автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Развитие теории и техники передачи информации по каналам цифровых систем связи со статистическим уплотнением

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

РТБ ОД 2 О ИЮН

На правах рукописи УЖ 621.391.274 : 621.376.58

Гордиенко Владимир Николаевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ТЕШКИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛАМ ЦИФРОВЫХ СИСТШ СВЯЗИ СО СТАТИСТИЧЕСКИМ УШ10ТНЕНИШ

Специальность 05.12.02. - Теория связи, системы и устройства передачи информации по каналам связи

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском техническом университете связи и информатики.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Горелов Г.В. доктор технических наук, профессор Курицын С.А. доктор технических наук, профессор Мешкоаский К.А.

Ведущее предприятие - Центральный научно-исследовательский институт связи (ЦНИИС)

Защита состоятся "22 " 0£_,1994 г. в "/3 часов

на заседании специализированного Совета Д 118.06.01 в Московском техническом университете связи и информатики по адресу i III024, Москва, Е-24, ул. Авиамоторная, 8 а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " 1994 г.

Ученый секретарь специализированного

Совета

.В.Лазарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы и состояние вопроса. Успешное развитие экономики страны невозможно без развития соответствующей информационной инфраструктуры. Программа экономического развития страны не может рассматриваться как сбалансированная и эффективная, пока в ней не будет уделено должного внимания роли средств связи з развитии нацио -нальной экономики и пока определенный приоритет не будет предоставлен развитию средств связи. Во всех экономически развитых странах связь рассматривается как приоритетная динамично развивающаяся отрасль экономики, отличающаяся высокой наукоемкостыо, большими размерам инвестиций и опережающими тешами ее развития по сравнению с другими отраслями.

К настоящему времени, несмотря на наметившиеся положительные тенденции развития, связанные с внедрением рыночных отноше- ' ний, отрасль связи нашей страны еще по многим показателям существенно уступает мировому уровню. Одной из важнейших задач отрасли связи на современном эгапе-является более полное удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в услугах телефонной связи.

Реализация планов телефонизации в нашей стране осуществляется в условиях острого дефицита кабельной продукции я оборудования систем передачи и коммутации при наличии инфляционных процессов. Все это требует поиска более эффективных методов передачи, позволяющих повысить использование существующих и проектируемых цифровых трактов при минимальных дополнительных затратах, например, за счет сокращения избыточности сигналов. Во всем мире применение ресурсосберегающих технологий рассматривается в качество одного из вакиейшх направлений развития отрасли связи.

Выбор метода эффективной передачи должен определяться свойствами исходного сигнала. Весьма универсальным в отношении ис -пользования для различных видов сигналов в многоканальных системах передачи является метод статистического усреднения по ансамблю, который используется в системах передачи со статистическим уплотнением каналов. В таких системах при формировании группового сигнала учитываются паузы, возникающие при передаче сигналов, неравномерность распределения динамических уровней речи, а также

наличие свободных каналов даже в ЧНН.

Основным достоинством статистических систем передачи, в основном цифровых, является повышение эффективности использования цифровых линейных трактов (пра неизменных параметрах ЦЛТ обеспечивается передача большего объема информации). При этом, очевидно, требуется некоторое усложнение оконечного оборудования системы передачи, однако существенное повышение эффективности использования линейных трактов во многих случаях позволяет получить значительный экономический уффект.

Б известной литературе использовалась различная терминология по отношению к статистическим системам передачи. В данной работе в основном будет использоваться термин "цифровая аппаратура статистической концентрации каналов (ЦАСКК)".

3 развитых зарубежных странах, где национальные програшн телефонизации успешно завершены, ЦАСКК в основном находит применение при организации международной, в том числе и межконтинентальной, связи с использованием подводных и спутниковых линий связи. Организация подобных трактов гребуог огромных капитальных и эксплуатационных затрат, вследствие чего увеличение объема передаваемой информации в два и более раз позволяет получить весьма существенный экономический эффект даже с учетом высокой стоимости оборудования ЦАСКК.

Так, например, система ТА S1 (США), являющаяся прообразом ЦАСКК, несмотря на весьма высокую стоимость и большой объем оборудования, нашла применение на первой подводной трансатлантической магистрали, связавшей Америку с Европой.

В настоящее время за рубежом наибольшее практическое применение находит ЦАСКК типа ДТХ (Израиль) v. CELTIC (Франция).

Оборудование ДТХ выпускается в различных вариантах и ориентировано на использование в системах спутниковой связи с многостанционным доступом. Так, например, оборудование ДТХ-30/60 использует принципы цифровой интерполяции речи ftQSI) и обеспечивает удвоение пропускной способности первичного цифрового тракта со скоростью.передачи 2048 кбит/с при использовании командированной ИКМ и сохранении скорости передачи в канале 64 кбит/с, а оборудование ДТХ-12С/240 (при использовании четырех термина- ■ лов ДТХ-30) - удвоение пропускной способности вторичного цифрового тракта со скоростью передачи 8448 кбит/с. При этом переда-

4

ча данных интерпретируется как непрерывная речь, а оборудование ДТХ-30 закрепляет необходимое число каналов ( не более 10$ от общего числа обслуживаемых каналов) для обеспечения передачи данных без замзтного ухудшения качества передачи информации по другим каналам. Совместное использование принципов Ä?/ и адаптивной дифференциальной ИКМ (.ШХМ) в аппаратуре ДТХ-240Т позволяет довести выигрыш в эффективности использования линейных трактов до 6-8 раз ( в зависимости от активности источников и длины кодового слова). Разрабатывается аппаратура ДТХ-240Г , ориентированная на передачу факсимильных сигналов, в которой за счет низкой активности источников и меньшей требуемой скорости передачи, достигается еще больший выигрыш ь эффективности использования первичного цифрового тракта.

Близкими показателями обладает семейство систем передачи tm&CEiJSTJfc : аппаратураСЦТ1С-25 по своим техническим данным примерно соответствует аппаратуре ДТХ-120/240, а аппаратура СЕ L.TIC-3G аналогична аппаратуре ДТХ-240Т. Аппаратура ¿Я, ,

в частности, успешно используется на световодной трансатлантической магистрали (ТАТ-8).

Таким образом, за рубежом разработке и внедрению ЦА.СКК придается весьма важное значение, и развитие техники связи в этом направлении признается перспективным и приоритетным с учетом развития сетей сотовой связи, сетей интегрального обслушшания и г л.

В нашей стране использование статистических систем передачи позволяло бы решить ещз более широкий круг задач, поскольку остро стоят проблема повышения эффективности использования цифровых трактов даже на различных участках местной сети, например, на участке "концентратор—телефонная станция", на соединительных линиях ГГС и СТО и др. Для этого необходимо обеспечить разработку эффективного, надежного и экономичного оборудования ЦАСКК. 0 возможности успешного решения этой задачи свидетельствуют результаты ¡мучных исследований, проводимых в России в основном силами ученых и специалистов НШР, ЦНИИС, МТУСИ, НЭИС и ЛЗИС. В процессе этих исследований был получен ряд важных и оригинальных научных и практических результатов. Так, например, уже в 1977 году были успешно проведены испытания на опытной линии ГТС аппаратуры ИШ-С 2x30/30, разработанной в МЭИС. Однако остаточный принцип финансирования отрасли связи, низкие темпы внедрения

новой техники и ряд других объективных причин существенно затрудняли процесс исследований, разработки и внедрения ЦАСКК в нашей стране. Тем не менее к настоящему моменту специалистами НЖР завершена разработка ЦАСКК типа "Объем", "Октава" и"0пти-мум", обеспечивающих повышение эффективности цифровых трактов при работе с ЦСП ИКМ-30 и ИКМ-15. Очевидно, что в ближайшие года потребуется разработка семейства ЦАСКК, способной эффективно работать на различных участках сети связи России. В этих уоло -виях требуется дальнейшее развитие теории, методов и техники передачи информации по каналам цифровых систем связи со статистическим уплотнением.

Различные теоретические и практические вопросы, связанные с исследованием, разработкой и использованием ЦАСКК, рассматривались в большом количестве работ зарубежных и отечественных авторов, среди которых следует выделить работы В.В.Воронина, И.О. Дыковой, В.Р.Звонковича, В.П.Кокошкина, Э.А.Кудрявцевой, Б.Я. Рябко, И.В.Ситняковского, П.В.Сафонова, В.Н.Слащева.Б.Н.Федорова, Е.Л.Федоровой, В.Г.Угера, В.А.Шура и др. Однако большинство публикаций зарубежных авторов носит рекламный и описательный характер, а в отечественных публикациях каждый из авторов, как правило, исследует один из множества путей реализации ЦАСКК. При этом используются различные методы исследования, что затрудняет сравнение возможных способов построения статистических систем с целью выбора наиболее оптимальных вариантов. Недостаточное внимание уделено разработке аналитических методов расчета, оптимизации параметров статистических систем и их исследовании путем моделирования на ЭВМ. Кроме того, ряд возможных модификаций, существенно влияющих на параметры системы, оказались либо не исследованными вообще, либо недостаточно исследованными. Требуют также дальнейшего исследования вопросы, связанные с уровнем разработки и месте на сети статистических систем, с идентификацией состояния каналов, с технической реализацией аппаратуры, оценкой технико-экономической эффективности ее внедрения и др.

Более того, статистические характеристики сигналов и каналов можно использовать не только при реализации ЦАСКК, обеспечивающей статистическое сжатие цифровых потоков, но и в рязд- других случаев. Весьма важным представляется использование свободных и(или) пассивных каналов для организации обмена различной

6

информацией между отдельными станциями (обслуживаемыми или необслуживаемыми) , распределенными по магистрали. Это, в частности, может оказаться единственным выходом для обеспечения дополнительных функциональных возможностей, возникающих в процессе развития сети и уровня ее обслуживания, на существующих линиях связи, т.к. в этом случае не потребуется изменения структуры цикла передачи и кода в ЦЛТ, уменьшения информационной емкости тракта, выделения специальных цепей или увеличения скорости передачи группового сигнала.

Очевидно, предложенный метод обмена информацией может быть использован для ввода или выделения информации в любом из пунктов магистрали с сохранением отмеченных выше достоинств. Возможности практического применения данного метода весьма обширны, и в качестве примера можно назвать передачу сигналов телеконтроля и служебной связи по цифровым линейным трактам.

В дальнейшем будем обозначать системы, использующие предложенный метод, как " статистические цифровые системы обмена информацией" (СЦСОИ). Предлагаемый метод обмена информацией,использующий статистические характеристики сигналов и каналов, практически не изучен, отсутствуют методы расчета и оптимизации параметров СЦСОИ, не исследованы вопросы технической реализации и практического применения. При этом, очевидно, наибольший интерес представляет исследование СЦСОИ для случаев передачи дискретных я речевых сигналов.

Таким образом, использование свободного состояния каналов, пауз в занятых каналах и статистических свойств передаваемых сигналов моког обеспечить повышение эффективности использования цифровых трактов при сохранении их основных параметров.

Долью работы является решение комплексной на-учно-тех:шческой проблемы, включающей развитие теории, методов и техники передачи информации по каналам цифровых систем связи со статистическим уплотнением, обеспечивающих существенное повышение эффективности использования цифровых трактов.

Основные задачи исследования.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

разработка методов использования статистических характеристик сигналов и каналов для повышения эффективности систем пере-

7

дачи информации различного вида;

разработка и исследование метода обмена информацией в СЦСОИ; разработка аналитических методов расчета основных параметров ЦАСКК различного типа и на их основе количественная сравнительная оценка возможных методов формирования группового сигнала в ДАСКК;

разработка аналитических методов расчета параметров, характеризующих процесс передачи дискретных и речевых сигналов по каналам СЦСОИ;

разработка классификации, оценка потенциальных возможностей и выбор уровня иерархия для разработки ЦАСКК;

создание машинных моделей ЦАСКК и СЦСОИ и оптимизация параметров исследуемых систем;

экспериментальная оценка качества передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ;

разработка рекомендаций по проектированию и технической реализации ЦАСКК и СЦСОИ, их использованию на сети связи и оценке технико-экономической эффективности.

Методы исследования. Теоретической и методологической основой исследований являются математические аппараты теории вероятностей и массового обслуживания, теории информации, теории статистической радиотехники, теории цифровой обработки сигналов, а гакке методы имитационного моделирования на ЭВМ, физического макетирования и экспериментальных испытаний.

Научная новизна определяется следующими основными результатами:

разработан и исследован новый метод передачи дискретных и речевых сигналов между любыми пунктами на магистрали, позволяющий за счет использования свободных или пассивных каналов осуществить без перерыва связи надежную передачу этих сигналов по цифровым линейным трактам при сохранении их информационной емкости, структуры цикла передачи, типа кода в линии к скорости передачи группового сигнала;

разработаны аналитические метода расчета основных параметров ЦАСКК различного типа, учитывающие параметры сигналов и ЦЛТ, алгоритмы обработки сигналов, воздействие шума и загрузку каналов сигналами различного вида;

предложен и использован для практических расчетов аналити-

8

ческий метод сравнительной оценки основных параметров ЦАСКК различного типа, учитывающий влияние основных ухудшающих факторов;

впервые применительно к СДСОИ разработаны аналитические методы расчета основных параметров системы, учитывающие статистические параметры сигналов, передаваемых по информационным каналам, структуру цлкла передачи и параметры ЦЛТ;

разработаны имитационные модели СЦСОИ при передаче речевых сигналов и дискретной информации, позволяющие статистически определить оптимальные значения основных параметров системы;

разработаны машинные модели блочной конструкции Ц4СХК различного типа, и нг их основе произведена оптимизация пара::отров ЦАСКК;

предложена классификация ЦАСКК, содержащая ряд наиболее важных и устойчивых классификационных признаков и позволяется выделить особенности ЦАСКК, которые необходимо учитывать при расчете их параметров, и произведена оценка потенциальных возможностей ЦАСКК различного типа;

обоснована целесообразность выбора первичного уровня иерархии для разработки ЦАСКК;

экспериментальным путем произведена оценка качества передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ, позволившая установить количественную взаимосвязь между влиянием различных ухудшающих факторов на качество передачи информации;

предложен новый вариант применения ЦАСКК в качестве резервного оборудования и показано, что в этом случае можно существенно повысить параметры надежности каналов и трактов;

показано, что использование СЦСОИ в групповом режиме для передачи сигналов телеконтроля позволяет повысить надежность передачи этих сигналов по сравнению с использованием отдельной физической цепи.

Практическая ценность проведенных исследований заключается в следующем:

результаты исследований позволяют оптимальным образов проектировать ЦАСКК, которые могут в несколько раз повысить эффективность использования цифровых линейных трактов на различны;: участках сети связи;

разработанные методы оценки основных параметров UACKK лутем

9

аналитических расчетов и моделирования на ЭВМ позволяют осуществлять сравнительную оценку и оптимизацию параметров любых возможных модификаций ЦАСКК различного типа;

результаты исследований позволяют сформулировать рекомендации по выбору параметров и проектированию СДСОИ для передачи дискретных и речевых сигналов;

использование СЦСОИ позволяет расширить функциональные возможности существующих цифровых трактов, обеспечивая обмен дискретными и речевыми сигналами между любыми пунктами магистрали без изменения параметров ДСП; -

при использовании СЦСОИ в групповом режиме повышается надежность и экономическая эффективность системы передачи сигналов телеконгроля и служебной связи на основе единого метода при использовании общих устройств;

разработанные алгоритмы и программы имитационного моделирования СЦСОИ могут быть применены при оценке параметров приемников синхросигнала, использующих принцип скользящего поиска, и параметров каналов о дельта-модуляцией в условиях действия ошибок регенерации и различного рода прерываний;

использование предложенного устройства определения состояния телефонных каналов позволяет повысить достоверность идентификации состояния каналов, а, следовательно, повысить качество передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ;

разработаны и защищены авторскими свидетельствами ряд технических решений по исследуемой проблеме.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена по тематике комплекса научно-исследовательских работ, проводимых по постановлениям Правительства и приказам Министерства связи, в рамках хоздоговорных НИР с НПО "Дальняя связь" (С.-Петербург) и ЦНЖС (Москва). В настоящее время по данной тематике проводится НИР в рамках программы "Фундаментальные аспекты новых информационных н ресурсосберегающих технологий". Основные результаты диссертации использовались в раде организаций и предприятий Минсвязи и других министерств при проведении НИР и ОКР по разработке перспективных цифровых систем передачи и комплексов по их техническому обслуживанию ( имеются акты о внедрении результатов).

Разработаны, изготовлены и испытаны на опытной линии ГТС

10

г. С.-Петербурга работав шкеты ЦАСКК типа ИКМ-С 2x30/30, обеспечивающей статистическое объединенле двух цифровых первичных потоков в один поток при сохранении скорости передачи 2048 кбвдб. Имеется акт и положительное заклзочеше яо результатам испытаний, э такие положительное решение секции НТС Министерства связи.

Разработан и испытан в лабораторных условиях макет СЦСОИ при передаче сигналов телеконтроля по тракту ЦСП ИКМ-30.

Наиболее ванные результаты диссертации внедрены в учебный • процесс на кафедре многоканальной электросвязи ¡ЯУСИ (разделы в двух учебниках ц основном курсе "Многоканальные системы передачи", специальный курс лекций "Проектирование ЦСС1Г, дипломное проектирование к др.). Имеется акт о внедрении результатов диссертации в учебный процесс.

Вклад автора в разработку проблемы.

Основные ниучяые положения, теоретические и практические выводы и рекомендация получены автором самостоятельно.

Апробация работы. ^Основные материалы и результат диссергчцш обсуждались на 35 научно-технических конференциях, сессиях а семинарах Всесоюзного, республиканского и регионального уровней (в гом числе, на 5 международных). Результаты работы оосукдз.тись на секции НТС Минсвязи и на совещаниях заведующих кафедрами в рамках Межвузовской методической комиссии и ФПК МТУC-!. ¡ío тематике диссертации свыше 20 докладов были представлены на НТК профессорско-преподавательского состава :ЛУС;1

."1агериалн диссертации изложены в la научно-технических отчетах но хоздоговорным и госбюджетным НИР.

П у б л н к а ц и и . Основные результаты диссертации опубликованы i) 17 .штатных работах '( а ги.м числе 6 авторских свидетельств) общим объемом 12,5 печатных листов.

Основные положения, выносимые на за ш и т у :

^Использование ЦАСКК и СЦСОИ позволяет получить значительный экономический эффект и расширить Функциональные возможности цифровых систем лередачи.

2. Разработанные аналитические методы оценки основных параметров ЦАС1СК поз поляг) г проводить досювецные инженерные расчеты и сравнительную сценку ЦАСКК различных типов и модификаций, что

II

Ал

подтверждается результатами моделирования и экспериментальных испытаний.

3. Разработка ЦА.СКК применительно к первичному цифровому потоку со скоростью передачи 2048 кбяг/с обеспечивает более высокую степень унификации оборудования, упрощает техническую реализацию и повышает гибкость использования ЦАСКК на телефонной сети.

4. Наилучшими показателями обладают ЦАСКК-ПДС блочного типа и ЦАСКК-ТАСИ с передачей сигналов управления П-го типа при использовании устройств идентификации состояния каналов и выравнивания перегрузки по каналам.

5. Разработанные аналитические методы расчета основных параметров СЦСОИ позволяют проводить достоверные инженерные расчеты, что подтверждается результатами моделирования и экспериментальных исследований.

6. Для работы СЦООИ могут быть использованы как свободные информационные каналы, так и паузы при передаче информации в занятых каналах ЦСД. *

7. Использование СЦСОИ при необходимости обеспечивает организацию нескольких каналов обмена информацией, что позволяет осуществить одновременное и независимое взаимодействие нескольких пунктов, причем одна часть пунктов может обмениваться речевой информацией, а другая часть,- дискретными сигналами.

8. Передача сигналов телеконтроля по каналам СЦСОИ в групповом режиме обеспечивает по сравнению с использованием отдельной физической цепи более высокие показатели надежности для передачи этих сигналов.

9. Использование дельта-модуляции с комландированием для

, передачи речевых сигналов по каналам СЦСОИ обеспечивает высокое ■ качество,передачи в условиях действия ошибок регенерации и прерываний за счет активизации используемых информационных каналов.

10. Влияние ухудшающих факторов на качество передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ может быть уменьшено до пренебрежимо малых величин щтеи оптимального выбора параметров ЦАСКК и СЦСОИ и алгоритмов обработки цифрового сигнала.

11. Использование предложенного устройства определения состояния телефонных каналов путем логического анализа сигналов управления и взаимодействия обеспечивает повышение достоверности

12

идентификации состояния каналов.

12. Оборудование ЦАСКК и СДСОИ технически реализуется на базе современных отечественных интегральных микросхем и микропроцессорных комплектов.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем диссертации -составляет 402 страницы, основной текст работы изложен на 268 машинописных страницах. Диссертация содержит 89 рисунков, 26 таблиц, список литературы, включающий 205 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и проведен анализ современного состояния проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту, показана научная и практическая ценность диссертационной работы, приведены сведения об апробации результатов, публикациях, структуре и объеме диссертации.

В первой главе основное внимание уделяется разработке и системному анализу методов обработки сигналов в цифровых системах передачи со статистическим уплотнением.

Показано, что для увеличения объема информации, передаваемой по ЦЛТ, можно использовать статистику активности телефонных ; каналов и статистику мгновенных значений передаваемых сигналов.-Эти возможности реализуются в ЦАСКК и СЦСОИ.

Обоснована необходимость использования в ЦАСКК сигналов управления (СУ). В результате анализа СУ трех типов (СУ-1, СУ-П и

СУ-Ш) показано, что тип СУ и способ их передачи существенным образом влияют на основные параметры ЦАСКК.

Разработаны базовые алгоритмы обработки сигналов в ЦАСКК, использующих только статистику активности телефонных каналов (ЦАСКК-ТАСИ) и совместно статистику активности каналов и статистику мгновенных значений передаваемых сигналов (ЦАСКК-1ЩС). При этом для ЦАСКК-ПДС характерен принцип переменной длины кодового слова. Предложены различные модификации базовых вариантов построения ЦАСКК.

Показано, что в каналах ЦАСКК возможны специфические искажения сигнала, связанные с перегрузкой цикла передачи, работой

13

устройств определены! состояния каналов, ошибками в СУ и т.п. Проведен качественный анализ процессов возникновения этих искажений и их влияния на качество передачи.

Разработаны методы борьбы с искажениями информации в каналах ЦАСКК, которые при оптимальном выборе параметров ЦАСХК позволяют свести искажения к уровню, практически не влияющему на качество передачи информации.

Разработан метод аналитической оценки вероятности йаш ошибочного определения состояния телефонных каналов с помощью пороговых обнаружителей речи (ОР). Полная вероятность ошибки (2ош при определении состояния телефонных каналов может быть определена из выражения

К-Ко-1 п Пк Лк Аг

гдеР(И-г) иР(Н0)~ априорные вероятности нахождения канала в активном и пассивном состояниях соответственно; /7* - общее число анализируемых канальных кодовых групп; - минимально требуемое для принятия решения число кодовых групп, превышающих установленный в ОР порог по амплитуде;Ра , Р< - вероятности превышении установленного порога в пассивном канале за счет действия шума и в активном канале при наличии телефонного сигнала с учетом действия шума соответственно.

На основе разработанного метода произведена количественная оценка , которая показала, что пороговые ОР обеспечивают весьма малую вероятность принятия ошибочного решения. Путем экспериментальных исследований при передаче телефонных сигналов по каналу, оборудованному ОР, получены зависимости слоговой разборчивости от различных параметров ОР. Анализ полученных результатов позволил оптимизировать параметры ОР: порог срабатывания Рпор . время срабатывания Тер и время задержи на отпускание Тотп . для качественной передачи телефонных сигналов необходимо выполнение условий: Рпор = - (40 34} дБмО, /^>£8 мс, 'Тот 125 мс.

Предложен новый способ определения состояния телефонных каналов, основанный на логическом анализе сигналов управления и взаимодействия и обеспечивающий безошибочное определение свсбэд-

14

ного состояния канала. Показано, что поиск свободных и пассивных каналов в ЦАСКК и СЦСОИ целесообразно осуществлять в два этапа: на первом этапе путем логического анализа сигналов управления и взаимодействия определяются все свободные каналы и только в случае, если этих каналов недостаточно, на втором этапе с помощью ОР „выявляются паузы в занятых каналах.

В результате анализа принципов и особенностей обработки сигналов в ЦАСКК различного типа разработана классификация ЦАСКК, содержащая ряд наиболее важных и устойчивых классификационных признаков и позволяющая ввделить особенности ЦАСКК, которые необходимо учитывать при расчете ее параметров.

Произведена оценка потенциальных возможностей ЦАСКК различного типа, в результате которой установлено, что коэффициент эффективности ЦАСКК может достигать значений 6-8 (при использовании ЦАСКК совместно с АДИКМ). При этом коэффициент эффективности ЦАСКК определяется как /Сэ , где - число входящих каналов (абонентов), обслуживаемых ЦАСКК; А" - число информационных каналов в цикле передачи ЦАСКК.

На основе анализа различных факторов, влияющих на технико-экономические показатели ЦАСКК показано, что наиболее целесообразной является разработка ЦАСКК применительно к первичному цифровому потоку со скоростью передачи 2048 кбит/с. При этом повышается степень унификации оборудования ЦАСКК и гибкость его использования на телефонной сети связи, упрощается техническая реализация ЦАСКК и уменьшается объем необходимого дополнительно-, го оборудования ЦСП.

Лродложен новый способ обмена дискрегнныи и речевыми сигналами между любыми пунктами на магистрали, позволяющий за счет использования свободных или пассивных каналов осуществить без перерыва связи передачу сигналов по цифровым линейным трактам при сохранении их информационной емкости, структуры цикла передачи, типа кода в линии и скорости передачи группового сигнала.

Разработаны алгоритмы обработки сигналов и взаимодействия линейных и станционных блоков СЦСОИ в режимах передачи дискретных и речевых сигналов, а также проведен анализ работы системы в условиях действия ошибок и прерываний.

Во второй главе осуществляется разработка аналитических методов расчета основных параметров ЦАСКК.

15

Разработаны аналитические методы расчета вероятности перегрузки Рлер и коэффициента эффективности Кэ для базовых ва -риантов и модификаций ЦАСКК различного типа, учитывающие алгоритм обработки сигналов в ЦАСКК, число каналов, параметры передаваемых сигналов, загрузку каналов различной информацией, наличие шумов и др. Использование этих методов позволяет оптимизировать параметры ЦАСКК по заданным критериям.

Так, например, для базового варианта ЦАСКК-ПДС расчет Рпер для I -.то входящего канала осуществляется по формуле

Р - Г" Г Г \-У&-Л-7

Т 1 Г (Х- ¿т*)2- 7

* 7 Ъпягэ ур1~ >

где ра - коэффициент активности каналов; - количество активных каналов, имеющих порядковые номера А1* \ 7~и - дяитель -ность информационной части цикла передачи ЦАСКК; То - длительность кодового слова пассивного канала; т^, - среднее значение и дисперсия длительности канального интервала соответственно.

Для базового варианта ЦАСКК-ТАСИ вероятность перегрузки не зависит от номера входящего канала и определяется по формуле

, л/л

у (-1 п к I- , \Wtt-k

^ ■■ Ж р" ^

Получены соотношения, позволяющие осуществлять расчет Рпер и Кэ при загрузке каналов сигналами электросвязи различного вида с учетом действия шумов в каналах.

Предложена методика и получены аналитические выражения для определения числовых характеристик (т^ , ) случайной величины длительности кодового слова в ЦАСКК-ВДС. Показано, что использование компрессии речевого сигнала приводит к существенному изменению его статистических свойств, что, в частности, характеризуется тенденцией к выравниванию вероятностей появления кодовых слов различной структуры и увеличением средней длины кодовых слов, в результате чего снижается эффективность ЦАСКК-ПДС. В этих

16

условиях среднее значение длины кодового слова в активном канале Л7(е)х. 6,4 двоичных разряда, т.е. использование статистики мгновенных значений передаваемого сигнала дает дополнительный выигрыш в коэффициенте эффективности ЦАСКК не более 15-20$.

Количественная оценка коэффициента эффективности ЦАСКК на базе разработанных методов , в частности, показала, что:

наибольшим коэффициентом эффективности прив,^ = 0,005 обладает ЦАСКК-ТАСИ с СУ-П 2 при У^ 30 иК^/3 при У',? 1000), а наименьшим - ЦАСКК-ТАСИ с СУ-1;

при загрузке нетелефонными сигналами до 50$ канальной емкости группового тракта ЦАСКК Kj может уменьшиться, до значений К3 f ¿-1,3*2 ( в зависимости от пучка каналоз л коэффициента активности) .

Разработаны аналитические методы оценки допустимой вероятности ошибок в линейных трактах ЦАСКК различного типа, при которой обеспечивается такое же качество передачи информации, как и в каналах традиционных ЦСП.

Так, например, требуемая величина коэффициента ошибок в линейном тракте ЦАСКК-ГАСИ с СУ-П с учетом действия ошибок регенерации на сигналы управления и информационные сигналы определяется выражением ^

, ( i г. (äi/i)* , ,/W УА-/ ^d-m^l)

[2Ра expl-H/Jfa+m^-^m^^dJ^

где /Л, , tVz ~ число символов в коде номера входящего канала и номера канала в цикле ЦАСКК соответственно; Z - средняя длительность интервала времени между отдельными речевыми импульсами; К - число речевых импульсов, возникающих за отрезок времени л zi.

Для ЦАСКК-БДС требования к величине К"ош определяются следующим о б ваз ом

где гппасс — число символов в кодовом слове пассивного канала; Рт , Р% - вероятности появления кодовых слов, содержащих семь я восемь символов соответственно.

1с, 1

Количественная оценка допустимого коэффициента ошибок в трактах ЦАСКК с использованием полученных аналитических выражений позволила установить, что для обеспечения такого же качества передачи, как и в каналах традиционных ЦСП, в тракте^ЦАСКК-ТАСИ с СУ-Д требуется выполнение условия(2 + 4)xI0~®, в то вре -мя как в трактах ЦАСКК-ТАСИ с СУ-I и ЩСКК-ПДС с индивидуальной обработкой кодовых слов требуется обеспечить £ (1+4)х10~®.

Предложен й разработан обший аналитический метод оценки параметров ЦАСКК различного типа, основанный на учете основных факторов (перегрузка цикла, ошибки в сигналах управления), снижающих качество передачи информации, и позволяющий производить сравнительную оценку различных модификаций ЦАСКК по величине снижения помехозащищенности каналов л А по сравнению с защищенностью А в каналах традиционных ЦСП. При этом учет указанных факторов может производиться как совместно, так и по отдельности.

В зависимости от модификации ЦАСКК мощность специфических помех Ре„ пропорциональна либо мощности сигнала Р£П с Рс (j}e-коэффициент пропорциональности по сигналу), либо модности шумов квантования рсп (J}M - коэффициент пропорциональности

по шуму), а величина д. А соответственно будет определяться по одному из следующих выражений

На базо общего метода разработаны частные метода оценки влияния способов формирования группового сигнала на параметры ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-1 и СУ-П и ЦАСКК-ПДС с индивидуальной обработкой кодовых слов. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить величину д А для различных модификаций указанных типов ЦАСКК.

Например, для модификации ЦАСКК-ТАСИ с СУ-Д, предусматривающей уменьшение разрядности информационных посылок в случае возникновения перегрузки, величина Рш не зависит от номера входящего канала и при защите СУ от ошибок определяется выражением

С /

где £ - номинальная дайна кодового слова; [л] означает, что берется целая часть числа, заключенного в квадратные скобки; & -вероятность наличия в перегрузке К каналов.

Для ЦАСКК-ЕДС с индивидуальной обработкой кодовых слов расчет с осуществляется следующим образом

где Г Л*(*) * 1 ,

у / -/г ч" "^¿аМ^йр-р

где ? (£к-т<к) /¿к - центральная и нормированная величина длины кодового массива , содержащего К кодовых слов; Р7,*,^-математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение величины 4; ■Ьграничное значение величины ; /,К} - коэффициент при 3-_м члене разложения ряда Грамма-Шарлье.

Произведена количественная оценка величины 4 А ддя различных модификаций ЦАСКЕС (для случая статистического объединения двух первичных цифровых потоков в один), позволившая сформулировать ряд выводов:

для ЦАСКК-ТАСИ с передачей СУ-1 определявшую роль в снижении помехозащищенности играет перегрузка, в то время как для ЦАСКК-ТАСИ с передачей С7-П подавляющее влияние оказывают ошибки в сигналах управления;

использование ЦАСКК-ТАСИ с СУ-1 обеспечивает допустимое качество передачи речевых сигналов при Кэ =2 в том случае, если осуществляется выравнивание перегрузки по входящим каналам {&А*4,4 дБ);

использование ЦАСКК-ТАСИ с СУ-П обеспечивает допустимое качество породачи речевых сигналов при ^ =2 в том случае, если принимаются специальные меры по защите сигналов управления от ошибок, причем предпочтение следует отдать наиболее простой модификации, характеризующейся обслуживанием каналов, попавших в перегрузку, в порядке .поступления вызовов (лА&0,1 дБ);

применение ЦАСКК-ЦДС с индивидуальной обработкой кодовых ов целесообразно только при выравнивании вероятности перегруз-по каналам в 0,3. В целом полученные результаты позволяют отдать предпочтение ЦАС^К-ТАСИ с СУ-П и ЦАСКК-ПДС блочного типа.

Третья глава посвящена разработке аналитических методов 19

расчета основных параметров СЦСОИ, которые были разделены на две группы: грушу системных параметров ( время поиска свободного или пассивного канала à Т , интенсивность прерываний работы СЦСОИ за счет активизации используемого информационного каналаД и др.) и группу параметров передачи (время взаимной синхронизации блоков СЦСОИ Тс , время передачи данных , общее время взаимодействия блоков СЦСОИ ^ и др.).

Разработаны аналитические методы расчета л Т~ для различных-вариантов работы СЦСОИ:

при наличии одного устройства определения состояния каналов (УОСК), работающего в режимах без ожидания и с ожиданием;

при наличии нескольких УОСК, работающих параллельно или независимо.

В частности, для случая независимой работы к УОСК среднее значение параметра д7~ можно определить следующим образом

г.Л / 2Ul / ¿л4х « ¿j

&т~11 Ч r2btÂ-PiaJ 1 'пеР ¿¡btx- '

где л^ - время анализа состояния одного канала; Тпер - время переключения с одного УОСК на другое; Рзаы - вероятность того,что канал занят и активен.

Показано, что, если требуется минимизировать величину л Т , при наличии одного УОСК предпочтение следует отдать режиму работы без ожидания, а при наличии нескольких УОСК - варианту с независимой работой, который позволяет получить практически любое достаточно малое значение ьт . в том случае, если более важное значение имеет минимизация величины Л ( это имеет место при передаче по каналам СЦСОИ речевых сигналов), целесообразно использование способа параллельной работы УОСК.

Численные расчеты, проведенные для наихудших условий работы СЦСОИ, характеризующихся Ра = 0,4, i i = 16 мс и средней длительностью пауз % >/ 0,3 с, показали, что использование двух-трех независимо работающих УОСК позволяет получить пренебрежимо малые значения д т ( не более I мс), а величина Л не превышает (6*8) 1/с.

Приводится методика оптимального выбора структуры кодовых комбинаций, используемых в СЦСОИ. В качестве критериев оптимизации используются степень сокращения времени взаимодействия бло-

20

ков СЦСОИ и уменьшения мощности помех в информационных каналах. Получены аналитические соотношения, позволяющие оценить средние вероятности появления Рп и повторения кодовых комбинаций

в групповом тракте с учетом возможных стыков каналов, находящихся в одном из грех состояний (активен, пассивен, свободен). В СЩЮИ рекомендовано использовать кодовые комбинации, имеющие минимальные значения Рп и РпВ и соответствующие по возможности наименьшим уровням квантования.

Разработаны метода аналитических расчетов параметров передачи СЦСОИ, учитывающие наличие прерываний за счет активизации каналов и действие ошибок регенерации в цифровом линейном тракте.

Получены аналитические выражения для расчета среднего Тс и тем максимального времени синхронизации блоков СЦСОИ, работающих в индивидуальном режиме и групповом режиме при наличии и отсутствии приоритетных трактов различных уровней. При индивидуальном режиме работы тс определяется выражением

й -[** '»К

где <2 вс - вероятность искажения вызывного сигнала; Д/ -емкость накопителя по входу в синхронизм; Л^ц - общее число символов в цикле; Ти, - длительность цикла передачи.

При групповом режиме работы и отсутствии приоритетных трактов величина Т£г равна

I ^мгр-г)т01* % (ИгР-

Сг~ 2МтРТа1 с * ¿Игр °< ,

где МГр - оби,по количество трактов; Т„¥ - вреда опробования одного тракта.

Показано, что в случае, если количество трактов с высшим приоритетом невелико по сравнению с общим количеством используемых трактов, возможно значительное сокращение среднего времени синхронизации.

Численные расчеты, проведенные с использованием разработанных методов, в частности, показали, что при увеличении йвс от йвс =10-5 до 0.ес: = Ю-1 (аварийное состояние ЦЛТ) в индивидуальном ретлме работы СЦСОИ среднее значение Тс возрастает не более чем в два раза, достигая при /ч ± 10 значений Тс Ь 2,5 мс.

■¿I

В групповом режиме работы значение Тег существенно зависит от значения Мгр и достигает при t2aci Ю-1 и =8 значений Тег-12 мс в случав отсутствия приоритетных трактов, а использование приоритетных ¡фактов позволяет уменьшить среднее значение Тег в 2-3 раза в зависимости от числа опробований пС/>р этих трактов в течение цикла опробования. На рис.1 представлены завд-симосиз Тег -{(Попр} при наличии одного приоритетного тракта (при Qec =I0~2). При этой величина Тсг выражена в циклах передачи, сплошными линиями показаны зависимости для случая передачи вызывных сигналов по приоритетному тракту, а пунктирными -по остальным трактам.

Разработаны аналитические метода расчета времени передачи блока данных Тпд , т.е. совокупности дискретных сообщений общим объемом V кодовых комбинаций, по каналам СЦРОИ дая двух методов приема: повторного приема всего блока при обнаружении ошибок и приема с накошгекием правильно принятых комбинаций. В последнем случае величина равна

где ¿2 - вероятность искажения кодовой комбинации.

Численные расчеты показали, что при V - 256 я <2 ^ оба метода приема обеспечивают примерно равное значение 40 мс, в то время как при О. =Ю-1 я V? 50 использование первого метода приема практически невозможно вследствие резкого возрастания Тпо . Использование второго метода приема при О. ~ и У¿256

позволяет получить Tn<j t 130 мо, что вполне приемлемо.

Общее время взаимодействия Téj блоков 0ЦС0И складывается из ряда составляющих, в том числе из 7? и Tn¿ , и за счет действия ошибок регенерации и прерываний возрастает на величинуaTg, Получены аналитические соотношения, позволяющие осуществить расчет среднего и максимального значений Л-з с учетом интенсиз-ностей прерываний как за счет активизации каналов в прямом и обратном направлениях, так и за счет действия ошибок ьа различных участках соединения. На рио.2 показаны зависимости Tg3=J{V) при использовании метода прие;ла блока данных. с накоплением правильно принятых комбинаций (при = 0,3 о и лТ = 7 мс).

Анализ результатов численных расчетов позволяет сформулировать ряд важных выводов:

метод приема блока данных с накоплением правильно принятых комбинаций при Vi 256 и обеспечивает T'Sj^ 240 мс;

применение метода повторного приема всего блока данных практически ограничено величиной Vi 128 при <2 6 Ю~^ и \г<= 32 при ¿¿¿Ю"1;

прерывания работы СДСОИ за счет активизации используемого канала начинают существенно влиять на значение Т}3 при t (.0,2+0,4) с;

прерывания работы СДСОИ за счет ошибок регенерации практически не влияют на параметры СЦСОИ при емкости накопителя по выходу из синхронизма М0Ъ 4.

Предложен методика оценки влияния СЦСОИ на ДСП, которое проявляется в виде крагловремеаных сбоев информационных символов в канале ДСП ча счет ложной фиксация вызывного сигнала. Показано, что путем оптимального выбора параметров приемников вызызнкх сигналов поличинд X<¡ принципиально мотет быть снижена до пренебрежимо малых значений.

Результата численных расчетов показали, что качество передачи речезнх сигналов по каналам СЦСОИ при применении компанди-рованной ДМ будет достаточно высоким да^се при использовании только пауз в занятых информационных каналах и коэффициенте ошибок в ЦЯТ

Полученные результаты позволяют оптимизировать параметры СЦСОИ для заданных условий работы.

В четвертой главе диссертации основное внимание уделяется

23

разработке машинных моделей дал исследования методов передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ. При этом основными целями моделирования являлись создание машинных моделей, обеспечивающих " удобство их использования в инженерных 'разработках благодаря универсальной блочной конструкции, и оптимизация основных параметров ЦАСКК и СЦСОИ.

Общее число статистических испытаний, проводимых в процессе моделирования, обеспечивало получение статистических оценок с коэффициентом доверия Рд =0,95 при доверительном интервале S =0,001. Яри этом с целью уменьшения машинного времени модели работали в режиме масштабирования.

Разработаны модели блочной конструкции и пакеты программ для ЦАСКК-ТАСИ и ЦАСКК-ЦЦС, позволяющие моделировать работу как базовых, гак и модификационных вариантов построения систем, рассмотренных в первой главе. В модели учитывается влияние всех основных факторов, определяющих качество передачи информации: число обслуживаемых каналов, коэффициент активности каналов, параметры устройств определения состояния каналов, вероятность перегрузки системы, шумы на входе каналов, ошибки регенерации и др.

Использование разработанных моделей позволяет оптимизировать параметры ЦАСКК, в целом (или ее отдельных узлов) по заданным критериям.

В табл. I приведены в качестве примера значения допустимого числа обслуживаемых каналов л/£* в зависимости от ра (приР„ер ~ 0,005) для модификационных вариантов ЦАСКК-ТАСИ с передачей сигналов уцравления 1-го и П-го типов и ЦАСКК-ПДС с индивидуальным кодированием цри отсутствии шумов и ошибок регенерации.

Таблица I

рл

ЦАСКК-ТАСИ-1 ЦАСКК-ТАСИ-2 ЦАСКК-ПДС

0,25 80 112 80

0,30 -70 93 72

0,35 63 80 65

0,40 57 70 60

Влияние ошибок оценивалось параметров ju , имеющим физический смысл коэффициента размножения ошибок. Для ЦАСКК-ПДС с

24

индивидуальной обработкой кодовых слов среднее значение^ ^15, дая ЦАСКК-ТАСИ-1 ]Ы ^ 4, а для ЦАСКК-ТАСИ-П ^ 2.

Учет влияния шумов в канале показал, что главным образом они проявляются в ЦАСКК-1ЩС, не имеющей устройств определения состояния каналов (УОСК), а в ЦАСКК-ТАСИ влияние шумов мощностью до нескольких тысяч пиковатг можно устранить за счет оптимизации параметров УОСК.

При разработке модели ЦАСКК-ЦЦС блочного типа учитывалась необходимость сохранения корреляционных свойств входного сигнала, в связи с чем было принято решение об использовании реальных речевых отсчетов, формируемых с помощью специального комплекса, содержащего АЦП я блок записи информации на магнитную ленту. В результате моделирования была оптимизирована структура цикла передачи и установлено, что ЦАСКК-ПДС блочного типа, оборудованная УОСК, обеспечивает возможность статистического объединения трех первичных потоков (Л#* =90) в один при загрузке каналов сигналами с коэффициентом активности рл ь 0,37, т.е. достигается значение =3.

Разработана имитационная модель СЦСОИ, позволяющая статистически определить распределение времени взаимной синхронизации Тс и общего времени взаимодействия Тв3 блоков системы в зависимости от параметров устройств поиска вызывных сигналов, коэффициента ошибок Каш в линейном тракте, объема передаваемой информации V и интенсивности прерываний Л с учетом статистических параметров передаваемых сигналов и структуры цикла передачи.

Разработанная модель позволяет оптимизировать параметры СЦСОИ в целом или ее отдельных блоков (например, по критерию минимизации времени выполнения соответствующей операции).

В результате моделирования установлено, что в условиях работы, соответствующих аварийному состоянию линейного тракта -

Ю-*), при передаче комбинаций по каналам со средней

длительностью пауз ^п^ 0,15 с величина Т£3 Н0 превышает значения ТЗз =800 мс.

При разработке имитационной модели СЦСОИ для случая передачи разговорных сигналов в качестве метода передачи была выбрана дельта-модуляция с инерционным комландированием и анализом цифрового сигнала. Результаты моделирования показали, что максимально допустимый коэффициент ошибок в канале СЦСОИ, соответствующий

25

по качеству передачи речевых сигналов коэффициенту независимых ошибок 10приблизительно равен 4х10-3, что имеет место при использовании только пассивных информационных каналов со средней длительностью пауз Гл-* 0,3 с.

В целом отличие результатов моделирования от результатов аналитических расчетов не превышает 5-20$ в зависимости от конкретных условий.

Пятая глава посвящена анализу вопросов технической реализации к практического использования цифровых систем сьязк со статистически.« уплотнением.

Сформулированы основные рекомендации по проектированию ИАСКК и СЦСОй и их отдельных узлов, на основе которых разработаны структурные схемы передающего и приемного оборудования ДАСКК различного типа, а так;:се СЦСОИ применительно к системе передачи сигналов телекоитрош. Рассмотрены принципы технической реализации Ц/Ю13С л СЦСОИ п покасана возможность создания надежной, экономичной и компактной аппаратуры на базе современных отечественных 1П£! и микропроцессорных кшплектов, что подтверждено разработкой и реализацией рабочих макетов аппаратур« ШШ-С 2x30/30, а также станционного и линейного блоков СЦСОИ.

Предложены способы дина.шческого контроля параметров ЦаСлК л процессе эксплуатации без перерпъа связи.

Обсухкиюгол результаты экспериментальной оценки качества передачи телефонных сигналов по каналам ЦАСКК, полученные в результате испытаний аппаратуры ИКМ-С .2x30/30 но опытной линлп.

Установлено, что на качественные показатели ЦАСКК наиболее существенное влияние (по сравнению с другими ухудшающими фш.торами) оказывает перегрузка цикла передачи. Оценка качества народа чд телефонных сигналов осуществлялась по критерию разборчшзоо-ти методом выбора, а по критериям заме'дюсти искажении и напряженности вниманил-методом заданных категорий абонентской оцешх.

В процессе экспериментальных исследований "установлена количественная взаимосвязь ;ле;гду основными факторами, влияющими па качественные показатели ЦАСКК. На рис.3 представлены зависимости слоговой разборчивости £ от рпе/р при различных значениях Рпер (пунктирные линии соответствуют Тер - 4 мс, а сплошные -Т.-р - 8 мс), а на рис.4 - зависимости, связывающие Рпер и Тсо , при которых достигается заданное качество передачи по

26

критерию напряженности внимания Ане при использовании четырехбалльной шкалы оценок (пунктирные линии соответствуют А«я= 2,9 балла, а сплошные -Ане =3,5 балла). Выбирая соответствующим образом параметры ОР и ЦАСКК, можно обеспечить заданное качество передачи информации.

В результате испытаний макета СЦСОИ при передачо дискретных сообщений подтверждена возможность использования предлагаемого метода для передачи сигналов телеконтроля, а расхождение экспериментальных и теоретических результатов для условий работы, соответствующих кеш 6 3,5х10-2 и Гя7/о,25 с, не превышает 5-15$ при изменении объема дискретной информации в пределах 1661^ 256 комбинаций.

Показано, что при оценке технико-экономической эффективности применения ЦАСКК следует различать варианты использования ЦАСКК на существующей магистрали, при строительстве новой магистрали и п качестве резервного оборудования. В последнем варианте, впервыо предложенном в данной работе, ЦАСКК обеспечивает сохранение пропускной способности в заданном направлении при выходе из строя части цифровых линейных трактов. Дот каждого варианта использования ЦАСКК составлены расчетные схемы для базового и внедряемого вариантов. Показано, что использование ЦАСКК в качестве резервного оборудования позволяет существенно повысить параметры надежности каналов. Относительное снижение времени простоя каналов можно оценить посредством коэффициента У

27

где Т& - среднее время восстановления работоспособности отказавшего тракта; - вероятность безотказной работы тракта; /суг , К гг - коэффициенты готовности каналов для базового и внедряемого вариантов; Мтр - общее количество трактов.

В результате сравнительного анализа метода передачи сигналов телеконгроля при использовании СЦСОИ с методом передачи сигналов гелеконтроля по выделенной физической цепи установлено, что использование СЦСОИ в групповом реяиме работы обеспечивает более высокую надежность передачи сигналов телеконгроля. При этом с ростом числа трактов выигрыш в параметрах надежности существенно увеличивается.

Составлена методика и получены аналитические соотношения для оценки экономической эффективности применения ЦАСКК на кабельных магистралях для повышения их пропускной способности. Расчеты достигаемого годового экономического эффекта, проведенные для различных вариантов применения ЦАСКК, свидетельствуют о высокой эффективности применения ЦАСКК даже на местных сетях связи.

В приложении I приведены результаты расчетов вероятностей появления и повторения всех кодовых комбинаций с одной критической точкой в канальных интервалах и на стыках канальных интервалов. Расчеты выполнены в соответствии с методикой, разработанной в главе 3.

В приложение 2 включены акг испытаний аппаратуры ИКМ-С 2x30/30 на'опытной линии ЛГТС и заключение по результатам испытаний.

В ходе решения комплексной научно-технической проблемы, включающей разработку теории, методов и техники передачи информации по каналам цифровых систем связи со статистическим уплотнением, были получены следующие основные результаты.

I. Разработан и исследован новый метод обмена информацией менту любыми пунктами, распределенными вдоль магистрали, использующий свободные или пассивные информационные каналы ЦСП и позволяющий осуществить передачу как дискретных, так и речевых сигналов, на основе единых принципов и с использованием общих устройств . 28

! I I

Предложенный метод обеспечивает передачу информации без перерыва связи при сохранения структуры цикла передачи, типа кода в линейном тракте и скорости передачи группового сигнала.

2. На основе системного анализа принципов и особенностей обработки информационных сигналов в системах передачи со статистическим уплотнением разработаны аналитические метода расчета параметров ЦАСКК различного типа, позволяющие осуществлять расчет вероятности перегрузки Рпер , коэффициента эффективности , допустимого коэффициента ошибок в ЦЛТ Кош и величины снижения помехозащищенности й А .

Полученные расчетные соотношения учитывают алгоритм обработки сигналов, коэффициент активности каналов, действие ошибок регенерации, загрузку каналов сигналами различного вида, влияние шумов и др.

3. В результате анализа факторов, влиящих на технико-экономические показатели ЦАСКК, показано, что разработка ЦАСКК применительно к первичному цифровому потоку обеспечивает более высокую степень унификации оборудования, упрощает техническую реализацию, повышает гибкость использования ДАСКК на телефонной сети и уменьшает объем дополнительно устанавливаемого оборудования ДСП.

4. На основе системного анализа принципов обработки сигналов в СДСОИ разработаны аналитические методы расчета основных параметров этих систем с учетом статистических характеристик информационных каналов и линейного тракта ЦСП, объема передаваемой информации и допустимой вероятности ошибки.

Получены расчетные соотношения для оценки времени поиска свободного или пассивного канала .лТ., времени взаимной синхронизации блоков СЦСОИ , Та _, времени передачи данных . и общего времени взаимодействия _ а также для оценки взаим-

ного влияния СЦСОИ и ЦСП.

5. Разработаны машинные модели ЦАСКК и СЦСОИ и пакеты прикладных программ, позволяющие статистически оценивать и оптимизировать параметры исследуемых систем.

Кроме того, имитационная модель СЦСОИ может быть использована дня оценки статистических параметров приемников синхросигнала со скользящим поиском и доя оценки параметров каналов связи с дельта-модуляцией в условиях действия ошибок регенерации

29

и различного рода прерываний.

6. В результате аналитических расчетов и моделирования на ЭВМ процессов передачи сигналов по каналам ЦАСКК и СЦСОИ, в частности, было установлено, что:

наилучшими показателями обладают ЦАСКК-ТАСИ с передачей сигналов управления второго типа и ЦАСКК-ПДС блочного типа при выравнивании перегрузки по всем каналам и защите сигналов управления от ошибок;

при использовании устройств определения состояния каналов в ЦАСКК-ПДС блочного типа с ИКМ возможно достижение /О = 3 (при оптимальной длине канального блока, равной 30);

обеспечивается качественная передача речевых и дискретных сигналов по каналам СЦСОИ при 10"^;

при организации в некотором направлении двух или белее линейных трактов ЦСП использование СЦСОИ в групповом режиме обеспечивает увеличение среднего времени наработки на отказ системы передачи сигналов телеконтроля не менее, чем в 2 раза, по сравнению с методом передачи этих сигналов по выделенной физической цепи;

специфические искажения, возникающие в каналах ЦАСКК .шлб'д-ствие перегрузки цикла, работы устройств определения -Состояния каналов, ошибок в сигналах управления и т.п., при оптимальном выборе параметров ЦАСКК могут быть сведены к уровню, практически не влияющему на качество передачи;

влияние СЦСОИ-на информационные сигналы ЦСП может быть доведено до пренебрежимо малых значений путем соответствующего выбора параметров приемников вызывных сигналов и др.

7. Предложен новый способ определения состояния телефонных каналов путем логического анализа сигналов управления и взаимодействия, позволяющий уменьшить вероятность принятия ошибочных решений при определении состояния канало?.

Разработано и защищено авторским свидетельством устройство определения состояния каналов, реализующее данный способ и работающее в групповом режиме.

8. Предложен варианг использования ЦАСКК в качестве резервного оборудования и показано, что это позволит повысить пара -метры надежности каналов и трактов. Для каждого варианта использования ЦАСКК ( на существующих магистралях, при строительстве

30

новых и в качестве резервного оборудования) составлены расчетные схемы для оценки технико-экономической эффективности.

Составлена методика и получены расчетные соотношения для оценки экономического эффекта при применении ЦАСКК на существующих кабельных магистралях.

9. Проведено изыскание инженерных принципов технической реализации ЦАСКК и СЦСОИ, а результате чего установлена возможность их создания на базе отечественных интегральных микросхем и микропроцессорных комплектов.

Разработаны, созданы и испытаны рабочие макеты ЦАСКК и СЦСОИ, использующих первичный цифровой тракт. Ряд технических решений защищены авторскими свидетельствами.

10. В процессе экспериментальных испытаний установлено, что качество передачи информации по каналам ЦАСКК и СЦСОИ находится в допустимых пределах. Кроме того, выявлены количественные взаимосвязи между различными факторами, влияющими на качество передачи информации, и подтверждена достоверность результатов, полученных аналитически и в процессе моделирования на ЭВМ.

В целом результаты диссертационной работы обеспечивают возможность оптимального проектирования семейства ЦАСКК я СЦСОИ, внедрение которых позволяет получить значительный экономический эффект за счет сокращения наиболее капиталоемких затрат на организацию цифровых линейных трактов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гордионко В.Н., Федоров Б.Н. К оптимизации многоканальных систем связи с импульсно-кодовой модуляцией // Труды У Всесоюзной конференции по теории кодирования и передачи информации.-Горький, 1972. - С. 53-58.

2. Гордиенко В.Н.,Федоров Б.Н. Повышение эффективности систем связи с ИКМ // Электросвязь. - 1974, й 9. - С. 17-20.

3. Гордиенко В.Н., Федоров Б.Н. Расчет вероятности перегрузки в системе связи с ИКМ я переменной длиной кодового слова// Труды учебных институтов связи. - Л.: 1974. - Вып.70.-С.146-150.

4. Гордиенко В.Н. Исследование систем связи с ИКМ и переменной длиной кодового слова.".Кандидатская диссертация.-И.:ШИС, 1974. -167 с.

5. Гордиенко В.Н.,Федоров Б.Н. Определение некоторых статис-

31

тических характеристик 'кодовых слов систем связи с импульсно-кодовой модуляцией // Отбор и передача информации.- Киев: Науко-ва душа, 1975. - Вып. 44. - С.40-43.

6. Гордиенко В.Н., Федоров Г.Н. Расчет допустимой вероятности ошибки в линейном тракте цифровой системы связи со статистическим уплотнением // Труда учебных институтов связи.-Л.: 1976,-Вш. 77. - С.29-35.

7. Белов С.И. .Воронин В.В., Гордиенко В.Н. и др. Результаты испытаний аппаратуры статистического уплотнения трактов с ККМ // Электросвязь, - 1978, Л 8. - С. 20-24.

8. Гордиенко В.Н. К вопросу технико-экономической эффективности цифровых статистических систем передачи // Тезисы докладов на Н Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов отрасли связи. - Ii.: 1970. - С.52-53.

9. Гордиенко В.Н., Слащэв В.Н., Факторы, определящий!е качественные характеристики статистических систем передачи // Электросвязь. - 1979, JS 12. - С. 13-16.

10. Гордиенко В.Н. Методика расчета некоторых параметров цифровых систем связи со статистическим уплотнением // Труда учебных институтов связи: Системы и сродства передачи информации по каналам связи. - Л.: 1980. - С.51-55.

11. Гордиенко В.Н., Цветков С.С. Анализ помехоустойчивости цифровых статистических систем передачи // Труды учебных институтов связи: Системы и средства передачи информации по каналам связи. - Л.: 1981. - С. 30-37.

12. Гордиенко В.Н., Цветков С.С. Оценка снижения помехозащищенности при сг-атди информации в системе Ш.1-1ЩЗ // Труда УП Всесоюзной конференция по теории кодирования и передачи информации.- Куйбышев, I9SI. - С. 61-66.

13. Гордиенко В.Н., Зимин Б.И. Исследование метода передачи сигналов телеконтроля и служебной связи по свободным информационным каналам цифровых трактов сети связи // Тезисы докладов на Всесоюзной конференции по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей и кх элементов. - Новосибирск, 1985. - С. 262-263.

14. Гордиенко В.Н., Зимин Б.И..Цветков С.С. Методика оценки статистических параметров системы телеконтроля линейного тракта ДСП // Электросвязь. - 1986, В I. - С. 31-33.

15. Гордиснко В.Н. Определение оптимального уровня иерархии ДСП для разработки аппаратуры статистической концентрации каналов // Электросвязь. - 1990, № 9. - С.18-19.

16. Гордиенко В.И. Основные вопросы разработки цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов // Системы связи.-МИС.-М.,1990.- Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", й 1747-св.-С.ЗЗ-42.

17. Гордиенко В.Н.,Сон Я1уи Хо. Влияние способов передачи сигналов управления на параметры аппаратуры статистической концентрации каналов // Системы и каналы радиосвязи.- МИС.-М. ,1991.-Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", 1850-св. - С.26-30.

18. Гордиенко В.Н. Оценка возможностей передачи сигналов телеконтроля и служебной связи по информационным каналам ДСП // Цифровая обработка и передача сигналов.- ШС.-М.: 1991.- Деп. в ЦНТИ "Ияформсвязь", 1Ь 1867-св. - С.20-23.

19. Гордиенко Б.Н.,Сон Мун Хо. Исследование методов построения цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов путем моделирования на ЭВ;,1 // Системы передали информации.-МИС.-'Лг, 1992. -Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", й 1922-св.- С.22-31.

20. Гордиенко В.Н. Использование статистики занятости телефонных каналов для передачи дополнительной информации по трактам ДСП // Труды П-ой межрвгиональной конференции "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи", -Москва-Пушкино, 1993.-С.65-67.

21. Гордиенко В.Н. Выбор параметров ЦАСКК с переменной длиной кодового слова // Многоканальная связь по кабельным и воло-конно-опгическим линиям.- МТУСИ,- '.1., 1993. - Деп. в ЦНТИ "Инфор-мевлзь", I' 1%6--св.- С.6-16.

22. Гордптшо В.Н. Эффективный метод передачи сервисных сигналов по сиободчым лж пассивным каналам ДСП // Тезисы докладов конференцн.1 " Те чекоммуникационные и вычислительные системы связи" Ш конгресса "Информационные коммуникации, сети, системы и технологии", -Л.: :.ОТЧИ, 1993. - С.20-21.

23. Гордиенко В.К.Дбдель Латлфа Ахмад. О некоторых способах улучшения характеристик цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов // Перспективные системы и сети передачи информации,- -ЛТУСИ,- >,!., 1993,- Деп. в ЦКТИ "Информсвязь",

;:> is68-cb.-c.h-I9.

24. Гордиеш<о В.Н. Повышение пропускной способности цифро-

33

вых оптических линейных трактов за счет использования статистических свойств информации // Тезисы докладов 17-ой международной конференции "Физические проблемы оптических измерений, связи и обработки информации'.' -Севастополь, 1993. - С.104-105.

25. Гордиенко В.Н. Оптимизация параметров цифровой аппаратуры статистической концентрации каналов блочного типа //Электросвязь. - 1994, № 5.

26. Гордиенко В.Н., Елисеев A.M., Слащев В.Н. Устройство уплотнения для системы связи с ИКМ. A.c. № 777875 от 14.07.80г., бш. № 41 от 07.11.80 г.

27. Гордиенко В.Н., Слащев В.Н. Устройство дая приема и передачи сигналов в системах с имцульсно-кодовой модуляцией. A.c. JS 832755 от 21.01.81 г., бюл. В 19 от 23.05.81 г.

28. Гордиенко В.Н., Слащев В.Н., Елисеев A.M. Устройство статистического уплотнения каналов. A.c. ß 915259 от 23.II.81 г., бш. К II от 23.03.82 г.

29. Гордиенко В.Н., Зимин Б.И. Система дистанционного контроля регенераторов оптической линии связи. А.о. # II45487 от 15.11.84 г., бюл. й 10 от 15.03.85 г.

30. Гордиенко В.Н., Цветков С.С., Зимин Б.И. Устройство для контроля регенераторов. A.c. •!& I22337S от 08.12.85 г., бюл. is 13 от 07 .04.86 г.

31. Гордиенко В.Н. Устройство определения состояния каналов в системах с импульсно-кодовой модуляцией. A.c. № I7S4I72 от 22.05.92 г., бет. № 35 от 23.09.92 г.