<< Пред. стр. 8 (из 13) След. >>
Список литературы по разделу
Уфимский государственный авиационный технический университет
УТОЧНЕНИЕ (ПЕРЕОЦЕНКА) ПАРМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ СИТУАЦИОННО-АДАПТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
Сложность ситуационно-адаптивного планирования состоит в том, что оно базируется на трудностях достаточно противоречивых предположений. С одной стороны, выделяется стационарность процессов в "относительно малых" промежутках времени наблюдения, что выражается в временном постоянстве параметров моделей , где - матрица переходных вероятностей из состояния (узла спроса) в состояние пространственной модели; - вероятностей появления m - го объекта (услуги) при реализации l - го состояния; - начальные вероятности поступления звонков из узла узлов спроса . С другой стороны, нестационарность процессов обслуживания отражается в множественности анализируемых моделей СММ , где - модель передачи сообщений, учитывающая конкретную ситуацию в системе мобильной связи, описываемая триадой . При этом в процессе эксплуатации системы мобильной связи происходит изменение параметров каждой отдельно взятой модели. Дело состоит в том, что деление поведения системы мобильной связи на отдельные ситуации достаточно условно, и в какой-то мере может носить субъективный характер. Например, суточное изменение плотности концентрации мобильных абонентов в деловой части больших городов является более или менее стационарным, тогда как количественная мера этой концентрация может со временем изменяться в зависимости от сезонной, экономической, политической "конъектуры". Следовательно, возникает вопрос о разработке формальных способах (алгоритмах) идентифицикации, выделении в отдельную группу новых ситуаций относительно существующих или, наоборот, уточнении количественных параметров "старых" уже смоделированных ситуаций. Другими словами, возникает задача о переоценке параметров моделей , которая позволяет повысить точность определения текущей ситуации, либо модифицировать множество СММ путем добавления (выделения) новых ситуаций с ярко выраженными свойствами. Естественно предположить, что задача о переоценки параметров модели должна базироваться на точном знании о текущей ситуации в мобильной системе связи и последовательности наблюдений за звонками. При этом критерием решения задачи должна быть максимизация условной вероятности , которая повышает достоверность принятия решения о выборе именно -той ситуации.
На математическом языке задача уточнения параметров модели будет звучать следующим образом. Пусть даны последовательность наблюдений и модель . Необходимо определить (настроить) параметры модели , максимизирующие вероятность .
Решение поставленной задачи базируется на алгоритме Баума-Уэлша (Baum-Welsh Algorithm) [1-3]. Для этого вводится новая переменная
,
которая определяет вероятность того, что при заданной последовательности наблюдений мобильная система в моменты времени и будет находиться (обслуживать) соответственно в состояниях (узлы спроса) и . Используя прямую и обратную переменные [4], можно записать
.
Далее, вводится еще одна переменная , являющаяся апостериорной вероятностью того, что при заданной последовательности наблюдений система в момент времени будет находиться в состоянии :
.
Введенные переменные , обладают следующими свойствами:
а) - ожидаемое число переходов из состояния ;
б) - ожидаемое число переходов из состояния в состояние .
На основании этих свойств получены формулы переоценки параметров СММ , т.е. вводя уточненные значения этих параметров , имеем
,
где - символ Кронекера равный единице, если в момент времени значение номера услуги , либо равный нулю, в противном случае.
На последнем этапе решается задача Витерби [4], связанная с нахождением максимального значения вероятности относительно уже уточненных значений параметров СММ - . При этом решение задачи Витерби приводит к возрастанию функции правдоподобия, т.е. . В случае, если , где - достаточно малая величина, то полагают, что и на этом процесс переоценки параметров модели завершают. Другими словами, переоценку параметров проводят до тех пор, пока параметры не перестанут изменяться. Уточненные параметры затем используют в качестве характеристик модифицированной модели для решения задач ситуационно-адаптивного планирования.
Литература
1. Www.leader.cs.msu/`luk/HMM_rus.html.
2. Www.spirit.ru/articles/asr.html.
3. X.D. Huang, Y. Ariki, M.A. Jack. Hidden Markov Models for Speech Recognition. Edinburgh University Press, 1990, 275 p.
4. Кузнецов И.В., Блохин В.В., Султанов А.Х. Разработка модели и алгоритмов стохастической идентификации ситуации в системе мобильной связи.
УДК 621.39
Н.Н. Штанько
Поволжская Государственная Академия Телекоммуникаций и Информатики
ОПТИМАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM
В настоящее время в современном обществе произошел ряд изменений в части использования и внедрения сотовых сетей и технологий на Взаимоувязанной сети связи России.
Создание высокоэффективной телекоммуникационной среды является важной задачей, так как расходы на организацию и эксплуатацию каналов составляют львиную долю затрат операторов сотовой связи при эксплуатации сетей. Вместе с тем традиционные методы передачи трафика голоса и данных, применяемые в современных сетях GSM второго поколения, не эффективны, так как используют методы коммутации цепей и традиционное временное мультиплексирование (TDM). Они окажутся значительно более эффективными, если для передачи голоса и данных будут использовать методы пакетной коммутации и статистическое мультиплексирование.
Традиционные методы основаны на технологии узкополосной TDM, использующей восемь 16-килобитных каналов (субрейтных тайм-слотов) на каждую несущую. Основные блоки технологии GSM [2]:
* MSC - центр коммутации подвижной связи
* ТСЕ - оборудование транскодера
* TRAU- блок перекодировки и адаптации скорости
* BSC - контроллер базовых станций
* BTS - базовые приемопередающие станции
* MS - мобильные станции.
Данная инфраструктура через MSC связана с внешними сетями типа PSTN,PDN, ISDN, используя для управления и сигнализации протокол SS7 (64 Кбит/с) и различные интерфейсы. MSC также может быть связан с внешними сетями сотовой связи.
Внутри сети GSM в основном используются следующие основные интерфейсы: А-интерфейс (2048 Кбит/с) между МSС и ТСЕ (TRAU), объединяющий каналы связи и линии сигнализации SS7; А-bis-интерфейс (2048 Кбит/с) между ВSС и ВТS; A-ter-интерфейс (2048 Кбит/с) между TRAU и ВSС; Um-радиоинтерфейс между ВТS и МS. Между несколькими MSC используется Е-интерфейс (2048 кбит/с)[1].
Таким образом, для подключения каждой базовой станции необходимо использовать отдельный порт Е1/T1 на МSС или ВSС, а также отдельный канал связи.
Существенной экономии ресурсов, а именно: каналов связи и портов, можно достичь, если перейти от TDM-технологии коммутации цепей к технологии коммутации пакетов. Для этого могут быть использованы технологии FR(Frame Relay),IP,ATM.
При переходе к пакетной коммутации экономия достигается за счет того, что n потоков отдельных цепей (каждый из которых занимает полосу BW) статистически мультиплексируются в один поток пакетов, формируемых как один логический канал. Если такой канал занимает ту же полосу BW, то достигается экономия полосы n: 1.Таких групп по n потоков может быть m. Параметры n и m зависят от типа сервиса, типа интерфейса (Е, А, A-bis, A-ter) и типа информационных и служебных пакетов.
Причем, при статистическом мультиплексировании дополнительная экономия полосы достигается за счет сжатия или удаления лишнего трафика и других ухищрений, зависящих не только от пакетной технологии, но и от производителя мультиплексного оборудования.
При этом создается один пакет агрегированного трафика для одного трансивера, т. е. поток 8 каналов Air-n (занимающий 2 тайм-слота по 64 кбит/с) объединяется в один. Если пакеты формируют поток 64 кбит/с, то экономия полосы составит 2:1. Если же учесть, что сам интерфейс A-bis применяет ТDМ-мультиплексирование 4:1, использующее для GPRS субрейтный тайм-слот (16 кбит/с), как и для сжатого голоса GSM-FR/EFR (16 кбит/с), то общая экономия полосы по отношению к интерфейсу А составит 8:1. В любом случае этот шаг позволит:
- для каждой группы из n BTS использовать один физический канал, агрегирующий n логических каналов используемой пакетной технологии (экономия каналов n:1);
- для подключения всех базовых станций в указанной группе (станций одного типа) использовать один порт Е1 /Т1 на TDМA МSС или BSC (экономия портов n:1)[1].
Оптимальная инфраструктура позволяет экономить не только физические каналы и порты, но и требуемую полосу пропускания. Она оказывается существенно ниже, чем при применении традиционной GSM-технологии. Это позволит: использовать для соединения оборудования сетей подвижной радиосвязи каналы сетей пакетной коммутации и множественные низкоскоростные каналы связи; создавать наложенные телефонные сети различных видов и сети передачи данных, что дает оператору возможность извлекать прибыль из продажи услуг проводных телефонных сетей, в том числе ISDN и IP-телефонии, и сетей передачи данных.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.А.Попов. Пакетная передача - путь экономии затрат операторов GSM. //Вестник связи.- 2003.- №8.
2. Ю.А. Громаков. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М. - Эко Трез. - 1998.
УДК 621.391
Низамов Б.Р.
Уфимский государственный авиационный технический университет
ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Вступление
Сегодня всем доступны технологии беспроводной связи. Эта статья в первую очередь даст общее представление об используемых методах беспроводной связи IrDA, IEEE 802.11 WLAN, Bluetooth. Мы также коснемся перспективных технологиях WiMAX и Xmax.
1. Знакомство с существующими методами беспроводной связи
На сегодняшний день механизм контроля программного обеспечения главным образом основан на архитектуре компьютерной сети клиент-сервер, которая требует наличие инфраструктуры сети для работы с гибкими устройствами, работа которых часто нарушается сетевыми сбоями.
Еще одна тенденция сегодняшнего дня заключается в том, что усиленно развиваются карманные компьютеры, так называемые КПК, для самой разнообразной работы. Чтобы использовать устройство такого типа в режиме контроля, оно должно быть подключено к сети.
1.1 IrDA
На текущий момент большинство портативных компьютеров имеют интерфейс, совместимый со стандартным интерфейсом Infrared Data Association (IrDA), позволяющий выполнять соединение в варьирующихся окружениях. Этот стандарт предполагает наличие двухточечного соединения в диапазоне до 1 м и с максимальным углом в 15 градусов. Скорость связи варьируется от 9.6 кбит/с до 16 мбит/с в зависимости от используемого протокола.
Поскольку ИК-излучение используется в качестве средства связи, то требуется непосредственный контакт. Применение специальных протоколов - IrCOMM (эмулирует последовательные и параллельные интерфейсы), IrLPT (беспроводной принтер), IrOBEX (обменивается структурными данными, также как Palm Pilot) и IrLAN (для связи).
IrDa является широко распространенным и поддерживается основной операционной системой как Windows, так и Linux (с версиями 2.2 Kernel).
1.2 Беспроводная связь LAN (IEEE 802.11)
Использование радиочастот для передачи данных было впервые регламентировано в 1997 стандартом де-юре 802.11, который позволяет передачу данных в объеме 1 или 2 Mбит/с и предлагает диапазон в 300 м при прямой видимости и до 30 м в зданиях. Беспроводные сети, соответствующие стандарту IEEE 802.11, функционируют на 79 частотных интервалах около 2.4 ГГц.
На физическом уровне определены два широкополосных радиочастотных метода передачи и один - в инфракрасном диапазоне. Радиочастотные методы работают в ISM диапазоне 2,4 ГГц и обычно используют полосу 83 МГц от 2,400 ГГц до 2,483 ГГц. Технологии широкополосного сигнала, используемые в радиочастотных методах, увеличивают надёжность, пропускную способность, позволяют многим несвязанным друг с другом устройствам разделять одну полосу частот с минимальными помехами друг для друга.
Увеличение скорости передачи данных до 11Мбит/с можно обнаружить в стандарте 802.11b. Дальнейшее увеличение скорости от 802.11b является протоколом WEP. Вторая проблема состоит в том, что в Европе HiperLAN/2 работает также в частотной области 5 ГГц и стандарт IEEE 802.11a был одобрен ETSI только в 2002г.. Стандарт, который позволит передавать данные со скоростью 54Мбит/с частотной области 2.4 ГГц - IEEE 802.11g. Этот новый стандарт сочетается с более старым стандартами WLAN, но все еще в стадии развития. Беспроводные локальные сети IEEE 802.11 и IEEE802.11b поддерживаются большинством оперативных систем.
1.3 Bluetooth
Bluetooth позволяет осуществлять связь между большим количеством различных устройств. Стандарт Bluetooth разработан Bluetooth Special Interest Group (SIG). Bluetooth также работает в диапазоне 2.4 ГГц и поэтому Bluetooth и WLAN нарушают работу друг друга.
В 2004г. организация Bluetooth Special Interest Group, отвечающая за разработку спецификаций стандарта Bluetooth, доработала стандарт до версии 2 (Bluetooth 2.0 + EDR "Enhanced Data Rate"). Стандарт EDR предусматривает максимальную скорость передачи данных в 2,1 мегабит в секунду. EDR обратно совместим с существующим стандартом Bluetooth, то есть устройства с поддержкой нового стандарта смогут работать со старыми устройствами на пониженной скорости.
1.4 GSM/HSCSD/GPRS/UMTS
Протоколы, используемые сотовыми телефонами могут быть использованы для передачи данных в беспроводном устройстве с программами контроля. Стандарт GSM позволяет осуществлять соединение со скоростью 9.4Кбит/с. GSM использует комбинацию частотного (Frequency Division Multiplexing, FDM) и временного (Time Division Multiplexing, TDM) уплотнения.
Высокоскоростная передача данных c коммутацией каналов (High-Speed Circuit-Switched Data, HSCSD) позволяет увеличить скорость передачи данных до 38,4 Кбит/с за счет объединения нескольких каналов в один.
Границы GSM расширяются до 114 Кбит/с посредством общего пакетного радиосервиса (General Packet Radio Service, GPRS).
Более кардинальные изменения предусматривает универсальная мобильная телекоммуникационная система (Universal Mobile Telecommunication System, UMTS). Она опирается на принципы пакетной передачи и предусматривает поддержку скоростей до 2 Мбит/с. Кроме того, UMTS предусматривает передачу в другом диапазоне - так называемом базовом диапазоне 1885-2025 МГц, а также применение одного из вариантов кодового разделения вместо TDMA
1.5 Стандарт WiMAX (IEEE 802.16)
Стандарт WiMAX (класс UWB, поддержка спецификаций IEEE 802.16х) создан в качестве замены Bluetooth.
Согласно стандарту, связь осуществляется в диапазоне частот менее 6 ГГц, скорость составляет до 15 Мбит/с при 5-МГц полосе, поддерживаются полосы шириной 20, 25 и 28 МГц с UL-подканалами, используется модуляция QPSK, 16QAM и 64QAM, а типичный радиус действия соты составляет 2-5 км. В ближайшие годы ожидается выработка еще более совершенных стандартов на широкополосную радиосвязь дальнего действия.
Технология является перспективной, и первые устройства начнут внедряться уже в 2006г. Однако, не решен вопрос с лицензированием частот, что задерживает внедрения WiMAX в России, так как на данный момент есть три диапазона частот (около 5 ГГц, 3,4-3,6 ГГц и 2,5-2,7 ГГц), которые скоро будут освоены производителями оборудования.
1.6 Xmax
Передача информации ведется на низких частотах, которые обычно используются для передачи телевизионного сигнала или пейджинговой связи. Мощность сигнала xMax настолько мала, что обычные антенны его просто не замечают, зато специальные приемные устройства без труда выделяют сигнал из общего "шума". Таким образом достигается двойное использование одного диапазона частот.
Информация о данной технологии пока достаточно скудна, чтобы говорить о ее реальном применении.
Сигналы с частотой более 1ГГц, используемые в системах WiMAX и Flash-OFDM, с трудом проникают в здания и очень быстро затухают, что ограничивает дальность их действия. Этого недостатка лишена xMax, благодаря использованию низкочастотного диапазона, сигнал может распространяться на большие расстояния без использования специальных мощных радиопередатчиков.
Изобретатели xMax полагают, что новая технология может заинтересовать операторов связи и интернет-провайдеров, которые не имеют лицензий на использование радиочастот. Они могут начать широкополосную передачу, используя небольшое количество базовых станций, и увеличивать их число по мере необходимости.
Выводы
Увеличивающийся рост количества пользователей услуг широкополосного беспроводного доступа.
Рост количества пользователей услуг беспроводного доступа имеет опережающий характер по отношению к другим видам доступа.
Основное требование пользователей к беспроводному доступу сегодня - мультисервисность, и соответственно такой доступ должен быть широкополосным.
Перспектива лидерства на рынке WiMAX-сертифицированных систем.
СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
УДК 004.896:338
Е.А. Матвеева
Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики
ВНЕДРЕНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ - ПУТЬ К ПОВЫШЕНИЮ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ
Новые экономические условия существенно изменили характер функционирования предприятий. Сегодня, очевидно, это должны быть уже не те предприятия, которые работали, и даже успешно, в прежних условиях. Основным направлением производственно-хозяйственной деятельности предприятий в условиях рынка становится выпуск конкурентоспособной продукции, как по техническим характеристикам, так и по стоимости. Это требует во-первых, резкого сокращения сроков освоения выпуска новой продукции, увеличения скорости ее модернизации, совершенствования, замены (оперативное реагирование на запросы потребителя); во-вторых, существенного снижения затрат на всех стадиях освоения и производства продукции для установления конкурентоспособной цены.
Один из наиболее эффективных и действенных путей решения проблемы - компьютеризация управления. Однако, в большинстве случаев, задачи автоматизации связывают с внедрением какой-либо информационной системы. А для успешного управления предприятием этого далеко не достаточно. В современных условиях необходимо видеть цели, стратегию, бизнес-процессы, взаимодействие подразделений предприятия. Базовым бизнес-процессом на промышленным предприятии, от которого в основном зависит эффективность работы всего предприятия, является блок управления основным производством на всех стадиях и уровнях, от получения заказа до его отгрузки во взаимосвязи с материальным обеспечением производственного процесса.
Проведенный анализ использования компьютерной техники на предприятиях Самарской области (обследовано более 100 предприятий разных отраслей) показал, что сегодня перед предприятиями уже не стоит вопрос "надо или не надо" проводить компьютеризацию. Каждое работающее предприятие испытывает необходимость в наличии автоматизированной системы управления, адекватной новым условиям хозяйствования.
Начавшийся рост промышленного производства существенно обострил проблему повышения эффективности управления предприятиями. Перед предприятиями остро встал вопрос, каким образом осуществлять компьютеризацию, поскольку на большинстве предприятий первоначальный этап, так называемой "островковой", компьютеризации пройден.
Одним из действенных путей решения обозначенной проблемы является создание интегрированных систем управления предприятиями (ИСУП).
ИСУП - это принципиально новые системы управления предприятиями, охватывающие все основные направления их деятельности (техническую подготовку, производственную, финансовую, бухгалтерский учет, снабжение, сбыт и другие), которые при минимальной численности ИТР и АУП не просто обеспечивают руководителей оперативной информацией, а позволяют моделировать, проигрывать, анализировать оценивать различные варианты управленческих и инженерных решений в различных производственных, финансовых и других ситуациях. Создание таких систем управления процесс сложный и трудоемкий. Переход от "островковой" компьютеризации к ИСУП, требует другой методологии их создания.
Проектирование ИСУП начинается с построения двух функционально-информационных моделей управления предприятием: модель "как есть" и модель "как будет". Первая модель позволяет увидеть что представляет собой предприятие в данный момент, а вторая - позволяет не только описать, но и скорректировать будущую систему до ее реализации. В этом и состоит главная особенность проектирования ИСУП.
Базовыми положениями, на которых основываются ИСУП, являются: единое информационное пространство и документооборот; переход на более эффективные формы организации производства; пересмотр и реорганизация структуры управления предприятием; разработка новых технологий управления с использованием методов математического моделирования и прогнозирования; модульное построение системы.
На рынке готовых программных продуктов представлены в основном программы бухгалтерского учета, дополненные некоторыми задачами планирования, которые не решают проблемы эффективного управления производством.
Не смотря на то, что на рынке достаточно много зарубежных систем управления производством, решить проблему достаточно проблематично из-за специфики отечественных предприятий и высокой стоимости зарубежных систем и работ по их адаптации.
За многие годы в нашей стране накоплен существенный научно-практический потенциал по эффективному управлению производством, который позволяет при определенном переосмыслении, анализе и логическом развитии разработать методологию проектирования ИСУП, отвечающих требованию времени, что вселяет уверенность в создании собственными силами управляющих систем на уровне не ниже мирового.
УДК 621.391
Р.В. Загидулин, А.Х. Султанов
Уфимский государственный авиационный технический университет
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ ТРУБОПРОВОДА В УЧАСТКАХ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ
В настоящее время одной из актуальных задач народного хозяйства является повышение надежности, экономичности и экологической безопасности объектов трубопроводного транспорта нефти и газа.
Из-за накопления внутренних механических напряжений и внешнего механического воздействия, стенка магистрального или технологического трубопровода, особенно в участках повышенной опасности (оползневые и сейсмоопасные участки, участки под автомобильными и железными дорогами), может перейти в стадию пластического течения и разрушиться.
В настоящее время для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода наиболее широко применяется метод выборочного или периодического контроля открытых участков трубопровода с помощью переносных приборов.
Однако этот метод обладает рядом недостатков:
- требуется большой объем подготовительных работ, связанный с обеспечением доступа к стенке трубопровода;
- выборочные измерения внутреннего напряжения трубы позволяют оценить напряженное состояние локального участка трубопровода лишь в данный момент времени и не позволяют достоверно оценивать НДС всего участка трубопровода;
- отсутствует оперативность контроля напряженного состояния трубопровода.
Наиболее полно эту задачу может решать автоматическая станция слежения за НДС трубопровода, которая предназначена для непрерывного контроля уровня внутренних механических напряжений стенки трубы.
До настоящего времени для непрерывного контроля НДС стальных изделий и трубопроводов используется преимущественно акустико-эмиссионный метод [1-2]. Однако он регистрирует сигналы от развивающихся трещин в металле, которые зачастую слабо коррелируют с величиной фактических механических напряжений в материале. С другой стороны, аппаратура акустико-эмиссионного контроля является весьма дорогостоящей и сложной в эксплуатации.
В основу метода количественной оценки величины внутренних механических напряжений металла положен физический механизм изменения остаточной намагниченности магнитного материала под воздействием механической нагрузки (метод остаточно намагниченного состояния материала).
Предлагаемый нами метод, наряду с преимуществами акустико-эмиссионного метода контроля, позволяет количественно оценивать величину механических напряжений стенки трубопровода.
Из-за невысокой стоимости преобразователей магнитного поля и простоты заложенной методики, предлагаемая автоматическая станция слежения за НДС стального трубопровода будет значительно дешевле существующих систем акустической эмиссии.
Рис.1. Схема автоматической станции слежения за НДС стального трубопровода
1 - трубопровод, 2 - грунт, 3 - датчики поля, 4 - блок питания и телеметрической системы, 5 - передатчик, 6 - приемник, 7 - блок цифровой обработки информации, 8 - блок автоматики и сигнализации.
Автоматическая станция слежения за НДС стального трубопровода (рис.1.) работает следующим образом.
Поле остаточной намагниченности трубы 1, которая находится под слоем грунта 2, измеряется закрепленными на ее поверхности преобразователями поля 3 (количество преобразователей может составить несколько десятков единиц). Электрическое питание преобразователей и считывание их выходных сигналов осуществляется блоком питания и телеметрической системы 4. Подготовленная блоком 4, в определенном формате измеренная информация, передатчиком 5 отправляется по радиосвязи на головную станцию, расположенную в линейной производственно - диспетчерской службе (ЛПДС) ОАО или ПО, эксплуатирующего данный участок трубопровода.
Расстояние от места контроля НДС трубопровода до ЛПДС может составить несколько десятков километров.
Из-за малого энергопотребления преобразователей поля и элементов электрической схемы блоков 4, 5, их электрическое питание может быть осуществлено от аккумуляторов, обеспечивающих непрерывную работу в течении нескольких месяцев.
Радиосигнал, принятый приемником 6, обрабатывается в блоке цифровой обработки информации 7 по специально разработанному алгоритму. При достижении уровня измеренного сигнала хотя бы у одного из установленных на трубопроводе датчиков поля 3, соответствующего недопустимой величине механических напряжений в трубопроводе 1, блок автоматики и сигнализации 8 вырабатывает световой и звуковой сигнал, с указанием точного месторасположения и величины напряжения деформированного участка трубы 1.
Структура схемы данной автоматической станции слежения за НДС стального трубопровода позволяет легко организовать прием и обработку информации одновременно с нескольких участков трубопровода.
Автоматическая станция слежения за НДС трубопровода обладает следующими преимуществами:
- обеспечивает непрерывный контроль за уровнем внутренних механических напряжений трубопровода;
- оперативно передает информацию о НДС контролируемого участка трубопровода, что позволяет заранее предупреждать аварийное разрушение стенки трубопровода;
- обладает широким диапазоном рабочих температур от - 40 до +50 оС.
Эффективность работы системы зависит от достоверности передаваемой информации с датчиков поля к центру обработки информации. В этой связи к каналу передачи предъявляются достаточно жесткие требования по помехоустойчивости и скорости передачи. Для организации такого канала необходимо решить ряд стандартных и нетипичных задач. Это и выбор разрешенного частотного диапазона для организации самостоятельного радиоканала и возможность привязки к существующим сетям радиосвязи, и разработку радиоинтерфейсов, а также разработку необходимого программного обеспечения автоматизированной системы обработки данных.
Литература
1. РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов.
2. МИ 207-80. Методика определения местоположения развивающихся дефектов акустико-эмиссионным методом.
3. Госстандарт: НПО " Дальстандарт", 1980.
УДК 621.391.3.052:622.32
К. В. Никоноров
ЗАО "Инженеринг Метрология Сервис"
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЗАДАЧ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА НЕФТИ
Решение задач коммерческого учета нефти требует современных технических решений в областях автоматизации, метрологии, обработки и передачи информации. Действующая в отрасли нормативная документация требует применения систем измерения количества и показателей качества нефти (СИКН) для целей учета нефти при взаиморасчетах предприятий добычи, транспортировки и переработки. Стандартное решение - узел учета нефти (УУН) представляет собой систему сбора, обработки и передачи метрологической и сопутствующей информации. Весь процесс прохождения информации можно разбить на несколько этапов.
Первый этап прохождения - измерение физического параметра нефти (температура, избыточное давление, влаго- и солесодержание, вязкость, плотность, объем или масса и т.д.) при помощи интеллектуальных датчиков и преобразователей физических величин, преобразование его в электрический токовый или частотный сигнал (формирование информационных потоков).
Второй этап - передача преобразованных сигналов в Систему обработки информации (СОИ), представляющую собой совокупность вторичных преобразователей измеряемых параметров, контроллеров связи, общесистемных контроллеров и компьютеров расхода, обычно размещаемых в 19'' шкафах автоматики. Передача управляющей информации на УУН.
Третий этап - обработка подаваемой на вход СОИ информации с технологии узла учета нефти в соответствии с утвержденными алгоритмами. Передача обработанных данных в цифровом виде по промышленным протоколам передачи в Систему верхнего уровня. Формирование управляющей информации (регулирование параметров и т.д.).
Четвертый этап - формирование на верхнем уровне отчетной документации в виде, требуемом нормативной документацией, интеграция с сетями связи корпоративного уровня.
На каждом этапе необходимо применение средств передачи информации, удовлетворяющих следующим требованиям:
- надежность;
- простота при инсталляции и обслуживании;
- приемлемая цена;
- гибкость интеграции;
- расширяемость.
Среда передачи для каждого этапа может различной. Второй этап передачи - это почти всегда медная кабельная трасса на основе кабеля типа ВВГ, ВВГэ и т.д., хотя есть варианты, когда расстояние между непосредственно измерительной системой и системой сбора и обработки превышает расстояние, допустимое для передачи без дополнительного оборудования. В этом случае единственный выход - реализовать передачу данных посредством ввода дополнительной системы передачи, которая может быть различной в каждом конкретном случае в зависимости от дополнительных требований.
На третьем этапе среда передачи также зависит от степени удаленности системы верхнего уровня от системы обработки информации СОИ. Обычное решение - это организация сети на основе Ethernet, используя при этом экранированную витую пару 5 категории.
Четвертый этап может содержать в себе несколько систем передачи, интегрированные в одну систему организации передачи данных. Средой передачи может быть как медь, так и оптоволокно или радиоканал.
Основное требование при построении систем передачи, применяемых для целей учета нефти и нефтепродуктов - это минимально возможное время прохождения единицы информации через коммутационную аппаратуру и линии связи. Это обусловлено необходимостью получения оперативным персоналом данных в режиме online как о режиме работы узла учета в целом, так и самой полной информации о продукте, проходящем через технологические трубопроводы в настоящий момент времени.
В связи с постоянной модернизацией измерительного и вспомогательного оборудования, а также изменением требований основного транспортировщика нефти в России - АК "Транснефть" и пополнением нормативной базы объем информации, который требуется передать, постоянно увеличивается. Возникает необходимость искать и применять новые нестандартные для отрасли решения передачи оперативной информации об учете нефти и нефтепродуктов без потери надежности. Надежность и простота в обслуживании также ставятся во главу угла, поскольку простой системы означает неполучение оперативной информации, в худшем случае выливающуюся в потерю сотен тысяч и даже миллионов долларов в сутки.
Бурное развитие технологий в области связи вносит коррективы в построение систем передачи информации и для нефтяной промышленности. Последние тенденции говорят о том, что в России стало уделяться больше внимания проблемам организации таких систем. Большое распространение получили технологии волоконной оптики, позволяющие организовать online канал большой пропускной способности и снимающие часть проблем молниезащиты оборудования. Поскольку измерительные преобразователи физических величин сами по себе являются достаточно инертными устройствами, недопустимо применение оборудования, работающего со значительными задержками по времени. Время в 0,5 с уже является значительным. Поскольку преобразования ЦАП и АЦП тоже вносят задержку по времени, в крайних случаях встает вопрос использования преобразователей с токовым выходом 4-20 мА. В качестве примера можно взять процесс регулирования расхода через измерительную линию узла учета, представляющий собой дуплексный обмен данными в режиме online. Инженер подает с автоматического рабочего места (АРМ) команду на выставление определенного уровня расхода на контроллер регулирования, который в свою очередь общается с электроприводом на регулирующей заслонке, отдавая ему команду на закрытие или открытие по определенному алгоритму, ориентируясь на информацию с расходомера, приходящую к нему. Далее положение заслонки, приходящее на контроллер регулирования, а также значение расхода с контроллера расхода должно уйти на АРМ для визуализации, организации трендов, занесения в архивы и передачи на более высокий уровень контроля. Если система передачи будет вносить какие-либо значимые задержки, возникнет ситуация, когда привод регулирующей заслонки будет отрабатывать по уже устаревшим данным, следовательно весь процесс регулирования не имеет смысла.
Таким образом, значимая роль технических решений в области передачи информации для задач учёта нефти и нефтепродуктов очевидна. Постепенно меняется подход к телекоммуникационному обеспечению процесса коммерческого учета. Процесс технического перевооружения уже начат ведущими российскими компаниями.
ББК 32.818
Д.А. Гржещук
Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОКОМПЬЮТЕРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Нейрокомпьютеры применяются для решения целого ряда задач, формализуемых, трудно формализуемых, не формализуемых. В том числе и для обработки сигналов, которое использует дискретное преобразование Фурье, в аналитическом виде задаваемое формулой:
И если задан интервал разложения , то ряд Фурье порожденный функцией f(t), для которой существует интеграл, есть бесконечный тригонометрический ряд:
, где
Для решения задач обработки сигналов применяют нейрокомпьютеры, построенные на формальных нейронах с линейной или степенной функцией активации.
Формальным нейроном называется элементарный процессор, используемый в узлах нейронной сети. Математическая модель формального нейрона представлена уравнением:
Линейная функция активации является непрерывной, с небольшой зоной нечувствительности определяемой физической реализуемостью этих функций. Математическая модель нейронной сети с линейной функцией активации имеет вид:
Математическая модель нейронной сети со степенной функцией активации имеет вид:
,
где m - показатель степени.
К функциям активации при обработке сигналов предъявляют жесткие требования - монотонность, дифференцируемость, непрерывность. Этим требованиям в полной мере отвечают степенные функции второй и третьей степени (m=2, 3). Тип применяемой функции активации определяется конкретным сигналом.
На основании функций активации и ряда Фурье математическая модель нейросети обработки сигнала имеет вид:
, при линейной активации;
, при степенной активации.
При линейной активации используют однослойную матрицу нейросети, а при степенной активации многослойную. Как видно из вышеприведенных моделей для получения решения желательно использовать сети с формируемой матрицей связи, так как они имеют одинаковую, регулярную структуру, необходимую для быстрого обучения этих нейросетей.
Литература
1. Л. Г. Комарцова, А. В. Максимов. Нейрокомпьютеры. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.-320 с. (Сер. Информатика в техническом университете)
2. Hecht-Nielsen R. Neurocomputing: picking the human brain // IEEE Spectrum. - 1988. - March. - P.36-41.
3. Галушкин А.И. Нейрокомпьютеры в разработках военной техники США // Зарубежная радиоэлектроника. - 2002. - N5, 6. - С.4-21.
4. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика. - М.: Мир. - 1992. - 240 с.
УДК 621.396.664
Е.В Болотов., Р.Р. Рахимов, А.И. Гулин
Уфимский государственный авиационный технический университет
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ АНАЛИЗА ПОТОКОВ ПЛЕЗИОХРОННОЙ ИЕРАРХИИ
В процессе настройке, наладки нового и обслуживании уже введённого оборудования цифровых систем передачи (ЦСП), а также при стыковке участков сети возникает потребность в приборах осуществляющих диагностику и контроль потоков синхронной и плезиохронной иерархий. Современное оборудование цифровых систем передачи имеет встроенные средства контроля и диагностики потоков, но при стыковке оборудования разных производителей могут понадобиться дополнительные измерительные средства. Такие приборы должны позволять обнаруживать ошибки в конфигурации оконечных и транзитных пунктов связи; определять качество каналов связи; осуществлять диагностику и декодирование основных потоков ЦСП; анализировать статистику в реальном времени.
Предлагаемые производителями анализаторы можно разделить на две группы: приборы, которые применяются на этапе сертификации и ввода оборудования ЦСП в эксплуатацию, и приборы, которые используются при эксплуатационном обслуживании оборудования ЦСП.
Первая группа - это дорогостоящие анализаторы протоколов первичной и вторичной сети передачи информации (такие как: STA-7, Tektronix K1205 и др.), поддерживающие большое количество протоколов первичной и вторичной сетей (от канала 64 кбит/с до Е3), способные осуществлять их подробный анализ и разделение, а так же производить подсчёт статистики с выводом на персональный компьютер. Они незаменимы при проведении сертификационных испытаний. Однако, применять приборы такого класса при эксплуатационном обслуживании сетей, ввиду сильной функциональной перегруженности и, соответственно, большой стоимости приборов и высоким требованиям к квалификации обслуживающего персонала, может позволить себе далеко не каждый оператор.
Вторая группа приборов представляет собой устройства контроля и диагностики потоков СЦП, реализующие анализ потоков опционально. Стоимость базового прибора хотя и уменьшена, но остается достаточно высокой, а стоимость минимального набора опций (например, изменения программного обеспечения, добавления новых компонентов, изменения старых) сравнима со стоимостью самого прибора.
Третья группа приборов представлена средствами контроля и диагностики потоков, встроенные в приёмо-передающее, а также оконечное оборудование.
В создавшейся ситуации существует необходимость в недорогих и простых приборах, применяемых для эксплуатационного контроля при обслуживании оборудования первичной сети. Однако, в настоящее время на рынке недостаточно приборов такого класса. Поэтому возникает необходимость в разработке и производстве компактных, недорогих, простых в использовании отечественных приборах, осуществляющих диагностику и контроль первичной сети связи.
Составим, основные требования, необходимые для разработки экономически эффективных приборов.
В связи с тем, что на современном рынке, имеется достаточное количество многофункциональных анализаторов потоков, новые приборы должны иметь только необходимые пользователю функции. По этому, цена прибора будет значительно ниже многофункциональных анализаторов, а пользоваться этим прибором будет очень просто (в связи с низкой функциональностью). Так же необходимо осуществлять взаимодействие приборов с персональным компьютером. Компьютер, совместно с прибором может быть мощным анализатором потока, с выводом статистики в реальном масштабе времени, либо анализировать уже собранные данные прибором, которые уже сохранились в его памяти.
Сигнал в потоках плезиохронной иерархии представлен в двуполярном коде, для его преобразования в униполярный код, регенерации, выделения тактовой частоты можно применять уже готовые микросхемы-интерфейсы.
Выделение потоков Е1 из потоков Е2, потоков Е2 из потоков Е3, осуществление цикловой, сверхцикловой синхронизации, проверки CRC необходимы в любом приборе этого класса. Эту часть, можно выполнить на быстродействующей логике, например на ПЛИС.
Подсчёт ошибок, нарушение цикловой, сверхцикловой синхронизаций, анализ потоков - эти операции удобно осуществлять с использованием микропроцессора. Вычислительная мощность которого (а следовательно потребляемая мощность, цена) будет зависеть от поставленных задач. Программное обеспечение, на персональном компьютере, к которому подключен прибор, будет осуществлять анализ, а так же подсчёт статистики первичных потоков.
Построенные по этому принципу приборы будут иметь низкую стоимость, отвечать требованиям заказчика, иметь возможность модернизации и обновления.
УДК 621.391
И.В. Олимпиева
Уфимский государственный авиационный технический университет
"ПОСЛЕДНЯЯ МИЛЯ" В СИСТЕМАХ РАДИОТЕЛЕМЕТРИИ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ. СПОСОБЫ РАСЧЕТА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Основной задачей, которую решают радиорелейные линии связи в организациях транспорта нефти и газа, является бесперебойная передача результатов измерений физических величин, характеризующих состояние объектов, на большие расстояния в условиях сложного территориального рельефа и слаборазвитой кабельной инфраструктуры.
В настоящее время, в России и за рубежом большинство технологических сетей предприятий нефтегазовой отрасли строятся на основе радиооборудования, функционирующего в диапазонах частот 130-174 МГц и 380-486 МГц. В нашей стране наиболее используемым для организации сетей радиотелеметрии является диапазон метровых волн УКВ, а именно частоты 146-174 МГц.
Качество связи в сетях радиотелеметрии во многом зависит от таких параметров как усиление передающей и принимающей антенн, мощности передатчика, его рабочей частоты, коэффициента шума приемника, высоты расположения передающей и принимающей антенн относительно уровня земли, потери при распостранении сигнала, а также особенностей рельефа местности и метеорологических условий.
Среди основных проблем стоящих перед специалистами при проектировании сетей радиотелеметрии является определение зоны уверенного приема, т.к. для надежного и безопасного функционирования систем транспорта нефти и газа необходима точная, достоверная и своевременная информация, получаемая пунктами управления (ПУ) от контролируемых пунктов (КП).
Уверенным приемом называют такие условия приема передач, когда независимо от погоды, состояния солнечной активности, времени суток и года, температуры и влажности воздуха, а также других факторов обеспечивается прием данных приемником от каждого передатчика входящего в систему телеметрии. Основным показателем для зоны уверенного приема будет прямая видимость приемной и передающей антенн.
Расчет максимальной дальности прямой видимости производится по формуле:
R0=(2rЭ)1/2[(h1)1/2 + (h2)1/2],
где rЭ - эквивалентный радиус Земли; h1 и h2- высоты подвеса передающей и приемной антенн.
Следующим рассматриваемым показателем, влияющим на качественные характеристики передачи радиосигналов, является напряженность электрического поля в точке приема. Формула для расчета показателя напряженности электрического поля в точке приема выглядит следующим образом:
Е=Е св.V,
где Е св.-напряженность поля в свободном пространстве, т.е. влияние внешних факторов полностью отсутствует; V- множитель ослабления.
По условиям отражения радиоволн участки трассы могут быть гладкие, зеркальные, например поверхность водоема, или шероховатые - пересеченная местность. Для оценки влияния трассы на радиосигнал будем анализировать множитель ослабления.
При гладкой, плоской поверхности земли и сравнительно небольшом расстоянии (10 - 15 км) между соседними радиорелейными станциями, когда высоты антенны h1 и h2 значительно больше , влияние земной поверхности проявляется в основном в отражении радиоволн, излучаемых передатчиками.
Упрощенная формула множителя ослабления выглядит следующим образом:
V=[1+Ф2+2Фcos((2?/?)?r)]1/2,
где Ф - коэффициент отражения; ?r - разность хода прямой и отраженной волн; (2?/?)?r - сдвиг фаз между прямой и отраженной волной.
При расчете реальных стационарных радиорелейных магистралей учитывают весь комплекс явлений распространения радиоволн на интервалах, который значительно более сложен по сравнению с нарисованной картиной.
В тех случаях, когда трасса радиосигнала проходит через жилые массивы, для оценки устойчивости сигнала можно воспользоваться одной из уточненных моделей распостранения радиоволн:
- модель Уолфиша-Икегами (Walfish-Ikegami) применяется для городской, сельской, пригородной местности и открытого пространства и учитывает как высоту зданий, так и расстояние между ними, а также ширину и направление улиц;
- модель Хата (Hata) служит для города средней степени застройки, пригорода с умеренной плотностью деревьев и делового центра города с плотной застройкой;
- модель Окамура-Хата (Okumura-Hata) предназначена для городской местности с поправками для местности пригородного типа и незастроенной местности.
Эффективное использование критериев оценки качественных показателей связи позволит оптимизировать сети радиотелеметрии уже на стадии проектирования. Это несомненно ведет к сокращению затрат при строительстве, модернизации и расширении технологических сетей.
ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В СЕТЯХ СВЯЗИ
УДК 519.71
Т.К. Бакиров
Уфимский государственный авиационный технический университет
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
С точки зрения безопасности вычислительной сети (ВС) под ее состоянием можно понимать актуальное множество составляющих ВС элементов и связанных с ними рисков. Тогда задача защиты ВС заключается в анализе ее состояния и его оптимизации путем преобразования множества рисков ВС к множеству с меньшей суммарной оценкой. Решение этой задачи связано с достижением упорядоченной совокупности целей (рисунок 1).
Рисунок 1 - Граф целей при решении задачи защиты ВС
Рассмотрим модель системы защиты ВС. Пусть задана вычислительная сеть CN, определенная следующим образом:
CN = (S, A, R).
где S - внутреннее состояние ВС, т.е. такая информацию о ВС, которая позволяет описать существование в ВС всевозможных элементов в любой момент; A - множество ценностей ВС; R - множество рисков ВС, причем:
, , i=1,2,...,m.
где Ti - угроза, связанная с риском Ri;
Di - ущерб от проявления угрозы Ti.
Угроза Ti определяется следующим образом:
, ,
где Vi - уязвимость, связанная с угрозой Ti;
Pi - вероятность проявления угрозы Ti.
Уязвимость Vi представляет собой возможность причинения ущерба некоторому подмножеству ценностей из множества A.
Ущерб Di определяется следующим образом:
,
где Aj - ценность из множества ценностей A;
dij - ущерб, причиняемый ценности Aij.
Каждый риск ВС связан с ее элементами. Элемент ВС представляет собой любую сущность, представленную в ВС, например, узел ВС, протокол, сетевой адрес. Уязвимости также являются элементами ВС.
Для сравнения рисков используется их количественная характеристика, которая в большинстве случаев задается следующим образом:
.
<< Пред. стр. 8 (из 13) След. >>
Список литературы по разделу