автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка и исследование нечетких моделей и процедур идентификации состояний дискретного канала в информационно-вычислительных сетях

Б ОД

I '

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ПУЭИКОВА ЛИЛИЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ И ПРОЦЕДУР ИДЕНТИФИКАЦИИ СОСТОЯНИЙ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА В ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Специальность 05.13.13 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Автореферат диссертации На соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань, 1994

Работа выполнена в Рязанской государственной радиотехнической академии

Научный руководитель:доктор технических наук

профессор Коричнев Л. П.

Научный комсультант:доктор технических наук

доцент Пылькин А. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Саксонов Е.А.

кандидат технических Шибанов А.П, наук

Ведущая организация: Научно-исследовательский и информационный центр систем управления "ЭКОР"

Защита состоится " 18 *' ноября 1994 г. в чао.

на заседании специализированного совета К 063.92.01 в -Рязанской государственной радиотехнической академии по адресу 390005, г.Рязань, ул. Гагарина, 59/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

_(С

Автореферат разослан "/7 " / ^ 1994 г.

Ученый секретарь совета <■___ Смоляроа А. I

к.т.и., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ

Ак1уальнрсть_темы. Эффективность современных информацион-ю-вычислительных сетей в значительной степени определяется ви-)он и формпП использования средств и методов передачи данных, (ах известно, реальные каналы связи подвержены воздействию по-1ех, которые характеризуются нестационарными во времени парамет-зпии и сложный групповым характером. В этих условиях предпочтения отдается адаптивным методам управления передачей данных .

Одной из главных задач, возникающих при использовании адаптивных методов, является организация идентификации состояний цискретного канала (ДК), поскольку получение достоверной информации о текущем состоянии ДК обеспечивает возможность применения высокоэффективных стратегий управления, предусматривающих изменение параметров и протоколов передачи данных с целью достижг шя поставленной цели управления.

Теория оценивания вероятностно-временных характеристик сети и состояния дискретных устройств, основанная на классических методах математической статистики, разработана в настоящее время достаточно полно и нашла отражение в трудах отечественных ученых А.Н. Колмогорова, В,А. Котельникова, В.М. Глушкова, А.Д. Харке-вича, Б.Р. Левина, Л.Ф. Финка, С.И. Самойленко, В.П. Шувалова, Л.П. Коричнева, Е.Я. Советов» и др., а также зарубежных специалистов К. Шеннона, Р. Фано, У. Питерсона, Р. Галлагера и др.

обычно во всех известных классических методах и процедурах статистнческого контроля решение о состоянии ДК принимается по бинарной шкале "РАБОТОСПОСОБЕН - НЕ РАБОТОСПОСОБЕН". Однако на этапе разработки, как правило, отсутствует полная реальная информация об условиях эксплуатации, статистическая информация о контролируемых параметрах ДК. В связи с этим решение задачи идентификации состояния ДК становится затруднительным при использовании традиционных классических методов функционального и статистического анализа.

Цель и задачи диссертационной работы состоят в разработке и исследовании методов идентификации состояния ДК информационно-вычислительной сети п условиях неполной (нечеткой) априорной информации о вероятностно-временных характеристиках информационного обмена и контролируемых параметрах , в также в разработке способов учета субъективного "человеческого" фактора (опыта экспертов) .

-я-

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи

1. Разрабатывается нечеткая модель дискретного канала ка зленеита информационно-вычислительной сети, при этом:

- предлагается и исследуется нечеткий алгоритм (правиле принятия решения о состоянии дискретного канала для случая бол1 шого количества гипотез {> 2) и нескольких контролируемых паре метров;

- предлагается методика определения нечетких функций cooi ветствия (принадлежности), нечетких весов возможных состоят дискретного канала с учетом субъективного "человеческого" факт< ра (опыта эхелертов) .

2. Разрабатываются и исследуются теоретические и алгоритм! ческне основы проверки нечетких г;шотеэ, при этом:

- проводится .анализ и имитационное моделирование некотор! нечетких процедур идентификации;

- предлагается методика принятия решения о состоянии диа ротного канала при нечетко заданных ошибках первого и второ рода.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены использованием методов теории вероятности, математической ст тистики, теории отатистических решений, математического анализ аналитической геометрии и теории нечетких множеств; экспериме тальные исследования выполнены с привлечением методов статист чаского, имитационного моделирования на ПЭВМ.

Научная новизна. Предложен новый подход к задаче идектифик ции состояния дискретного канала как элемента сети на осно концепций теории множеств. Этот подход позволяет решить зада идентификации состояния ДК, когда применение традиционных кла сических методов и процедур идентификации бывает затруднено:

- из-за принципиальной невозможности полного сбора и ' уче информации о реальном канале связи;

- из-за некоторой недостоверности и недостаточности Hçxoflt статистической информации о реальном канале связи в yanoBV эксплуатации ;

- иэ-эа непредвиденных свойств канала связи, которые moi возникнуть в процессе эксплуатации сети.

В связи с этим предлагается отказаться от традиционж классического взгляда на задачу идентификации состояния ДК воспользоваться такими новыми категориями как:

- нечеткие гипотезы;

- нечеткие ошибки;

- нечеткий алгоритм (правило) принятия решения;

- нечеткие функции соответствия (принадлежности) состояний К, определяющие нечеткие переменные вида "ДК-хороший", ДК-плохой" и т.п.

Практическая ценность работы заключается в том, что применена "нечеткого" подхода к задаче идентификации состояния ДК поэ-юляет:

- обеспечить на этапе разработки высокую адекватность реаль-|ым условия« эксплуатации, когда еще отсутствует реальная статистическая информация о характеристиках ДК;

- обоснованно использовать формализацию опыта разработчиков 1 экспертов, который является единственной наиболее достоверной информацией в период разработки системы.

В конечном итоге, предложенный подход к идентификации состояния ДК обеспечивает эффективное решение задачи оценки состояния ДК в условиях неполной априорной информации о воздействиях внешней среды на информационно-вычислительную сеть.

Практическая ценность результатов диссертационной работы подтверждается актами внедрения.

Достоверность полученных в диссертационной работе т.еретических выводов подтверждена результатами:

- Математического и имитационного моделирования полученных алгоритмов, процедур, моделей и устройств на ПЭВМ;

- апробацией методик расчета вероятностно-временных.характеристик нечетких процедур для конкретных случаев;

- сравнений альтернативных методик и процедур.

Научные положения, выносимые на защиту:

- метод идентификации состояния дискретного канала в условиях неполной (нечеткой) априорной информации;

- нечеткий алгоритм (правило) принятия решения о состоянии

ДК;

- алгоритмы и процедуры проверки нечетких гипотез;

- нечеткие процедуры принятия решения о состоянии ДК;

- кетодика задания функций соответствия (принадлежности) различных состояний ДК с учетом субъективного "человеческого" фактора (опыта экспертов).

реализация и внедрение результатов.

Предложенные в диссертационной работе основы теории-, методы», методики, алгоритмы и процедуры разработаны на кафедре- вычисли*-

ИгЛЬНОИ И ПрИИЛЛЦНОЙ математики Рязанском государственной радии 1елинческоИ лкадьнии (РГРТА) ь рамках НИР, выполняемых по гена шке ь соответствии со следуицини программами:

• Комплексная программа "Ноьыв информационные технологии (поручение СМ РС4>СР М 20992-Ь от 13.12.89);

- Межвузовская научно-техничиская программа "Интеллектуаль мая собственность высшей школы" (направления "Ннфорнатика" "Микроэлектроника").

Выполненные МНР:

НИР N 2-91Г "Разработка теории проектирования ьысокопроизвс мыГельных вычисли гьлышх структур систем и сетей";

НИР N 4ь-Э2г "Анализ и разработка методов сравнительных

ификационных испытании компонентов сетей передачи данных" | ранках конкурса грантов 1992 г. по фундаментальным иссладоьани) ч области технических наук).

Результаты, полученные в диссертации,использованы и ьныдрш и 1'ГРТА в учебных дисциплинах "Методы и алгоритмы принят! решений" ,"Систенный анализ н нашинное моделирование","Исслед« ьательскак работа на стыке фундаментальных наук" специальное 22.04 "программное обеспечение вычислительной техники и аытом< гнзированных систем"-Методика имитационного моделирования проц ДУР идентификации текущего состояния дискретного канала была и пользопана ори разработке и анализе эффективности подсисте ме*нашинного обмена информацией по коммутируемым телефонным к налам общего пользования распределенной автоматизированной си тепы казначейства Рязанского региона.

Разработанное программное обеспечение зарегистрировано РосАПО в форме соответствующих программмных средств:

- "Имитационная модель процедуры идентификации состоян днехротного канала в адаптивной системе передачи данных" (сайд тельство N 256);

- "Имитационная модель процедуры идентификации состоян дискретного канала в адаптивной системе передачи данных при и четких гипотезах выбора" (свидетельство N 940350).

По материалам теоретических исследований разработаны и эа[ гистрированы в НИИГПЭ РФ устройства контроля:

- "Устройство для контроля качества дискретного канг связи" (Положительное решение на выдачу патента по зая! N 5025319/09/004919 от 30.01.92);

- "Устройство для контроля качества дискретного кан<

связи" (Положительное решение на выдачу патента по заявке N 92008501/09 ОТ 10.12.92).

Апробация работы. Основные результаты исследований, составляющие содержание диссертационной работы, докладывались и обсуждались на Международных конференциях: "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва,1991,1994), "Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем" (Пенза, 1Э92, 1993), "Технологии и системы сбора,обработки и представления информации" (Рязань,1993), "Микросистема-93" (Москва, 1993), Всесоюзных конференциях, симпозиумах и семинарах: "Математическое и машинное моделирование" (Воронеж,1991), "Передача и обработка данных в системах управления и сетях ЭВМ" (Киев,1991), "Аппаратные и программные средства лок&льных сетей ЭВМ" (Киев,1991),"Интеллектуализация систем управления" (Баку, 1991),"Проблемы математики и информатики" (Гомель,1994).

По теме диссертации опубликовано 16 работ: 2 изобретения, 1 статья,2 свидетельства о регистрации программ в РосАПО, 11 тезисов докладов на Международных, Всесоюзных конференциях, семинарах, симпозиумах.

Объем и структура диссертации: введение, 4 главы, заключение, 5 приложений; 173 страницы, из которых 112 стр. составляют основное содержание, 15 стр. - рисунки ( 35 рис.), 7 стр. - таблицы, 10 стр. - литература, 27 стр. - приложения.

Список литературы состоит из 95 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Во введении дается обоснование актуальности темы исследования, изложение целей работы, определены задачи и основные положения, выносимые на защиту .

Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ СОСТОЯНИЙ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

В Данной главе рассмотрены основные подходы к решению задачи идентификации состояний дискретного канала сисцены/сети передачи данных (СПД). Приводится классификация и анализ алгоритмов конт-

роля по критерию качества. Показана необходимость разработки алгоритмов и процедур идентификации состояний Дк на основе аппарата теории нечетких множеств (ТНМ),предложенной впервые Л.Заде, поскольку использование основных понятий ТНМ позволяет принимать эффективные решения о состоянии ДК в случае отсутствия unir неполноты (неточности) априорной информации ,а также позволяем учесть субъективный "человеческий" фактор - опыт эксперта,пожелания заказчика и т.п.

В связи с этим предлагается отказаться от традиционное классического подхода к идентификации каналов связи и воспользоваться новым нетрадиционным "нечетким" подходом ,в основе которого Лежат такие понятия как нечеткие вероятности , нечеткие ги-

_ потезы , нечеткие алгоритм!

(правила) принятия решения нечеткие гистограммы к зако ны распределения , нечетки! меры нечетких множеств Т.п. При этом нечеткое ико хсество характеризуется фукк цией соответствия (прикьд лежности), конкретный ви которой может быть зада экспертами с учетом реальны условий эксплуатации.Напри х мер, ( рис. 1) .г

еис.1 - е*р[- ]

где ($" - степень размытости (нечеткости)

Глава 2. НЕЧЕТКАЯ МОДЕЛЬ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА СВЯЗИ

Одной из важнейших проблем , от решения которой в эначитель ной степени зависит эффективность функционирования СПД , являет ся построение эффективной математической модели . В настоящч время широкое распространение получает методы построения нече-1 ких моделей , что является целесообразным в условиях oTcyrcrBt или неполноты априорной статистической информации о параметр« ДК и СПД . в данной главе разработана методика построения нече-i кой модели ДК с использованием правил нечеткого условного выво) вида: ЕСЛИ...ТО...ИНАЧЕ... . При этом ДК описывается нечетк! уравнением

У! - X! в Я, 1-1,М, гда Х1 - {( х ,уи.Х1(а;) )> " входная характеристика, " ' ( У • уЦу. (у))) " выходная характеристика, В - нечеткое бинарное отношение. Решающее правило формулируется по критерию максимума функции соответствия с помощью композиционного правила вывода Л.Зада.

Проведен анализ нечеткой модели ДК для двупараметрической

с--'

процедуры идентификации (нечеткое множество Х4 соответствует средней вероятности р искажения блока информации, а нечеткое множество Хг соответствует степени группирования ошибок (X ) с пятью степенями (градациями) значений по каждому входному и выходному параметру .При этом возможное значение входного параметра 2 описывается как "отличное", "хорошее" , "удовлетворительное" ,"плохое" и " очень плохое",» возможное значение выходного параметра КАЧЕСТВА описывается как "очень ьиз-хоа","низхое", "среднее","высокое" и "очень высокое".Решение о текущем качества (состоянии) ДК принимается на основа правила нечеткого условного вывода :

ЕСЛИ Х( отличное и

Хг более или менее отличное , (1)

ТО У очень высокое.

.—

ИНАЧЕ у очень низкое.

При этом нечеткое множество текущего качества ДК определяется как

7 - [( Щ П (Хг )0'5 ]о К , (2)

тих £Т6 к

где - знак отношения максиминной композиции Л.Заде;

Н - соответствующее бинарное отношение;

л.

Х1 « "отличное", Хг "более или менее отличное" , у > "очень высокое" - нечеткие множества вида

jx.fi%)/% , ч ш о)

В результате текущее качество (состояние) определяется как

¿* = Ол^ГМХ /¿у^}-

Предложены и проанализированы принципы учета большего влияния (значимости) одного из входных параметров (по сравнению с другими) на результирующее множество выходных значений и принимаемое решение о качестве ДК.

Рассмотрен аналогичный нечеткий алгоритм принятия решения о состоянии ДК с одним входным параметром-вероятностью р искажения

- в -

блока информации.Анализ результатов имитационного моделировани для синус-сигнала и экспериментальной синусоиды на основе рекур рентной процедуры показал высокую адекватность предложенной не четкой модели реальному каналу связи.

Разработано устройство контроля, реализующее принятие рецк

имя о состоянии дк по одному контролируемому параметру в cooi

ветствии с нечетким алгоритмом принятия решения. Эффективность

постоянная точность оценивания состояния ДК достигаются за сч*

изменения объема контролируемой выборки в соответствии с оценке А

р вероятности искажения кодовых символов по следующему правилу диапазон значений оценки р делится на М поддиапазонов и для ка» дого поддиапазона находят соответствующее значение N1M1,i«l,t

у

если p¡> < р ч P] , то N » N0 !

если Pi < р i р2 , то N i N, 2 (!

если Рм-1< Р < Я* . то N » nm-1. м

В частности, при независимых искажениях блоков информации

' N • » ^atVpKl-pO"7 ^ Vpi-i(i -Рс-О' З2 , ^ -_p._iV¿- -

" квантиль нормального закона распределения.

Для двупараметричесхих (многопараметрическйх) процедур иде: тификации предложены и реализованы принципы построения функц: принадлежности на основе априорной информации, полученной п; анализе ВВХ СПД. Анализ точности аппроксимации функции прина лежкосги лр нетолу наименьших квадратов для полудуплексного л нейного протокола с групповым отказом и присоединением информ ции показал высокую точность аппроксимации. На рис.2 представл пример определения (сплошные линии) областей эффективно

использования различных реж мов кодирования/ декодиров ния(1 - обнаружение ошибо 2 - обнаружение и испраЕЛ ние однократных ошибок,З-о наружение и исправление одн и двукратных ошибок) по кри рик> максимума пропускной сп собности эвена данных. Пун тирными линиями изображе области аппроксимации зада ных таблично областей 1,2,3

■ i 1 i р

ц /

!

! Г - i i______

и* ____

Рис. 2

Аппроксимация функций соответствия этих областей производилась по двум параметрам: аероятности р искажения блока инфоома-ции и степени группирования ошибок (X.

Глава 3. ПРОЦЕДУРЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ С НЕЧЕТКИМИ ПРАВИЛАМИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ О СОСТОЯНИИ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА

Нечеткость, обусловленная неполнотой или отсутствием априорной статистической информации, приводит при решении задачи идентификации состояния ДК к отказу от классической постановки задачи с четко заданными гипотезами Н1,Н2:

|Н) : р - р, . (7)

IН2 : р = р2

и рассмотрению нечетких проверяемых гипотез: | Н) : "р » примерно Р] " , (8)

1_н2 : "р » примерно Рг"-

В постановке нечеткой задачи (8) можно использовать большое количество градаций качества канала связи, используя для их описания операции нечеткого объединения, пересечения, отрицания и модификатор "очень".разработана регуляриаованная процедура принятия решения по правилу с размытым (нечетким) порогом, что позволяет решать задачу идентификации в виде проверки нечетких гипотез вида

(Н) : "р меньше примерно И", (9)

~Нг : "р больше примерно И".

Если ввести область неустойчивости (ДО-Л*^, IV + принимаемых решений о состоянии ДК, то нечеткое правило принятия решения выглядит следующим образом.

Если ДК в текущий момент времени находится в состоянии О,(Н(: р =р] ), то проверяются две альтернативные гипотеза

|н, <£},): р < Н - К2, (10)

\ Н2 (Й, ) : р > И - Ы2 .

Если ДК в текущий момент времени находится в состоянии йг(Нг: р « р2 ), то проверяются гипотезы

Г Н! (Йг ): р < I* - К, , (И)

[н2(0г): р > И **

где А И] , - определяют размытость порога И .

Использование предложенных процедур снижает вероятность принятия ложного решения по сравнению с классическими процедура-пи при некотором увеличении средней задержки принятия решения о

смене состояния ДК.

Предложенная нечеткая процедура идентификации состояния ДК с размытым порогом реализована в устройстве контроля качества дискретного канала связи.

Снижение среднего числа испытаний ñ обеспечивается в результате применения последовательной процедуры Вальда. Анализ последовательной процедуры для случая, когда последовательность блоков на выходе ДК является простой цепью Маркова, приведен а терминах случайных блужданий. Вероятности достижения поглощающих состояний за j шагов равны

PjJj) - P¿-/[j-l]*Pss + PttU-l]*PBBJ P^Cj] - РД„и-11*Рс;с + РДн^-^'^с.

где ьероятности Р^ [j] ( S - В,G) определяются системой разностных урапнений

PCi[J] - Р? [j-U*PKt: + Р? [J-l]*PBci pl " p¿-4tj-l]*PcB + Pt-4[J-13*PBBí с начальными условиями

юз - pl юз - i:

PI [0] - t\ [0] - o; i —X,+1.-X+2,...,X-1.

При этом P? » Pc » P(0,n) - вероятность правильного приама блока из п двоичных разрядов; P¿ " Рв * Р(^1,п) - вероятность искажения блока;

Р(0,2*п)

Pçс ---; Рев - 1 - Рсс ;

Р(0,п)

Р(>1,2*п)

РВВ " 2--; Рв0 -1 - рвв-

Р()1,п) •

В ряде практически важных случаев эффективность последовательной процедуры можно повысить за счет уменьшения области продолжения испытаний, что реализовано в имитационных моделях, защищенных авторскими свидетельствами.

Результаты моделирования для последовательной, модифицированной и нечеткой процедуры Вальда (базирующейся на основе проверки нечетных гипотез) приведены в табл.1 . При этом в нечеткой гюцедуре Вальда уменьшение области продолжений испытаний достигается в результате задания границ области уравнением огибающей

семейства прямых (L) « I г - k(p) - h(p) ♦ s(p)*n ),где z - к(р) - h(p)+s(p)*n -уравнение границы области продолжения испытаний в классической

последовательной процедуре с четкими гипотезами. Для определения огибающей используется интерполяционный многочлен Лагранжа, т.к. определение аналитической зависимости для подинтегрального выра-нания з (12) требует больших затрат

X - [ Мр(п)) ♦ з(р(п)) *п) <5п. (12)

Таблица 1

Р2 ЗИ (последоват.) ЗИМ (модифицир.) ЛЫС (нечеткая)

Н(п) 0(п) М(п) О(П) М(п) 0(П)

0.07 45.625 857.753 45.625 857.758 44.837 736.189

о.оа 35.389 608.368 3 .528 771.205 35.721 619.352

0.09 31.111 384.870 30.745 346.379 30.745 346.379

0.10 25.654 330.970 24.056 253.825 24.856 253.825

0.20 8.801 43.393 8.301 43.393 8.370 37.904

Р] -> Рг

р^О.01 ; 5 - 0.01 ; р. ' - 0.1; <2, - 02 »0.1

Глава 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЧЕТКОЙ " АПРИОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ПАРАМЕТРАХ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА

Одним из широко известных критериев проверки двух конкуриру-ццих статистических гипотез

Г Н, : р < р„, (13)

1 Нг : р > ра.

где р0 < р ( р, - зона безразличия по отношению к вероятности ошибки второго рода, является критерий отношения правдоподобия ,

Ы(п.к / р„)

Л ---;- , (14)

М(п.к / ра) где Ы(п,к / р} - ру'»(1-Р)п"к»

П - объем контрольной выборки,

к - количество ошибочно принятых символов в последовательности длиной п. Решение о текущем состоянии ДК принимается посредством сравнения Л с некоторым порогом С:

А ) С. (15)

В данной главе вводится и исследуется критерий отношения правдоподобия для нечетких вероятностей Байеса. При этом определяются три области состояний: в двух из них наблюдается полное совпадение критериев при четких (классических) и нечетких событиях, а в одной наблюдается несовпадение критериев. Анализ показывает, что чем меньше нечеткость событий, тем меньше различаются четкий и нечеткий критерии отношения правдоподобия.

Получено решение задачи идентификации состояний ДК на основа проверки двух нечетких гипотез, применение которых позволяет уменьшить объем N контролируемой последовательности.

Для задачи

/Н, : р < р0 , (16)

IН2 : р >. ра,

где р <. Ро <Р £ Ра " нечеткие неравенства,

г ~ • ^

значения к и N , обеспечивающие заданные ошибки первого 0] V!

второго рода, определяются из системы неравенств

Г5м(к;Н,р) * ^(р.р,,) йр < 0*, (17)

;'[1-М(к;М,р)] * М<(Р-Ро) <*Р <

* о / *

где М(к ;М,р) - функция мощности, Цг(р,ра), Ц^(Р'Ро) " функции принадлежности.

Использование любой априорной информации об истинном значении контролируемого параметра р позволяет значительно уточнить параметры процедуры идентификации по сравнению с завышенными параметрами классической процедуры Неймана-Пирсона,не использующей никакой априорной информации. При этом наибольшая эффективность достигается, если параметр б нечеткости априорной информации удовлетворяет неравенству 1

а функция принадлежности имеет вид

<Г5

где 'У - предсказанное (априорно заданное) значение контролируемого параметра.

Идентификация состояния дискретного канала при заданных ие-V гких ошибках первого и второго рода позволяет улучшить параметры процедуры (в частности, уменьшить длину N контролируемой последовательности при незначительном изменении ошибок первого и второго рода. Предложенный подход к принятию решений с нечеткими ошибками первого и второго рода реализован в процедурах проверки

двух простых гипотез и проверки трех сложных гипотез. Результаты расчетов для случая проверки двух простых гипотез при pt =0.255, р2 - 0.3,Q* - 0.1, Q* ' 0.5, aQi - 0.0, AQj - 0.05 ( д Q, , Д Q2 -

наксинально допустимые отклонения ) приведены в табл.2, где J1* •

• »

требуемая степень соответствия ошибкам Q] и <Зг .

Таблица 2

N(k') M Cl - .........

156 (39) 0.715 0 09962 0,51451

167 (42) 0.996 0 09825 0.50021

174 (44) 1 0 09999 0.46531

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная диссертационная работа включает теоретические и экспериментальные исследования, направленные на разработку ноде-лей, процедур и устройств контроля состояния дискретных каналов с использованием неполной (нечеткой) априорной информации о контролируемых параметрах, а также субъективного "человеческого" фактора (опыта экспертов).

В диссертационной работа рассмотрены и решены следующие основные вопросы.

1. Проведены анализ и классификация известных методов и алгоритмов контроля с целью определения возможных путей повышения его эффективности, достоверности и оперативности при использовании в СПД. При этом показано, что задачу идентификации состояния дискретного канала целесообразно рассматривать как задачу проверки статистических гипотез относительно его истинного состояния с использованием критерия, обеспечивающего заданную достоверность и оперативность контроля. Поскольку Известные классические критерии (например, Неймана-Пирсона) позволяют осуществлять учет лишь одного параметра распределения и не используют какую-либо априорную, в том числе неполную (нечеткую) информацию о контролируемых параметрах и других характеристиках процесса

контроля, возиикает необходимость разработки и использования нечетких процедур контроля состояния каналов связи, которые используют ту или иную нечеткую априорную информацию, а также субъективный "человеческий" фактор (опыт экспертов).

2. Предложен метод идентификации состояний дискретного канала в условиях неполной (нечеткой) априорной статистической информации, на основе которого разработаны нечеткая модель диск-ратного какала и нечеткий алгоритм (правило) принятия решения с состоянии дискретного канала для случая большого количества гипотез ( >2) и нескольких контролируемых параметров. При этом качественная оценка текущего состояния дискретного канала осуществляется посредством лингвистических переменных "хороший", "плохой", модификатора "очень" и специально определенных операций объединения, пересечения и отрицания нечетких множеств.

3. Рассмотрена методика определения нечетких функций соответствия (принадлежности), нечетких весов возможных состояни! дискретного канала с учетом опыта экспертов.

Л. Разработаны алгоритмы и процедуры проверки нечетких гипо

тез.

5. Предложены алгоритмы регуляризации рекуррентной процедур! идентификации состояния дискретного канала и улучшения парамет ров процедуры идентификации, реализованные в устройствах контро ля качества каналов связи .

6. Проведен сравнительный анализ классической, модифициро ванной и нечеткой последовательных процедур Вальда, подтвердив ший важность учета любой нечеткой априорной информации для повы шения оперативности контроля.

Результаты имитационного моделирования перечисленных после довательных процедур подтверждают стабильное уменьшение времен задержки принятия решения о смене состояния дискретного канала нечеткой процедуре Вальда по сравнению с классической и кодкфи цироваккой процедурами Вальда.

7. Проведен анализ критерия отношения правдоподобия для не четких событий.

8. Проведен анализ результатов имитационного коделировани процедуры идентификации с учетом нечеткой априорной информации контролируемом параметре■

9. Предложен алгоритм принятия решения о состоянии канал связи при нечетко заданных ошибках первого и. второго рода.-

Список опубликованных работ

1. Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Задача контроля состояния дискретного канала в терлинах теории нечётких множеств // Передача и обработка данных в системах управления н сетях ЭВМ ; Тез докл. научно-технического семинара.- Киев, 1991.- С.15-16.

2. Пуэикова Л.А. Методика оценки эффективности прои^цур идентификации в условиях неполной информации о состоянии канала // Аппаратные и программные средства локальных сетей ЭВМ : Тез. докладов научно-технической конференции.- Киев, 1991.

3. Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Основы имитационного моделирования на ЭВМ : Методические указания к лабораторным работам N1-4.- Рязань : РРТИ, 1991,- 64 с.

4. Имитационная модель процедуры идентификации состояний дискретного канала в адаптивной системе передачи данных / Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Свидетельство о госрегистрации программы ДЛЯ ЭВМ N 256 ОТ 7.05.91 Г.

5. Гаврилов А.Н., Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Устройство для контроля качества дискретных каналов связи / Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке N 92008501 от 10.12.92. г.

6. Гаврилов А.Н., Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Устройство для контроля качества дискретных каналов связи / Положительное решение О выдаче патента Р<? по заявке N 5025319 от 30.01.92. г.

7. Пуэикова Л.А. Принятие решений о состоянии дискретного канала на основе проверки нечётких гипотез // Обработка и передача данных в информационно-вычислительных сетях : Межвузовский сборник.- Рязань, РРТИ, 1992.- С.28-34.

8. Баринов В.В., Новиков М.А., Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Комплекс программ имитационного моделирования процедур идентификации состояния дискретного канала // Математическое и машинное моделирование : Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции■ -Воронеж, 1991.- С.135.

9.Пылькин А.Н., Баринов В.В., Пузикова Л.А. Выбор оптимальных параметров линейного протокола и адаптивное управление звеном данных сети ЭВМ // Актуальные проблемы фундаментальных наук: Сборник докладов Международной конференции.- Т.7. Информатика и вычислительная техника.- М. : Изд-во МГТУ, 1991.- С.14-17.

10.Гаврилов А.Н., Пузикова Л.А., Пылькин А.К. Повышение достоверности оценки состояния дискретного канала в условиях нечёт-

кой информации // Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем : Тезисы докладов Международной научно-технической конференции.- Пенза, 1992.- С.27-29.

И.Гаврилов А.Н., Пуэикова Л.А. , Пылькин А.Н. Диагностика качества дискретного канала на основе выводов теории нечётких множеств // Методы и средства оценки и повышения надёжности приборов, устройств и систем : Тезисы докладов Международной научно-технической конференции.- Пенза, 1993.- С.11-13.

12.Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Контроль качества канала информационной сети по двум параметрам на основе нечеткого выбора // Микросистема-93 : Тезисы докладов Международной научно-технической конференции.-Москва, 1993.- С.104-106.

13.Пуэикова Л.А. Нечёткие гипотезы в процедуре Вальда принятия решения о состоянии канала связи // Технологии и системы сбора, обработки и представления информации : Тезисы докладов Международной конференции. -Рязань, 1993.- С.35-36.

14.Киселёв A.B., Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. Идентификация состояния дискретного канала при нечётких априорных данных // Актуальные проблемы фундаментальных наук ; Сборник докладов Международной конференции.- М.: Иэд-во МГТУ,1994.

15.Имитационная модель процедуры идентификации состояний дискретного канала в адаптивной системе передачи данных при нечётких гипотезах выбора / Пуэикова Л.А., Пылькин А.Н. свидетельство о госрегистрации программы для ЭВМ N 940350 от 05.09.94 г.

16.Korichnev L., Puzlkova L., Pylkin A. Efficiency of the fuzzy model application to the discrete channel state indentlfi-cation // Проблемы математики и информатики: Материалы Международной математической конференции. Часть 2,- Гомель, 1994.-С.16Е

Пуэикова Лилия Анатольевна

■ Разработка и исследование нечётких моделей и процедур идентификации состояний дискретного канала в информационно-вычислительных сетях

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать/^. /#94 формат бумаги 60ДГ84 1/16. Бумага газетная. Печать ротапринтная. Усл. печ. л. 1.0. Уч.-изд. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ т/. Бесплатно. Рязанская государственная радиотехническая академия. 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1 Участок оперативной полиграфии Облстатуправления. 390013, Рязань, ул. Типанова, 4