автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Оптимальный многокритериальный выбор средств мобильной связи в рамках информационной учебной среды

Введение

Глава 1. Анализ методов выбора средств мобильной связи

1.1 Технико-экономические особенности организации систем мобильной радиосвязи

1.1.1 Системы персонального радиовызова

1.1.2 Профессиональные системы мобильной радиосвязи

1.1.3 Системы беспроводных телефонов

1.1.4 Сотовые системы подвижной радиосвязи

1.1.5 Глобальные системы спутниковой наземной подвижной радиосвязи 33 Сравнительный анализ средств мобильной связи

1.2 Анализ методов параметрической оптимизации

1.2.1 Оптимизация параметров при дискретном выборе

1.2.2 Методы скалярной оптимизации

1.2.3 Методы векторной оптимизации 43 Выводы к разделу 1.

1.3 Постановка задачи 51 Выводы к главе

Глава 2. Метод оптимального выбора средств мобильной связи

2.1 Математическая модель структуры средств мобильной связи

2.1.1 Классы связей

2.1.2 Имитационное моделирование базы исходных данных

2.1.3 Обобщенная модель оптимального выбора

2.2 Критерии и особенности, учитываемые в методах выбора

2.3 Показатели качества, условия и ограничения при оптимальном выборе средств связи

2.4 Выбор средств мобильной связи на основе векторного подхода

2.5 Метод и алгоритм оптимального выбора средств мобильной связи 91 Выводы к главе

Глава 3. Система управления параметрической оптимизацией для учебно-исследовательских комплексов выбора средств мобильной связи

3.1 База исходных данных

3.2 Имитационная модель метода многоэтапного выбора оптимальных средств мобильной связи по множеству показателей качества

3.2.1 Формирование множества возможных решений

3.2.2 Определение вектора поиска оптимального решения и режима 99 работы системы

3.2.3 Формирование множества строго допустимых решений

3.2.4 Формирование множества нехудших решений

3.2.5 Сведение задачи к единственному оптимальному решению

Глава 4. Апробация разработанного учебно-исследовательского комплекса управления многокритериальным выбором средств мобильной связи

4.1 Пример выбора средств сотовой связи

4.2 Пример выбора средств пейджинговой связи

4.3 Получение обучающей информации

4.4 Эффективность и надежность метода выбора 119 Выводы к главе 4 120 Основные результаты работы 121 Список литературы 124 Приложение

Актуальность темы.

Рынок мобильной связи в нашей стране, как и во всем мире, переживает стремительное развитие. До 1995 года только в Европе рынок мобильной связи охватывал около 15 млн. абонентов с ежегодным оборотом более 8 млрд. долларов [50]. В настоящее время ведущее положение на рынке мобильной связи занимают: -системы персонального paflH0Bbi30Ba.(Paging Systems);

-профессиональные системы (частные) подвижной связи (PMR, PAMR); -системы беспроводных телефонов (Cordless Telephony); -системы сотовой подвижной радиосвязи (Cellular Radio Systems); -глобальные системы спутниковой наземной подвижной радиосвязи.

Глобальной стратегией развития мобильной связи является разработка и внедрение единых международных стандартов и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования. Для проектировщика и пользователя стоит важная задача выбора вида связи и конкретного аппарата связи, оптимально отвечающих требованиям по качеству связи, набору услуг и стоимости. Выполнение этих задач определяется возможностью реализации решений, т.е. выбором конкретного оптимального решения из совокупности возможных в зависимости от уровня технических, экономических и эксплуатационных показателей. Широкое распространение мобильной связи связано с развитием техники последних двух десятилетий, как в области электронной схемотехники так и в области системного программирования.

Системы мобильной связи представляют собой совокупность разветвленной сети сложного электронного оборудования (телекоммуникаций) и программного обеспечения. В настоящее время процесс оптимального выбора системы мобильной связи является наименее автоматизированным. Создание методов и систем, решающих задачи векторной оптимизации в выборе связи, при выполнении реальных проектов требует высокой квалификации разработчика, представления ему возможности предлагать и исследовать различные варианты организации подвижной связи. Для интеллектуальной поддержки пользователя, предоставления ему возможностей работать в обучающей среде, необходимы различные автоматизированные системы оптимального выбора средств мобильной связи по многим показателям качества. Кроме того, для решения указанных задач нужна подготовка соответствующих специалистов в этой области. Поэтому указанные системы должны быть ориентированны на процесс обучения методам оптимального выбора сложных средств современной электроники.

Таким образом, актуальность темы диссертации определяется необходимостью построения системы моделирования, оптимизации и многокритериального выбора, которая позволяла бы повысить степень автоматизации и качество решения глобальных задач развития мобильной связи и оптимального выбора мобильных средств связи, и являлась бы ядром учебно-исследовательской системы.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является: - разработка метода и информационной среды оптимального выбора средств мобильной связи, основанных на многоуровневом и многокритериальном подходе, позволяющих повысить эффективность, надежность и степень автоматизации процесса проектирования.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи: - проанализированы особенности организации систем мобильной связи;

- выявлены особенности выбора средств мобильной связи методами САПР с ориентацией на учебно - исследовательскую систему оптимального выбора средств мобильной связи (СОВСМС);

- разработан метод многоуровневого многокритериального выбора оптимальных средств мобильной связи;

- разработаны алгоритмические процедуры параметрической оптимизации и имитационного моделирования СОВСМС;

- осуществлена алгоритмизация процедур принятия проектных решений при многовариантном выборе средств мобильной связи; создано программно-методическое обеспечение системы имитационного моделирования и оптимизации в структуре САПР с оценкой его эффективности в рамках учебно-исследовательской (УИ) СОВСМС.

Методы исследования.

При выполнении работы использованы основные положения теории систем автоматизированного проектирования, методы имитационного моделирования систем массового обслуживания, теории вероятностей и математической статистики, оптимизации, исследования операций и принятия решений.

Научная новизна.

Научной новизной характеризуются следующие результаты:

- метод выбора средств мобильной связи с преодолением технических противоречий, основанный на систематизации и векторной оптимизации их параметров и позволяющий повысить эффективность и надежность проектирования;

- структура условных критериев предпочтения, ориентированная на выбор средств мобильной связи;

- алгоритмы структурно-параметрической оптимизации, обеспечивающие интеграцию имитационного моделирования, рационального выбора системы мобильной связи и аппарата связи на основе поисковых процедур проектирования;

- алгоритмические схемы многовариантного выбора в рамках системы оптимального выбора средств мобильной связи (СОВСМС), отличающиеся математическими приемами преобразования качественных оценок и визуальных представлений в количественные меры при построении диалоговых процедур; структура программно-методического комплекса системы имитационного моделирования и оптимизации в учебно-исследовательской СОВСМС, позволяющая в процессе решения конкретных задач получать пользователю обучающую информацию, осуществлять контроль освоения отдельных алгоритмов и процедур, компоновать программу решения из набора отдельных программных и алгоритмических средств.

Практическая ценность работы: 1. Разработанный программно-методический комплекс выбора оптимальных средств мобильной связи, включая тип и вид систем связи, позволяет принимать обоснованные проектные решения при многокритериальной оптимизации выбора, дающие возможность преодолевать множество технических и параметрических противоречий.

2. Созданный программный методический комплекс позволяет повысить эффективность обучения специалистов и студентов как методам векторной оптимизации и субъективно-эмпирическим способам принятия проектных решений, так и автоматизированным проектированием сложных технических средств связи, обладающих множеством противоречивых показателей качества. Реализация результатов работы

Разработанный программный методический комплекс оптимального выбора прошел апробацию в НИИ Дальней Радиосвязи (фирма "СиБи - ГРАД") имеет положительные отзывы, внедрён в учебный процесс МГАПИ направления подготовки специалистов 65.43.00 - проектирование и технология радиоэлектронных средств по дисциплинам схемотехника электронных средств, основы проектирования электронных средств, интегральные устройства радиоэлектроники, а так же в учебный процесс Международного университета «Природа, общество и человек» Дубна по направлениям подготовки дипломированных специалистов 65.46.00 - информатика и вычислительная техника, 65.47.00 - информационные системы.

Апробация работы Материалы диссертации докладывались на 2 Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права», состоявшейся в г.Сочи с 27 сентября по 3 октября 1999г., на семинарах и конференциях МГАПИ, на научных семинарах Воронежского государственного технического университета, на Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (г. Воронеж, 16-17 марта 2000г.).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 5 печатных работах и 1 методическом пособии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, составляющих 123 е., списка литературы (97 наименований), приложения, содержит 24 рисунка, 12 таблиц, 30 программных фрагментов экрана, инструкцию оператора системы оптимального выбора. Всего 167 страниц.