлового оборудования на стадии, предшествующей цифровой регенерации сигнала.

Новые научные результаты, выносимые на защиту:

1. Метод контроля параметров отражений пассивных оптических сетей, основанный на дополнительно введенных импульсах, характеризующие адреса узлов, информационными параметрами которых являются форма огибающей оптической мощности и функция чирпа, определяющие форму адресного импульса, позволяющий различать с высокой степенью достоверности собственные отражённые и поступающие из дуплексного канала посылки.

2. Методика определения параметров искажений формы адресного импульса действием многолучевых интерференционных оптических эффектов в оптоволоконном тракте, разработанная на основе учёта многолучевой интерференции, позволяющая согласовывать форму адресного импульса под заданный сегмент.

3. Подход к созданию подсистемы технического обслуживания, предназначенной для коррекции работоспособности пассивной оптической сети, основанный на подборе алфавита форм адресных импульсов в зависимости от условий поставленной задачи на базе вычислительного эксперимента, обеспечивающий адаптацию созданной подсистемы адресации к конкретным условиям эксплуатации.

4. Модель подсистемы технического обслуживания, основанная на управлении схемой аварийных состояний узлового оборудования по результатам анализа рефлектограммы, связанной с заданным алфавитом форм адресных импульсов, обеспечивающая высокую достоверность оценки состояния сети и адекватность принятия решения.

Основные результаты диссертационной работы были доложены на:

Восьмой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», г. Уфа, 2007; XIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь КЬЖГ2007» г. Воронеж, 2007; VI Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Казань, 2007; а также на семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» УГАТУ. По материалам диссертации опубликована монография, 3 печатные работы, 4 доклада в сборниках трудов конференций, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программного продукта и одно свидетельство об официальной регистрации интеллектуального продукта, список которых приведен в конце автореферата.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложения.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложен метод контроля параметров отражений пассивных оптических сетей, основанный на дополнительных операциях адресации узлов сети и тестирования сегментов. В отличие от традиционных, предложенный метод • основан на интегральном учёте формы огибающей оптической мощности и формы чирпа адресного импульса, тем самым позволяет задавать адрес узла без применения цифровой регенерации, а также анализировать отражённый сигнал.

2. Предложена методика определения параметров искажений формы адресного импульса, которая в отличие от известной построена с учётом действия взаимосвязанных многолучевых интерференционных эффектов в оптоволоконном тракте. Методика позволяет оптимизировать форму адресного импульса для заданного сегмента.

3. Разработан подход к созданию подсистемы технического обслуживания, предназначенной для коррекции работоспособности основной сети, основанный на подборе алфавита форм адресных импульсов в зависимости от условий поставленной задачи, обеспечивающий их различимость на фоне помех. Подход позволяет оптимально определять форму адресного импульса посредством итерационного пересчёта в зависимости от параметров сегмента и уровня масштабирования сети.

4. Разработана модель подсистемы технического обслуживания, основанная на управлении схемой аварийных состояний узлового оборудования, которая в отличие от используемой традиционно предполагает анализ рефлекто-граммы, построенной на основе собственного отражённого адресного импульса. Данная схема позволяет производить достоверное обнаружение состояния «петля линии» с выдачей расстояния от узла связи до некорректного соединения, тем самым обеспечивает адекватность принятия решения.

5. Разработана методика и проведено экспериментальное исследование работоспособности новых схемотехнических решений. Методика заключается в выявлении диапазона значений конструктивных параметров, обеспечивающих работоспособность схем, и позволяет проводить анализ и уточнение форм адресных импульсов, разработанных для сегментов на основе вычислительного эксперимента. Установлено, что применение новой схемы коррекции аварийных состояний позволяет улучшить безотказность сети Ethernet на 40.50% посредством адекватного анализа её текущей работоспособности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного исследования разработана математическая модель процесса распространения чирпированного импульса в оптоволокне, обладающем дисперсией и нелинейно зависимым показателем преломления от интенсивности, с учётом многолучевой интерференции. Последняя возникает в так называемых элементах ИФП из-за неидеальности мест сборки оптоволоконного тракта - это несогласованные разъёмы, разветвители и ответвители, неправильная сварка. В случае, когда такой элемент ИФП является единственным, для короткого сегмента могут быть применены соотношения, полученные при описании брэгговских решёток. Но при описании реальных сетей элементов ИФП, как правило, несколько, кроме того, сегменты следует считать протяжёнными по отношению к приведённой длине импульса [37]. В этой связи известная модель была доработана на случай нескольких элементов ИФП и протяжённого сегмента ВОЛС. Использование разработанной математической модели даёт возможность более корректно по отношению к известной модели провести оценку параметров формы сложного импульса, распространяющегося по оптоволокну.

Изучена возможность считывания сложного чирпированного импульса на фоне помех. В отличие от известной, представленная статистическая модель оценки формы (огибающей оптической мощности) импульса предполагает получение информации, содержащейся в функциональной зависимости Р({). Предложено также принять к рассмотрению параметр, характеризующий правильность считывания - вероятности ошибки считывания символа, причём отличия символов характеризовать через среднеквадратическое отклонение. Разработана методика получения алфавита таких аналого-символьно-модулированных импульсов. На базе разработанных математических моделей проведён вычислительный эксперимент по определению адаптированных форм импульсов под заданные параметры сетевых сегментов. Установлено, что такие формы могут быть получены, если накладывается жёсткое ограничение на случайный дрейф тока писания лазера (случайная составляющая не более 10"3% от модулирующей величины). Кроме того, была обнаружена «не естественная» взаимозависимость функций мощности и чирпа - не по линейному, либо квад-ратическому законам, а другим образом, содержащим колебательную составляющую. Для схемотехнической реализации проекта, целью которого являлось создание подсистемы диагностики для сетей типа Ethernet, была собрана научно-исследовательская установка, содержащая как блоки считывания и анализа АСМ-импульса, так и устройство его воспроизведения - так называемый «вы-читатель мощности», обеспечивающий реализацию требуемых функций P(t) и X(t). В результате натурного эксперимента удалось подтвердить возможность создания служебной подсистемы, основанной на использовании АСМ-импульсов, изначально полученных теоретически.

По завершению работы над диссертацией предполагается продолжить научно-исследовательскую деятельность в области построения и доводки инженерных методик расчета показателей надёжности и отказоустойчивости сетевого оборудования системы телекоммуникаций с учётом реальных условий эксплуатации.

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. /В.Г. Олифер, H.A. Олифер. СПб.: Питер, 2003. - 864 с.

2. Современные компьютерные сети. 2-е изд. / В. Столлингс. — СПб.: Питер, 2003.-783 с.

3. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы / Сборник статей под ред. Дмитриева С. А., Слепова Н. Н. М.: Издательство «Connect», 2000. - 376 с.

4. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. -267 с.

5. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P., Виноградова И.Л. Метод коррекции работоспособности сетей связи типа Ethernet и PON на основе применения сложного оптического сигнала. Уфа.: Гилем, 2007. - 150 с.

6. Галагер Р. Теория информации и надежная связь. США, 1968 г. Пер. с англ., под ред. М.С.Пинскера, Б.С.Цыбакова, М.: Советствкое радио, 1974. 720 с.

7. Теория электрической связи / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь,1998.- 432с.

8. Стиффлер Дж.Дж. Теория синхронной связи. Пер. с англ. Б.С. Цыбакова под ред. Э.М. Габидулина. М.: Связь, 1975. 486 с.

9. Линдсей В. Системы синхронизации в связи и управлении. Пер. с англ. Под. Ред. Ю.Н. Бакаева, М.В. Капранова. М.: Советское радио, 1972. 600 с.

10. ОСТ 45.104-97. Стыки оптические систем передачи синхронной цифровой иерархии. Стандарт отрасли. М.: ЦНТИ "Информсвязь". 1997. — 27 с.

11. Сурков Ю.П. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральных и внутризоновых первичных сетей. Под общей ред. Москвитина В.Д. М.: Резонанс, 1996. 106 с. Введены в действие Приказом № 92 от 10.08.96 Министерства связи РФ.

12. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989.- 504 с.

13. Гальярди Р. М., Карп Ш. Оптическая связь: Пер. с англ. /Под ред. А. Г. Шереметьева. М.: Связь, 1978. - 424 с.

14. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Издательство Техносфера, 2003. - 512 с.

15. Ершов В .А., Кузнецов H.A. Мультнсервисные телекоммуникационные сети. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 432 с.

16. Алексеев Е.Б. Основы технической эксплуатации современных волоконно-оптических систем передачи. Учебное пособие. М.: ИПК при МТУ СИ, 1998 г.-224 с.

17. Донн Аннабел 3. Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли / Пер. с англ. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2002. - 400 с.

18. ITU-T Ree. G.983.1 Broadband optical access systems based on Passive Optical Network (10.98).

19. EIA/TIA-526 Standard Test Procedures for Fiber Optic Systems (9.92).

20. Беллами Дж. Цифровая телефония. — М.: Радио и связь, 1985. — 358 с.

21. Сетевые аспекты многоканальных телекоммуникационных систем: принцип построения и расчёт. / А.Х. Султанов, В.Н. Акулынин, И.Л. Виноградова, A.A. Лощенков, P.M. Шарафутдинов, А.Д. Снегов; М.: Изд-во МАИ, 2005.-200 с.

22. Бакланов И.Г. ИКМ/PDH/SDH/ATM: технология и практика измерений. -М.: Изд-во ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001. 348 с.

23. Гаскевич Е.Л., Убайдуллаев P.P. PON широкополосная мультисервисная сеть доступа. // ТелеМультиМедиа, № 2, 2002. - С. 21 - 25.

24. Петренко И.И., Убайдуллаев P.P. Сети PON. Архитектура. // LIGHTWAVE, № 1,2004.-С. 226-231.

25. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебник для ВУЗов. — М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 416 с.

26. Султанов А.Х., Акулынин В.Н., Виноградова И.Л. Методы повышения работоспособности сетей связи с системой сигнализации ОКС № 7 в процессе эксплуатации. М.: Радио и связь, 2006. - 278 с.

27. Цым А.Ю. Надёжность волоконно-оптических линий связи. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: Сб. докладов Четвёртой международной научн.-техн. конф. Уфа, УГАТУ, 2003, - с. 166 - 169.

28. Математические методы в теории надёжности / Б.В. Гнеденко, Ю.К. Беляев, А.Д. Соловьёв. М.: Наука, 1965. - 524 с.

29. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Часть 2. Системы синхронизации, В-ISDN, ATM. M.: Изд-во ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. - 320 с.

30. Давыдкин П.Н., Колтунов M.JL, Рыжков A.B. Тактовая сетевая синхронизация / Под ред. М.Н. Колтунова, М.: Эко-Трендз, 2004. - 205 с.

31. Попов Г.Н. Основы построения цифровых линейных трактов и способы их оптимизации. Новосибирск: Изд-во СибГУТИ, 2003. - 118 с.

32. Волоконно-оптические системы передачи: вопросы оценки работоспособности / Султанов А.Х., Усманов Р.Г., Шарифгалиев И.А., Виноградова И.Л.- М.: Радио и связь, 2005. 372 с.

33. Архангельский В.Б., Глаголев С.Ф., Марченко К.В., Семин A.B. Корреляционный рефлектометр со сложным зондирующим сигналом // Фотон Экспресс, № 5, 2004. - С. 42 - 44.

34. Марченко К.В., Семин A.B., Архангельский В.Б., Глаголев С.Ф. Новые возможности оптической рефлектометрии // Фотон Экспресс, № 5, 2005. -С. 48-50.

35. Листвин A.B., Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон. М.: ЛЕСАРарт, 2005. - 208 с.

36. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P., Виноградова И.Л. Метод повышения отказоустойчивости оптической сети Ethernet с применением задающего адрес импульса. Per. РИП № 73200500178. Информационный бюллетень ВНТИЦ,- № 7, 2007.

37. Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics. Boston: Academic Press, 2001. - 466 p.

38. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны. От волоконных световодов до фотонных кристаллов / Пер. с англ. под ред. H.H. Розанова. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 648 с.

39. Agrawal G.P. Applications of Nonlinear fiber optics. San Diego: Academic Press, 2001. -458p.

40. Ржевский С.П. Интерференционные волоконно-оптические устройства вычислительной техники и систем управления : Дис. канд. техн. наук: 05.13.05.-Защищена 09.11.91; Утв. 11.05.92. Уфа, 1989.- 197 с.

41. Гайфуллин P.P. Модель появления отражённой волны в волоконно-оптической системе связи // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докладов XIII Международной науч. техн. конф. RLNC'2007. - Воронеж, НПФ "Са-квоее, 2007,-с. 761 -774.

42. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P., Виноградова И.Л. Задача определения параметров оптического импульса, обеспечивающих малые искажения в разветвлённой волоконно-оптической сети // Компьютерная оптика, № 1, 2008.-С. 46-49.

43. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987 - 656 с.

44. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Кра-совского. М.: Наука, 1987. - 712 с.

45. Бурдин В.А. Основы моделирования кусочно-регулярных волоконно-оптических линий передачи сетей связи. — М.: Радио и связь, 2002. — 310 с.

46. Андреев В.А., Бурдин A.B. Многомодовые оптические волокна. Теория и приложения на высокоскоростных сетях связи: Монография. М.: Радио и связь, 2004. - 248 с.

47. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. -М.: Советское радио, 1978. 304 с.

48. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и связь, 1985.-384 с.

49. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P., Виноградова И.Л. Методика кодирования сетевого адреса узла связи на примере сети Ethernet // Инфокоммуникаци-онные технологии, № 12, 2007. — С. 56 - 60.

50. Гайфуллин P.P. Задача подбора алфавита форм адресных импульсов. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: Сб. докл. Восьмой международной научн.-техн. конф. Уфа, УГАТУ, 2007, - с. 74 - 79.

51. Фор А. Восприятие и распознавание образов / Пер. с фр. A.B. Серединско-го; под ред. Г.П. Катыса. М.: Машиностроение, 1989. - 272 с.

52. Теория ТЕЛЕТРАФИКА / Ю.Н. Корнышев, А.П. Пшеничников, А.Д. Хар-кевич. М.: Радио и связь, 1996. - 272 с.

53. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P. Программа расчёта искажений оптического импульса задаваемой формы в волоконно-оптической линии передачи. Per. № 50200500849. Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, № 6, 2007. - РТО 7 с.

54. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P. Программа расчёта вероятности ошибочного приёма на основе статистического метода оценки формы принятого сигнала. Per. № 50200500857. Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, № 6, 2007. - РТО 7 с.

55. Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. 2-е изд. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 512 с.

56. Баруча-Рид А. Т. Элементы теории марковских процессов и их приложения. М.: Наука, 1969. - 512 с.

57. Mukherjee В. Optical Communication Networks. Mc.Graw-Hill, 2001. -p.576.

58. Султанов А.Х., Гайфуллин P.P., Виноградова И.Л. Результаты исследования параметров отказоустойчивости сети типа Ethernet с применением дополнительной подсистемы мониторинга // SPIE: Vol. 4589, 2008, p.p. 730 -742.