автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Исследование и разработка эффективных методов передачи телефонных сигналов по трактам ЦСП на сети связи КНДР

Гя

ШШСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский технический университет связи и информатики

На правах рукописи

СОК МУК >10

УЖ 621.376; 57

ЛСИЕДОЗДШЕ И РАЗРАБОТКА Э5С2КТЙВШХ МЕГСДОЗ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ ПО ТРАКТАМ ЦСП СЕГЛ СВЯБИ КНДР

Специальность: 05.12.02. - Системы я устройства

передачи информации по каналам связи

А в т о р з Ф е р а т диссертации на соискание ученой степени канадузто технических каук

Работа.выполнена в Московском техническом университете связи £ информатики

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент В.Н.ГОРДОЕНКО

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Е.П.ХРОМОЙ, кавдвда1 технических наук, старший научный сотрудник Е.Б.АЛЕКСЕЕВ

Ведущее предприятие: Поволжский институт информатики и радаосвязи (ЗШРС)

Запита диссертации состоится " 14 " 01 1993 г. в 15 е0 часов на заседании специализированного совета К 118.06.03 в Московском техническом университете связи и информатики по адресу: Ш024, Москва, Е-24 ул. Авиамоторная, 8а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 10 " ? 2 1592 г.

Ученый секретарь специализированного совета

0.В.1ШВЕША

ОБЩ ХАРАКТЕГЙСШКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы и состояние вопроса. Быстрый прогресс науки л техники неразрывно связан с дальнейшим развитием всех средств передачи информации. Беа них, в частности, невозможно шаровое внедрение в различные отрасли народного хозяйства, науки и техники средств автоматизации и электронных цифровых вычислительных машин, невозможна четкая и надежная работа всего хозяйственного комплекса страны.

При этом одной из важнейших задач является более полное удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в услугах телефонной связи. Поскольку около 9($ существующих каналов передачи используются для телефонной связи, эффективность работы отрасли а целом во-ыногом будет зависеть от интенсивности и масштабов развития телефонной сети.

Реализация планов телефонизации КНДР осуществляется в условиях острого дефицита кабельной продукции и оборудования систем передачи и коммутации. Это требует поиска более эффективных методов передачи, позволяющих повысить использование существующих линейных трактов, например, за счет сокращения информационной избыточности телефонных сигналов. Последнее достигается в статистических системах передала, в которых при формировании многоканального группового сигнала учитываются паузы, возникающие при передаче телефонных сигналов, и неравномерность распределения динамических уровней речи. Основным достоинством статистических систем передачи, в основном цифровых, является повышение эффективности использования цифровых линейных трактов ( при неизменных параметрах цифровых линейных трактов обеспечивается передача больиего объема информации). При этом, очевидно, требуется усложнение оборудования системы передачи, однако во многих случаях использование статистических систем передачи позволяет получить значительный экономический эффект. Первые статистические системы передачи, в частности, система ТАСИ, имели весьма высокую стоимость и большой объем оборудования, что было обусловлено большим удельным весом индивидуального оборудования л недосгаточкам уровнем развития элементной базы. Поэтому эти системы в основном использовались на очень дорогостоящих трактах, нап-

Л."

КГ г-

рикэр, на трансатлантических подводных кабельных тггетра лях, спутниковых линиях связи и т.п. На современном этапе дюжно разработать более эффективные и экономичные статистические системы передачи, область применения которых на сети связи существенно расширяется.

Известно большое количество работ российских и зарубежных авторов, в которых рассматриваются различные теоретические и практические задачи, связанные с анализом статистических систем передачи. Однако в каадой из этих работ автор, как правило, анализирует один из множества цутвй реализации статистических систем передачи. При этом используются различные методы исследования, что затрудняет сравнение возможных способов построения статистических систем с целью выбора наиболее оптимальных вариантов. Кроме того, рад возможных модификаций, существенно влияющих та параметры системы, оказались либо недостаточно исследованными, либо нэ исследованными вообшз. Требуют также дальнейшего исследования вопросы, связанные с уровнем разработки и месте на сети статистических систем, с индентифкка-цаей состояния канала, с оценкой экономической эффективности внедрения стагястичес:сих систем и др.

В известкой литература использовалась различная терминология по отношению к статистическим системам передачи. 3 данной работе будет использоваться термин "цифровая аппаратура статистической концентрации каналов (иА&СО", который, по мнению автора, более точно отражает суть вопроса.

Указанные обстоятельства я определяют основные задачи,поставленные в данкой работе, в которой сделана попытка комплексного всестороннего исследования различных вариантов построения

аскк. \ •

Целью работы явяя&тся разработка и исследование методов повышения эффективности использования цифровых линейных трактов на сети связи ШЩ3 за счет использования статистических свойств-телефонных сигналов.

О он о в ныв- задача исследования. Ъ соответствии с указанной целью диссертации были поставлены л реиены следующие задачи:

оценка состояния и перспектив развития связи в КЭД?; разработка оассжХяшшя ^ОКК различного типа, и оценка потенциалы« к воз/локносте!:;

3

выбор отглкэлкюго уровня йерарзжи для разработки ЦАСКК; заработка единого метода анализа основных параметров Щ.СКК различного таша к ш его основе количественная сравни -тельная оценка возмогдах методов форгяфовашя грушевого сигнала;

разрабо-гха кавшнншс моделей Ц1СКК различного типа; разработка рекомендаций по проектированию Щ.СКК и ее основных блокоз, Еспользованив на сети связи и оценке экономической эффективности,

Методы исследования. Теоретической и методологической основой исследований являются математический аппараты теории вероятностей и массового обслуживания, теории ста-тйстдческой радиотехники, теории информации, а также теории дафрово! обработки сигналов. Основной объем расчетов вылолнен с Еспользованием ЗШ.

Научная новизна определяется следующими оснозиши результатами:

проведен анализ состояния телефонной связи в КНДР и сфор-ггулярованн основные рекомендации по развитию телефонной сети , предусматривающие, в частности, разработку и внедрение ресурсосберегающего оборудования, в том числе ЦШОС;

разработана классификация ЦАСКК. и произведена оценка потенциальных возможностей ЦДСКК различного типа;

произведен выбор оптимального уровня иерархии дан разработки ЦАСКК;

предложен и использован для практических расчетов единый аналитический кетод сравнительной оценки основных параметров ЦАСКК различного типа;

разработаны машинные модели блочной конструкции ЦАСКл различного типа и определены оптимальные параметры ЦА.СКК;

сфоредлированы особенности оценки технико-экономической эффективности дая различных вариантов применения ЦАСКК на телефонной сети.

Практическая ценность проведенных исследований заключается в следующем:

оптимизация параметров ЦА.СКК позволила добиться повышение пропускной способности первичного цифрового линейного тракта в три раза;

разрабоганнче мзтодикя оценки основных параметров ЦАСКК

путем аналитических расчетов я моделирования на ЭВМ позволяют осуществлять сравнительную оценку любых возможных модификаций ЦАСКК различного типа;

использование предложенного устройства определения сос -тонная телефонных, каналов позволяет повысить достоверность идентификации состояния каналов;

полученные результаты позволили сформулировать практические рекомендации по проектированию и использованию ЦАСКК на сети связи КНДР.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена по тематике комплекса научно-исследовательских работ, проводимых в КНДР в рамках отрасли "Связь". Полученные результаты будут положены в основу НИР и ОКР по разработке ЦАСКК, обеспечивающей повышение пропускной способности цифровых линейных трактов со скоростью передачи 2048 кбит/с в 2-3 раза.

Вклад автора в разработку проблемы. Основные научные положения, теоретические и практические выводы и рекомендации получены автором самостоятельно. Некоторые вопросы с анализом и моделированием ЦАСКК, решались с участием сотрудников кафедры ЫЭС ШУСИ.

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы обоувдались на научно-технических конференциях "Оптические сети связи" (Владимир,1291), "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи" (Суздаль,1592), профессорско-преподавательского состава Ш.УСИ и на заседаниях кафедры ЮС МТУСИ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах ( четыре - в соавторстве) .

Структура и обьем диссертации. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка литературы и содержит /48 страниц печатного текста, 5~{ иллюстраций. Список использованных источников включает 67 наименований.

• Основные положения, выносимые на защиту.

I. Использование ЦАСКК на телефонной сети связи КВДР позволяет получить значительный экономический эффект, о чем свиде-

гельствуют расчеты, проведенные для кабальной магистрали Пхеньян-Чхонзнн.

2. Наиболее целесообразно! является разработка ЦДСКК при- • менительно к первичному цифрового потоку со скоростью передачи 2048 кбит/с, что обеспечивает высокую степень унификации оборудования, упрощает техническую реализацию и повышает гибкость использования ЦА.СКК на телефонной сети.

3. Разработанный аналитический метод определения основных параметров ЦАСКК позволяет проводить достоверные инкенерные расчеты при сравнительной оценке ЦАСКК различных типов и модификаций.

4. Наилучшими показателями обладают ЦАСКК-ЦДО блочного тшш я ЦАСКК-ТАСИ с передачей сигналов управления Ц типа при использования устройств идентификации состояния каналов и выравнивании вероятности перегрузки по каналам.

5. Использование предлокенного устройства определения состояния телефонного канала путем логического анализа сигналов управления и взаимодействия обеспечивает повышение достоверности инденглфикации соотояшл каналов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Зо введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены цели я задачи исследования.

В первом разделе проведен анализ современного состояния и перспектив развития связи в КНДР. -

Показано, что в настоящее время потребности народного хозяйства и населения КНДР в услутах телефонной связи удовлетворяются не в полном объеме, слабо используется цифровая техника связи. 3 го гхе время в КНДР имеются возможности существенного наращивания темпов развития телефонной связи С до 5-7% в год и выше) на базе более широкого внедрения ДСП, что позволит к 2000-ому голу довести телефонную плотность в КНДР до среднемирового уровня. При этом внедрение ДСП на сети связи КНДР долкно осуществляться поэтапно и с учетом обеспечения возможностей совместного использования АСП и ДСП.

Региональные особенности КНДР, острый дефицит электрических и оптических кабелей, недостаточные объемы производства коммутациошгого оборудования и аппаратуры систем передачи требуют скорейшей разработки и внедрения ресурсосберегающих техно-

логий и типов оборудования систем передачи, эффективных методов построения сети, средств автоматизации и др.

Повышение эффективности ЦСП, т.е. улучшение технико-экономических показателей при использовании ЦСП на сети связи, целесообразно осуществлять в следущих основных направлениях:

совершенствование аппаратуры ДСП, т.е. разработка нового поколения иерархических ЦЗП, обеспечивающего расширение функциональных возможностей аппаратуры, повышение ее надежности, уменьшение габаритных размеров, снихеше потребляемой мощности я т.п.;

применение в качестве направляющих систем волоконно-оптических линий связи (ВОДС);

использование более эффективных методов кодирования, например, адаптивных видов дельта-модуляции (АДУ) иди дифференциальной ИКМ (АЦЙКМ);

разработка и внедрение грансд<улыипл8ксоров; использование в цифровых линейных трактах более эффективных кодов (например, многоуровневых кодов);

разработка цифровой аппаратуры статистической концентра -ции каналов, в которой учитываются особенности передачи телефонных сигналов по каналам связи и др.

Второй раздел посвящен анализу методов формирования групповых сигналов в цифровой аппаратуре jraracпиеской концентрации каналов (ЦАСКК).

Проведен анализ общих принципов построения ЦАСКК и отмечено, что при формировании группового сигнала в тракта ЦАСКК используется статистика активности каналов ( каналы в тракте ЦАСКК предоставляются только "активным" абонентам) и статистика мгновенных значений передаваямого сигнала ( длина кодового слова является величиной переменной, зависящей от конкретной величины кодируемого отсчета). Б соответствии с этим введены понятия ЦАСКК типа ТАСИ (ЦАСКК-ТАСЙ) и ЦАСКК типа ПДС (ЦАСКК-ВДС).

Отмечено, что в ЦАСКК любого типа для правильного восстановления информации на приеме должны передаваться специальные сигналы управления (СУ), которые могут быть разделены на три большие группы.

Сигналы управления первого типа (СУ-I) .представляют собой последовательность /Vex бит, закрепленных за каждым абонентом ( входящим каналов). Ери этом, если / - ый абонент активен,

го г -на символ с СУ-1 имеет значение "Iй, в противном случае - "О". В этом случае в цикле Щ.СКК кодовые слова активных абонентов следуют в порядке возрастания номеров.

Сигналы управления второго типа (СУ-П) представляют собой соьокушость двух кодовых слов, одно из которых является кодом номера активного абонента, а второе - кодом номера канала, пре-догтазленного ему в цикле ЦАСКК, содержащем N информационных каналов. Такие сигналы управления передаются в момент пре~ доставления канала в цикле ЦАСКК, а вх количество в каждом цикле зависят от модификация ЦАСКК. В этом случае кодовые слова активных абонентов в цикле Ц&СКК передаются в случайном порядке СУ-1, как и СУ-П, используются в ЦАСКК-ТАСИ.

. Сигналы управления третьего типа (СУ-1Н) .используются в ЦАСКК с переменной длиной кодового слова (ЦДСКК-ДДС) блочного типа и обозначают формат ( количество разрядов) каадого канального блока. В кавдом цеюгэ ЦАСКК передавая СУЧП для нескольких каналов, а все сигналы управления передаются в течение некоторого сверхцикги. В этом случг.е кодовые слова абонентов следуют в цикле ЦАСКК в установленном порядке.

Тип СУ я способ их переда чг. существенным образок влияют на основные параметры ЦАСКК ( коэффициент эффективности .

помехоусгойтавосгь и др.).

Характерным дун ЦАСКК любого типа является вомзожность перегрузки в некоторые моменты времени, когда информационной емкое ти- цикла ЦАСКК не хватает для передачи кодовых слсв всех активных абонентов, а также явление " переадресацик" информации при ошибочном приеме СУ. В обоих случаях происходит частичная потеря информации в некоторых каналах, приводящая к енлхенвю качества передачи. Дяя борьбы с явлениями перегрузки в дереадгре-сацкя конег 1ыгь предложено большое число способов, определяющих различные модификация базовых вариантов построения ЦАСКК (например, выравнивание перегрузки по отдельным каналам за счет циклического сдвига порядка следования каналов или их равновероятного обслушвания, сокращение разрядности кодовых слов части каналов при возникновении перегрузки, различные способы защиты СУ от ошлбок и др.).

На основе всестороннего анализа принципов и особенностей работы ЦАСКК различного типа и модификаций разработана классификация ЦАСКК, содержащая ряд наиболее захных классификационных'

гтряя каков а псгводовдвя выделить те особенности ЩСКК, которые необходимо учитывать при оценке ее параметров.

Произведена оценка потенциальных возможностей ЦАСКК раз -личного тиш, в результате которой было установлено, что предельные -значения могут достигать значений 6-8 ( при исполь-вованаи Щ.СКК совиеотно с /ДЩМ).

Выбор оптимального уровня иерархии для разработки ЦАСКК произведен на основе учета сдадрэда факторов, влияющих на тех-иико-экпишзческнэ показатели ДШОС:

степени повышения вффоктавносга использования цифровых ля-иепшх трактов ' '

степени унификации оборудования ЩСКК г гибкости' его использования яа телефонной сета связи;

сложности технической реаякзацаи ЩХЖК; объема кзобходимого дополнительного оборудования ЦЗП и т.е. Показано, что наиболее целесообразной является разработка ЩСКК применительно к шраичЕсау цифровому потоку со скоростью передачи 2048 кбит/с.

В тротъем тоздеде разработана нзтодика аналитической оценки влияния способов формирования групповых сигналов на параметры ЩСКК различного типа.

Вне зависимости от типа ЩСКК такие ухудаавдие факторы, как перегрузка цикла ЩСКК, «гибки в («У, шумы в каналах и др., приводят к возникновению специфических помех, т.е. к снижению помехозащищенности по сравнена» с каналами традиционных ЩП с ИКМ. Поэтому в качестве критерия сравнительной оценки ЦАСКК различных типов удобно выбрать параметр ь. У , характеризующей указанное выше снижение помехозащищенности. При этом для некоторых модификаций ЩСКК мощность специфических помех пропорциональна мощности сигнала , т.е. . а ли других модификаций ЦаСКК - мощности пума квантования % , т.е. = Рш( Ди коэффициенты пропорциональности). В первом случае л случаем £ст = ЮЦС %/С&% % )1= £ - ,

тде ~ „ 0.13 ,т.

д5 = (рс ю +1) Ш

а во втором соответственно

В приведенных соотношениях £ и Ser - помехозапщщавносга £а выходе канала ЩП я Щ,(ЖК соответственно,,

Таким образом, суть охгеЕкн сшскешя пемехозащиценноогя канала ЦАСКХ сзодагся к определению коэффициентов Д. ( вян ) для данной модификации, что осуществляется вероятностными методами теория массового обслуживания.

Поскольку вероятности попадания абонентского отсчета в перегрузку или его потери из-за отабо.ч щш регенерации сигналов управления не коррелярованы с распределении речевых отсчетов абонентского сигнала, то коэффициент J% ( идя ) представляет собой вероятность потери активного отсчета в исследуемом

i -оа абонентском канале по какой либо из двух указанных причин ( одновременным сочетанием этих причин мояно пренебречь ввиду малости соответствующих вероятностей). Таким образом, можно записать

Ai ~ Hs¡>i + Рощ = Дг + hi (3)

где Ри - вероятность погори отсчета i -го абонентского канала из-за попадания в перегрузку, а - вероятность по-

тери отсчета £ -ого абонентского канала из-за ошибок при регенерации сигналов управления.

В работе разработана методика определения Д. (или Д, ) для ЦДСКК различных типов и модификаций.

Так, например, даш базового варианта ЦМЖК-ТАШ с передачей фГ-I, описанного выше, в худшем положении оказываются каналы с большими порядковыми номерами л^внраяениа для pCi имеет вид

Рч = % Р» С/ - Ра) '"+ С 2í- i) в» (4)

Если se рассматривать модификацию Щ.СКК данного типа с равномерным распределениам вероятности перегрузки мекду абонентскими каналами, что может быть достигнуто либо за счет циклического сдвига порядка следования абонентских каналов, либо при принудительном удаления случайно выбранной шформалщщной посылки из цикла ЦДСКК с заменой ее на посылку канала, оказавшегося в перегрузке, го можно получить

ci-w^'Vczt-/; Р.. (5)

В соотношениях (4),(5) и далее приняты следующие обозначения: - коэффициент активности канала; Рш -вероятность ошибки в цифровом линейном тракте.

Для базового варианта Ц&СКК-ТАСИ с передачей СЗ'-П получено следующее выражение

* = С* РП г -Ра Г -С *( + 2 (6)

где - дошгельнос гь цикла, а ta - среднее время активного состояния канала. При этом учитывалось,- что в ошгае от случая ЦАСКК-ТАСИ с СУ-1, при попадании ошибки в один из ГГц тактовых интервалов СУ, в которых передается номер абонентского канала, происходят потеря не одного отсчета, а всех отсчетов за период текущего активного состояния абонентского канала. Еслч же ошибка попадает в один из плг тактовых интервалов, в которых передается номер канала в тракте Ц4СКК, го, кроме потери собственных отсчетов, на выход соответствующего абонентского канала будут поступать "чужие" отсчеты.

Для модификации ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-II, цредусматрива ющей при наличии перегрузки сокращение пдавд кодовых слов (уменьшение разрядности) стольких каналов, сколько необходимо для того, чтобы все активные абонентские канала были обслужены , имеем ы

я. у- (¿-ПК

где К - число абонентских каналов, оказавшихся в перегрузке, £ - номинальная разрядность кодовых слов ( £ =8), а Рк - вероятность наличия в перегрузке К каналов, равная

и ~ ЧУа, Га с 1 Г&)

Если м&ОКК обладает исправляющей способностью, т.е. обеспечивает безошибочный прием СУ, то в выранекиях (4)-(6) второй член суммы оказывается равным нулю, т.е. ^,=0.

Для ДАСКК-ЩЗС с индивидуальной обработкой канальных сигналов, использующей в качестве признака окончания очередного кодового слова в тракте 1ДСКК нарушение правила построения

П

квазигроячното кода, получена соответствующие выражения, определяющая Р, и j% , в частности

Л = -щ— г2 (в)

где € 2 ¡£х - функция .¿аплЕса, ©О^- коэффициент раз-

ложения при третьем щгана ряда Граша-Юарлье, -¿л - центрированная и нормированная величина дишн массива, содержащего К кодовых слов. Подставляя (4)-(8) в (I) или (2) моаио определить искомую величину .

Кроме того, били отмечены особенности оценки величины До для ДАШ®, использующей разностные метода кодирования.

На базе полученных соотноиеняй произведена количественная оценка величины дак ЦАСЖК различных типов и модификаций ( для случая статистического объединения двух первичных цифровых потоков в один), позволившая сформулировать ряд выводов, в частности:

дат ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-1 определяющую роль в снижении помехозащищенности играет перегрузка, в то время как для ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-Л подавляющее вл:шшие оказывают ошибки в сигналах управления;

использование ЦАСКК-ТАСИ с передачей С7-1 обеспечивает допустимое качество передачи речевых сигналов при Кз =2 только з том случае, если осуществляется выравнивание перегрузки по абонентским каналам ( аС ^ 4,4 дБ);

использование ДАСКК-ТАСИ с передачей С7-П обеспечивает допустимое качество передачи при К$=И только в том случае, если принимаются специальные меры по защите сигналов управления от ошибок С дЗ'^ОД дБ);

использование ЦАСКК-1ЩЗ с индивидуальной обработкой канальных сигналов целесообразно только при Ц, 4 0,3, т.к. уже при /а =0,4 снижение помехозащищенности достигает величины &-В =16 дБ;

при использовании ЦАСКК с разностными методами кодирова-. ния (цАСКК-ДПС'Л) возможно достижение >, 4 (прид^-1-2 дБ дая ДАСКК-ДИНЫ с передачей СУ-Ю.

Четвертый раздел диссертации посвящен исследованию ДАСКК различного типа путем моделирования на ЭВ.,1.

Большое количество случайных факторов, влияющих на пара-

а

негры ЦАОЖ и их ало&шв взаимосвязи друг с другом требуют использования метода статистического моделирования на £Ш, что особенно вакно для ЦАСКК-ВДС с блочным кодированием, где учитываются корреляционные связи последовательности отсчетов канального сигнала. Качество передачи по каналам Щ.СЖК зависит от многих факторов, образующих в совокупности условия передачи: алгоритма обработки и формирования гцуппового сигнала, характера действующих шумов, коэффициента акгивноотя каналов, числа обслуживаемых абонентских каналов, распределения ошибок регенерации и т.д. Очевидно, для получения развернутого многомерного семейства зависимости качества передачи от всех перечисленных факторов потребовался бы чрезмерно большой объем машинного времени, что привело к необходимости разумного ограничения задачи исследования, связанной в основном со сравнительным анализом ДАСКК различного типа.

При моделировании использовался автономный математический датчик квазислучайных чисел (Д2Ч), обладавший малой степенью корреляции генерируемых чисел и способностью адаптироваться практически к любому типа ЗШ, работая не. пределе точности, которую она способна обеспечить.

С целью дальнейшего уменьшения машинного времени модель работает в режиме масштабирования, суть которого заключается в том, что имитируются лишь те циклы передачи, в которых исследуемый о - ый канал является активным, и в которых, кроме того, имеет место ошибка регенерации. При окончательной обработке результатов это обстоятельство учитывается в виде дополнительного мнокителя ( коэффициента масштабирования), учитывающего работу модели в условных вероятностях и равного

Разработана общая схема модели ДАСКК, на базе которой осуществлялось моделирование ЦАСКК-ТАСИ и ЦАСЖ-ПДС.

3 процессе создания модели ЦДСКК-ТАСй была разработаны следувдие основные функдаи-подпрограммы:

иКАЫЗ ~ обеспечивает генерацию гсевдослучайных чисел; У Р X - обеспечивает преобразование реализации числа X с равномерным распределением с интервале (ОД) в реализацию У с заданным распределением^^); У - обеспечивает моделирование процессов формирова-

ния группового сигнала в передающей части ЦАСКК

и воздействия линейного тракта на передачу этого сигнала (управляющая программа);

Р ЯМ - обеспечивает моделирование процессов обработки группового сигнала в приемной части ЦАСКК.

При разработке модели ЦА.СКК-ЦДС блочного типа помимо сравнения с ЦАСКК других типов ставилась задача выбора оптимальной структура цикла передачи, обеспечивающей максимальный коэффициент эффективности Кэ. Учитывая особенности формирования группового сигнала в ЦА.СКК подобного типа, при моделировании использовались реальные речевые отсчеты, полученные с помощью специального комплекса, который содержал двенадцаги-разрядный линейный АЦП я блок непосредственной записи с «пила на магнитную ленту. При этом моделирование шума осуществлялось с помощью ДСЧ.

При моделировании ЦАСКК-ЦЦЗ блочного типа использовались две программы, одна из которых имитирует групповой сигнал ЦСП ИКМ-30, а другая - работу оборудования ЦАСЮС. Наиболее важным выходным параметром основной программы является " длина" перегрузки Ьп , выра;-шющаяся количеством информационных символов, не поместившихся в цикле ЦАСКК ( или "запас по перегрузке", выражающийся количеством неиспользованных позиций в цикле ЦАСКК).

На базе разработанных моделей ЦАСКК были составлены соответствующее программы, осуществлено моделирование и проведен анализ полученных результатов.

В таблице I приведены значения допустимого числа обслуживаемых каналов в зависимости от & ( при /¡Ц, =0,005) для ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-1 и СУ-П и ЦАСКК-ПДС с индивидуальным кодированием.

Таблипа I

Ра 'Чн,

11АСКК-ТЛСИ-1 ЦАСКК-ТАОИ-П ЦАСКК-ПДС

0,25 80 112 80

0,3 70 93 72

0,35 63 80 65

0,4 57 70 6С

результатк моделирования, приведенные в табл.1, онли получены при отсутствии щумов и ошибок регенерации, влияние кого/4

ршс исследовалось при указанных в хабл.1 значениях и .

Так как ошбка в сигналах управления 11ДСКК может привести к яскааекию нескольких канальных посылок, го вероятность искажения канальной посылки в ЦАСЖК оказывается несколько больше, чем аналогичная вероятность Рк для обычной ДСП. Лоз голу удобно влияние ошибок регенерации характеризовать отношением л = , что,кроме того, позволяет моделировать ошибки не с .абсолютной, а с условной вероятностью, равной для ЦАСКК и ЦСП. В табл.2 приведены результаты, полученные в процессе моделирования ЦШСК-ТАСИ с передачей СУ-1.

Таблица 2

д

/4* = 48 = 64. Мах - 80

0,25 3,125 4,09 5,06

0,3 3,151 4,102 5,07

0,35 3,174 4,130 5,075

0,4 3,204 4,140 5,II

Для ЦАСКК-ТАСИ с передачей С7-П значение практически постоянно и оказывается прьмерно равным « 2, а для ЦАСКК-ЦЦО с индивидуальным кодированием достигает значений =15.

Такш образом, с точки зрения влияния ошибок регенерации предпочтение следует отдать ЦАСКК-ТАСИ с передачей С7-Д, а сравнение подученных результатов с данными таблицы I свидетельствует о необходимости защиты сигналов управления от ошибок регенерации.

Поскольку наличие шума в каналах приводит к увеличению реального значения коэффициента активности какался /| , а, следовательно, и вероятности перегрузки, то необходимо ограничивать число обслуживаемых каналов. Влияние шума с учетом этого удобно оценивать посредством и эквивалентной" вероятности активного состояния канала Са зка , которая, как показали результаты моделирования, с достаточно высокой точностью (10-15%) может быть оценена следующим образом

= Ра \0°"ш)

где Ьш - защищенность сигнала от шумов на входе канала,дБ. Определив Ц и используя данные табл.1, могло определить допустимое число каналов с учетом влияния шумов.

Использование модификационных вариантов построения ЦАСКК позволяет увеличить количество обслуживаемых каналов на 101556.

3 процессе моделирования ЦАСКК-ЦДС блочного тша были получены зависимости "длины" перегрузки от коэффициента активности /§ , числа обслуживаемых каналов /4у . длины блока £ , уровня шумов и др. В результате было установлено, что при использовании устройств определения состояния каналов, обеспечивающих защиту от действия шумов, я выборе спгадальной длины блока £ =30, возможно достижение Кз = 3.

В целом результаты моделирования с достаточно высокой степенью точности совпадают с результатами аналитических расчетов, проведенными в третьем разделе работы,что свидетельствует о достоверности полученных результатов и целесообразности использования аналитических мэтодов при инженерных расчетах.

В пятом тазделе осуществляется разработка рекомендаций по проектированию Ц.4.СКК л се использованию на сети связи КНДР, причем основное внимание уделяется ЦАСКК-ГАСИ с передаче!} СУ-П и ЦАСКК-ВДС блочного типа, показавшим наилучшие показатели в ходе предшествующего анализа

Сформулированы практические рекомендации по проектированию ЦШЫ с учетом особенностей ее использования на сети связи.

Разработаны структурные схемы передающего и приемного оборудования ЦА.СКХ-ТАОИ и ЦАСКК-ЦЦС блочного типа. Для ДАСКК указанных типов рассмотрены структуры циклов передачи ?. требования к основным узлам оборудования.

Проведен анализ способов определения состояния телефонных каналов по структуре сигналов уцравления и взаимодействия. Предложена методика идентификации свободного состояния телефонного канала основанная на логическом анализе сигналов управления и взаимодействия, передаваемых в цикле передачи аппаратуры ИКЛ-30. В результате разработана структурная схема устройства определения состояния канала (УОСК), обеспечивающего повышение достоверности идентификации состояния канала в цАСКК,

Рассмотрены возмогшие варианты использования ДАСКК на сети связи КНДР, среди которых следует выделить следующие:

применение ЦА.СКК для повышения пропускной способности существующих магистралей;

/е

применение ЦАСКК при строительстве новой магистрали; применение ЦАСКК для повышения надежности каналов. Для каждого из вариантов использования ЦАСКК составлены структурные схемы организации связи для базового и внедряемого вариантов я отмечены особенности, которые необходимо учитывать в процессе технико-экономического обоснования.

В частности, при применении ЦАСКК с целью повышения надежности каналов оборудование ЦАСКК играет роль резервного оборудования, которое включается в случав выхода из строя части цифровых линейных трактов в некотором направлении, восстанавливая прежнюю пропускную способность. Эффективность применения ЦАСКК в данном случав заключается в том, что га счет увеличения надежности каналов снижается время их простоя, что эквивалентно соответствующему приросту продукции. Относительное сшхение времени простоя каналов можно оценить посредством коэффициента Кгг/Кл > где Кп. Кга - коэффициент готовности каналов в базовом и внедряемом варианте соответственно. Если потоки отказов и восстановлений близки к экспоненциальным,что обычно справедливо для сложных систем, к которым мокно отнести и каналы передачи, то можно получить следующее вырахениз

р|«))/С (9)

где Та - среднее время восстановления отказа отдельного линейного тракта, р|Ш - вероятность безотказной работы тракта в базовом варианте, М - общее количество линейных трактов в данном направлении.

Таким образом, эффективность применения ЦАСКК для повышения надежности каналов будет высока для магистралей, где время восстановления трактов относительно велико, что, например, характерно для магистралей подводного кабеля достаточно большой протяженности.

В диссертации рассмотрена методика оценки экономической эффективности внедрения ЦАСКК, на основе которой составлены развернутые расчетные соотношения, позволяющие производить количественную оценку годового экономического эффекта.

В качестве примера произведен расчет ожидаемого годового экономического эффекта при использовании ЦАСКК на магистрали Пхеньян-ЧЬеонзин, оборудованной аппаратурой ИК,'-120 при работе по кабелю типа ЫКС 4x4x1,2. Для указанной магистрали была сос-

гавлена расчетная схема, а также схемы организация связи для базового и внедряемого вариантов. Количественная оценка ожидаемого годового экономического эффекта показала, что использование ЦАСКК на магистрали Пхеньян-Чхонзнн позволит получить экономический эффект около 90 млн. рублей ( по уровню цен на середину 1982 г.).

Использование ЦАСКК на более протяженных и дорогостоящих трактах позволит получить более высокий экономический эффект.

Основные результаты диссертационной работы, посвященной исследованию методов построения цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов (ЦАСКК), состоят в следующем.

1. Проведен анализ состояния телефонной связи в КНДР. Отмечено, что потребности народного хозяйства и населения в услугах телефонной связи удовлетворяются не в полном объеме.

Сформулированы основные рекомендации по развитию телефонной сети, предусматривающие в частности, разработку и внедрение ресурсосберегающих технологий и типов оборудования систем передачи, в том числе ЦАСКК.

2. На основе всестороннего анализа принципов и особенностей работы ЦАСКК различного типа разработана классификация ЦАСКК, содержащая ряд наиболее ванных классификационных признаков и позволяющая выделить те особенности ЦАСКК, которые необходимо учитывать при расчете ее параметров.

Произведена оценка потенциальных возможностей ЦАСКК раз-дачного типа, в результате которой установлено, что коэффициент эффективности ЦАСКК Кэ может достигать значений 6-8 (при использовании ЦАСКК совмвстно с АДИКМ).

3. На основе анализа различных факторов, влияющих на технико-экономические показателя ЦАСКК, произведен выбор оптимального уровня иерархии для разработки ЦАСКК. Показано,что наиболее целесообразной является разработка ЦАСКК применительно к первичному цифровому потоку со скоростью передачи

2,048 Мбят/с, что, в частности, обеспечивает высокую степень унификации оборудования, упрощает техническую реализацию и повышает гибкость использования ЦАСКК на телефонной сети.

4. Предложен и обоснован обедай метод оценки параметров ЦАСКК различного типа, основанный на учете основных факторов

( перегрузка системы, ошибки в сигналах управления и др.), сникающих качество передачи информации, и позволяющий производить

сравнительную оценку ЦАСКК по валике снижения помехозащищен-носте каналов . При этом учет указанных факторов мокет производиться как совместно, так и ш отдельности.

5. На базе общего метода разработаны методики оценки влияния способов формирования группового сигнала на параметры ЦАСКК следующих типов:

ЦАСКК-ТАСИ с передачей сигналов управления (СУ) двух типов (СУ-1 и СУ-Ш.

ЦАСКК-ПДС с индивидуальной обработкой канальных сигналов;

ЦАСКК-ДШ с передачей СУ-1 и СУ-П.

Получены аналитические выражения, позволяющие оценивать величину для различных модификаций указанных типов ЦАСКК.

6. Произведена сравнительная количественная оценка величины снижения помехозащищенности для ЦАСКК различных типов

с учетом возможных кодификационных вариантов в зависимости от коэффициента активности каналов Ра, вероятности ошибок Рош в линейном тракте, числа обслуживаемых каналов и др.

В результате расчетов установлено, что наилучшими показателями обладают ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-П и ЦАСКК-ЦЦС блочного типа при выравнивании перегрузки по всем каналам и защите сигналов управления от одиночных ошибок, а также ЦАСКК-ДИШ.

7. Разработаны модели ЦАСКК различного типа на ЭВМ и проведена количественная оценка параметров ЦАСКК путем моделирования.

В результате моделирования подтверждена достоверность полученных аналитических соотношений, уточнены некоторые параметры ЦАСКК я установлено, что при использовании устройств определения состояния каналов в ЦАСКК-ЩР блочного типа возможно достижение Кд =3 при оптимальной длине блока, равной 30.

8. Предложен способ определения состояния телефонного ка-" нала путем логического анализа сигналов управления и взаимо-дейсгзия, позволяющий уменьшить вероятность локнэго определения состояния канала. Разработаны структурная схема устройства, реализующая данный способ, и структурные схемы передающего и приемного оборудования ЦАСКК различного типа.

9. Показано, что при оценке технико-экономической эффективности применения ЦАСКК следует различать варианты использования ЦАСКК на существующей магистрали, при строительстве новой магистрали и в качестве резервного оборудования. Для как-

дого случая использования ЦАСКК составлены расчетные схемы для базового и внедряемого вариантов.

Составлена методика оценки технико-экономической эффективности применения ЦАСКК на кабельных магистралях. Произведена количественная оценка ожидаемого годового экономического эффекта от применения ЦАСКК на магистрали Пхеньян—{хонзин, показавшая, что экономический эффект окажется свыше 90 млн.рублей.

10. Показано, что специфические искажения, возникающие в каналах ЦАСКК вследствие перегрузки аппаратуры, работы уст -ройсгв определения состояния каналов, ошибок в сигналах управления и т.п., при оптимальном выборе параметров ЦАСКК могут бить сведены к уровню, практически не влияющему на качество передачи.

(Формулированы практические рекомендации по проектированию ЦАСКК.

Список публикаций

1. Гордаенко В.Н., Сон Цун Хо. Влияние способов передачи сигналов управления на параметры аппаратуры статистической концентрации каналов/ Деп. ЩПИ "Информсвязь" в сб. "Системы

и каналы радиосвязи", й 1850-сз от 15.07.91. - с.25-30.

2. Гордиенко В.Н.,Сон ¡Лун хо. Исследование методов построения цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов путем моделирования на ЭБ'.1/ Деп.Щ-ГГИ "Информсвязь" в сб. "Системы передачи информации", й 1922-св. от 24.08.92.-с.22-31.

3. Гордиенко В.Н. ,Сон Ыун Хо. Пршенение цифровых статистических систем передачи на оптических линиях связиДруда

2ой НТК "Оптические сети связи", Владимир,1951.-с.183-187.

4. Гордиенко В.К. ,Сон !-!ук Хо. Сравнительный анализ различных способов построения цифровой аппаратуры статистическоГ: концентрации каналов/Труда 1ГГК "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи". Суздаль, 1992. - с.24-25.

5. Сон ¡Дун Хо. Основные параметры аппаратуры статистической концентрации каналов /Труда Политехнического института

им. Ким 4а::а, Пхеньян, Д 4, 1992.

6. Сон ."Лун Хо. Использование цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов на сетк связи КПД? /Труды НТК "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи", Суздаль, 1992. - с.26.