Реферати українською » Коммуникации и связь » Структурна надійність радіотехнічних систем


Реферат Структурна надійність радіотехнічних систем

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Зміст

Запровадження

1. Класифікація структур радіотехнічних систем

2. Методи дослідження структурної надійності радіотехнічних систем

2.1 Точний метод аналізу структурної надійності радіотехнічних систем

2.2 Наближені методи аналізу структурної надійності радіотехнічних систем

2.2.1 Метод розкладання

2.2.2 Метод перетинів чи сукупності шляхів

2.2.3 Метод ітерацій (двосторонній оцінки)

2.2.4 Метод статистичної оцінки структурної надійності

3. Дослідження структурної надійності радіотехнічних систем методом статистичного моделювання

3.1 Критерії оцінки структурної надійності радіотехнічних систем методом статистичного моделювання

3.2 Розробка алгоритму оцінки структурної надійності радіотехнічних систем методом статистичного моделювання

3.3 Розробка програми оцінки структурної надійності радіотехнічних систем методом статистичного

4. Розрахунок собівартості

5. Безпека життєдіяльності

Укладання

Бібліографія

Додаток А

Додаток У


Запровадження

Розробка сучасних інформаційних систем включає як один з обов'язкових етапів проектування аналіз їхній надійності. Проблема ускладнюється тим, що комутаційні мережі, до аналізу що у остаточному підсумку зводиться дана завдання, є сильно зв'язковими структурами (міжміські мережі зв'язку, системи управління та інших.). Це утрудняє, а часом унеможливлює розрахунок їх надійності суворо аналітичними методами, як це має місце, наприклад, дляпараллельно-последовательних мереж. Єдинимчисленним методом розрахунку надійності сильно пов'язаних мереж залишається метод повного перебору, який, проте, і з залученням швидкодіючих ЕОМ, Демшевського не дозволяє аналізувати мережі, містять більш 15-20 випадкових компонент.

Там, коли до складу інформаційної системи включені як фізичні об'єкти (канали зв'язку, транспортні засоби,релейно-контактние елементи тощо.), а й об'єкти, які означають такі поняття, як ”логічна зв'язок", ”операція" тощо. Однією з способів підвищення надійності таких мереж є просте дублювання складових елементів. Проте через обмеженість ресурсів цей шлях здебільшого нераціональний. На цей час аналітичний апарат синтезу оптимальних структур комунікаційних мереж практично ще розроблений внаслідок виняткової складності у самій завданню. У інженерній практиці під час вирішення такого роду завдань часто вдаються до методу часткового перебору. Приміром, під час виборів оптимальної структури мережі зв'язку як приватних варіантів аналізувалися деякі типові схеми сполуки вузлових пунктів. Застосовується так званий радіальний принцип сполуки вузлів, принцип зв'язку ”кожного з кожним” чи ”кожного з найближчим", ієрархічний принцип з'єднання заліза і т.д. Однією з основних критеріїв оцінки цих варіантів є передусім надійність передачі сполучення мережі.

Серед методіввероятностного аналізу комунікаційних мереж будемо розрізняти алгоритмічні, є сутнісно програмами вирішення завдань на ЕОМ, й фізичні методианалого-вероятностного моделювання.

Однією з основних методів рішення поставлених завдань є метод статистичного моделювання. Критерієм оцінки структурної надійності мереж зв'язку з цьому методу є можливість настання події - мережусвязанна.


1. Класифікація структур радіотехнічних систем

Одним із основних характеристик мереж зв'язку, незалежно від систем передачі, є: структура, топологія і структурна надійність.

Структура мережі зв'язку - взаємне розташування вузлів комунікацій і ліній зв'язку не враховуючи їхнього розташування на місцевості.

Топологія мережі зв'язку - структура мережі через відкликання урахуванням реального розташування вузлів зв'язку на місцевості.

Мережа вважається зв'язковою, коли всі вузли комунікацій можна з'єднати між собою ланцюгом прилеглих друг до друга ліній зв'язку.

Структурна надійність мережі зв'язку - властивість мережі забезпечувати зв'язність мережі за умов виходу з експлуатації її елементів.

Як кількісних оцінок структури мережі зв'язку, зазвичай, використовуються ‘P.S’ - кількість вузлів комунікацій; ‘M’ - кількість ліній зв'язку; ‘>Kij’ - кількість каналів в лінії зв'язку, що з'єднує (‘і - і’ і ‘j - і’) вузли комунікацій; ’>Ri’ - ступінь вузлів комунікацій, що описує загальна кількість ліній зв'язку від цього вузла до сусіднім (>i,j=1…S,ij); U - перетин мережі - мінімальне число ліній зв'язку, одночасну відмову яких призводить до незв'язною мережі.

Сьогодні є велика кількість структур мереж, які об'єднують заданий безліч вузлів комунікацій, але серед на них можна виділити три типу:сетеобразние, деревоподібні і кільцеві (таблиця 1).

>Кольцевие структури мають при ‘P.S’ вузлів комунікацій, ‘M’ ліній зв'язку йRi=U. Капітальні витрати до створення мережі зв'язку кільцевої структури щодо невеликі. Проте, і структурна надійність такий мережі також невисока. Так на виході з ладу лише двох не сусідніх вузлів комунікацій мережу залишається не зв'язковою. Прикладом реалізації кільцевої структури є локальна мережу ЕОМБВК ЄС, створенаВКЦП ЗІ АН СРСР.

До деревоподібним структурам мереж зв'язку можна адресувати структури маютьM=S-1. Це зіркоподібні (>U=1), лінійні (>U=1,Ri=2) і ієрархічні (>U=1) структури (таблиця 1).

Особливість деревоподібних структур - мінімальні капітальні видатки їх створення.

У лінійних структурах все вузли комунікацій, крімоконечних, виконують комутаційні функції. Прикладом побудова таких мереж є локальні мережі ЕОМ:ИНФРА ЗІ АН СРСР іETHERNET (США).

>Звездообразная структура використовується лише на рівні абонентських ліній телефонних мереж зв'язку, в термінальному комплексі NASDAQ (США) й у обчислювальних мережах:ЭВСЛатв. іSNA (США).

>Сетеобразние, залежно від своїх зображення на площині, різняться на плоскі, які мають від перетинання ліній зв'язку; об'ємні, які можна уявити без перетину ліній зв'язку.

Об'ємні, залежно від рівня кожного вузла комутацій, може бутиполносвязними інеполносвязними.

Уполносвязних структурах кожне подружжя вузлів комутацій з'єднана з лінією зв'язку, отже,Ri=U=S-1. Для її побудови необхідно матиM=S (>S-1) /2 ліній зв'язку. Структурна надійність таких мереж, проти іншими (за рівних P.S і ймовірності відмови кожного елемента мережі), найвища. Проте, основною вадоюполносвязних мереж є великі капітальні витрати. Прикладом побудови таких мереж служить: міжнародна мережу зв'язкуПочтового відомства ФРН чи локальна мережуMERIT (США).

Унеполносвязной структурі не кожне подружжя вузлів комунікацій з'єднана лінією зв'язку. Для побудови при P.S вузлів комунікацій необхідноM=S*Rср. /2, деRср. - середня ступінь вузлів комунікацій мережі. По кількісних показників (кількість вузлів комутацій, ліній зв'язку, величина капітальних вкладень на створити мережу, структурна надійність, і U)неполносвязние іполносвязние структури схожі. Прикладом застосуваннянеполносвязних структур є мережі ПДС.

Пласкісетеобразние структури розпадаються наячеистие ірадиально-кольцевие. Останні мають високий рівень концентрацій вузлів комунікацій у центрі мережі. У цьому ступінь центрального вузла комутацій стосовно іншим буде найвищої.

>Радиально-кольцевие структури, зазвичай, застосовують у мережах із явно вираженим характером тяжіння віддалених вузлів комунікацій доцентрую. Структурна надійність таких мереж, через значної частини маршрутів між довільній парою вузлів комунікацій, досить висока. У цьому капітальні витрати відносно невеликі.

Прикладом побудови нерегулярнихрадиально-кольцевих структур (таблиця 1) є внутрішньосоюзні телефонні мережі зв'язок високих міст.

Приклади реалізації регулярнихрадиально-кольцевих структур невідомі.

>Ячеистие структури (таблиця 1) на відміну відрадиально-кольцевих мають щодо рівномірний розподіл вузлів комунікацій у всій площі мережі зв'язку. Кожен вузол комунікацій має мережу ліній зв'язку тільки з невеликим числом інших вузлів комунікацій, зазвичай, ближніх за відстанню або мають велике тяжіння. Через наявність значної частини маршрутів між довільній парою вузлів комунікаційячеистие структури мають досить високої структурної надійністю при невеликих капітальних витратах, проти об'ємними.

>Ячеистие структури розрізняють регулярні і нерегулярні (таблиця 1). До останнього належать структури, у яких ступінь R і кожного вузла комунікацій різна. Їх кількість ліній зв'язкуM=S*Rср. /2. Прикладом таких мереж є: локальна мережу ЕОМСЕКОП АН СРСР, обчислювальні мережіARPA (США),CYCLADES (Франція),DATAPAC (Канада) та інші.

У комірчаних регулярних структурах кожен вузол комунікацій має ступінь:Ri = 3 (стільниковий),Ri = 4 (квадратні) іRi = 6 (трикутні). Для їх створення необхідно M =Ri*S/2 ліній зв'язку.

Прикладом побудови комірчаних регулярних квадратних структур є локальна мережу ЕОММИНИМАКС ЗІ АН СРСР.

Приклади реалізації комірчаних регулярних стільникових і трикутних структур невідомі.

Розглянуто основні структури мереж зв'язку, до котрих звести довільні шляхом виділення окремих фрагментів, або шляхом незначних спрощень. Проте, реальні мережі, зазвичай мають змішані структури.

 

Таблиця 1.

Типи структур мереж зв'язку.
>Сетеобразние. >Древовидние.
Пласкі (>планарние). Об'ємнінепланарние >Звездообразние. Лінійні. Ієрархічні. >Кольцевие.
>Ячеистие. >Радиально - кільцеві. >Полносвязние. >Неполносвязние.
Регулярні Нерегулярні Регулярні Нерегулярні
>Сотовие

>Квадрат-

>ние

>Треуголь-ние
 Характеристики мережі. >M=3S/2Ri=4 >M=2SRi=4 >M=3SRi=6 >M=SRср. /2 >M=Sri/4 - 1 >M=SRср. /2 >M=S (>S-1) /2R=U=S - 1 >M=Rср.S/2 >M=S-1U=1 >M=S-1U=1Ri=2 >M=S - 1U=1 >S=MU=Ri=2

Приклад побудови.


2. Методи дослідження структурної надійності радіотехнічних систем

2.1 Точний метод аналізу структурної надійності радіотехнічних систем

Надійність одна із основних критеріїв, яких мають задовольняти сучасні мережі комутації. Врахувати безпосередньо показники надійності під час синтезу мережі звичайно вдається, тому, на етапі синтезу необхідні передумови задля забезпечення надійності закладаються в непрямому вигляді, наприклад як топологічне вимога забезпечення між деякимиподмножествами пар вузлів щонайменше заданого незалежних шляхів (вимогаv-связности). Одержувані варіанти побудови мережі потім перевіряються щодо відповідності заданим показниками надійності. Якщо за обраному числі незалежних шляхів вдається виконати заданих вимог, то підвищують ступіньсвязности які розглядають у процесі синтезу варіантів структури майбутньої мережі.

Отже, завдання побудови надійної мережі зводиться до завданню аналізу різних варіантів її структури по заданим показниками, які залежать як від надійності її елементів, і від способу їх взаємного сполуки. Найбільші труднощі при розрахунку зазвичай пов'язані з урахуванням способу взаємного сполуки елементів (структури мережі), тому надалі основну увагу ми приділимо оцінці саме структурної надійності.

>Элементами мереж комутації вважатимемо напрями зв'язку, і навіть технічні засоби, що входять до склад, вузлів комутації, концентраторів навантаження і комплексів мережного доступу абонентів. У цьому основними компонентами, показники надійності яких проектувальник мережі змінити неспроможна, є канали зв'язку й процесори. Зв'язок між суміжними вузлами мережі організується з допомогою послідовно і йде паралельно включених каналів, а технічні засоби на вузлах зв'язку складаються з послідовно і відомства паралельно включених процесорів.

Звернімося спочатку до визначення показників надійності компонентів мережі. Для визначення кожного з них насамперед потрібно сформулювати поняття відмови. Попри що здається очевидність цього поняття на деяких випадках його формулювання дуже складною. Візьмемо приміром канал зв'язку. Найчастіше якість каналу погіршується поступово, і час виявляють момент, починаючи від якого слід констатувати відмова каналу, дуже складно. Понад те, окремі показники якості каналу (наприклад, ймовірність спотворень) мають статистичну природу, і потрібно кілька днів контролю над каналом, як з певною упевненістю можна буде потрапити оголосити канал несправним. Припустимо лише, що можна поставити кілька днів переривання зв'язку, після чого канал визнається несправним. Зазвичай цей час лежать у межах від одиниць до десятків секунд і від призначення сіті й обраної системи її контролю та управління.

Припустимо, що правове поняття відмови сформульовано.

Тоді можна експериментально визначити середнє час перебування компонента в справному стані Ті та середнє його відновленняв. Ці показники надійності великою мірою залежить від обраного часу перерви зв'язку, після чого канал визнається несправним. За цими характеристиками можна визначити можливість, що компонент перебуває у справному стані, або його коефіцієнт готовності

>р=Tі (Tі+>в) (2.1)

і коефіцієнт простою

 

Kп=>1-Kр=>в (Tі+в). (2.2)

Досвід свідчить, що коефіцієнти готовності і простою значно меншою мірою залежить від критичного часу перерви зв'язку й, ще, допускають узагальнення на мережу цілому. Тому, за оцінках структурної надійності як вихідних даних приймемо коефіцієнти готовності (простою) компонентів мережі.

При послідовному поєднанні п компонентів мережі, наприклад каналів зв'язку, результуюча ланцюжок буде справна лише тоді справності всіх його складових. Припускаючи незалежність відмов послідовно з'єднаних компонентів, результуючий коефіцієнт готовності Kгрн можна як

Kгрн=K>гі, (2.3)

де K>гі - коефіцієнт. готовностіi-ro компонента.

На підвищення надійності напрямів зв'язку й технічних засобів на вузлах зв'язку часто використовується паралельне включення п каналів чи процесорів, у якому результуючий елемент мережі буде все гаразд, якщо все гаразд хоча один із назв компонентів. Відмова такого складеного елемента настане у випадку відмови всіх які входять у його склад компонентів, що буде з ймовірністю

>>пе=K>пі, (2.4)

де >>пе-коефіцієнт простою елемента; K>пі-коефіцієнт простоюi-го компонента. Якщо

 

K>пі= Kп, , то>пе=Доnп. (2.5)


Формули (2.4) і (2.5) справедливі лише тому випадку, коли відмови всіх аналізованих компонентів незалежні. Це умова явно порушується, якщо канали зв'язку одного напрями проходять за однією лінії зв'язку чи, тим паче, перебувають у однієї системі передачі. Тому надалі вважатимемо, що це канали зв'язку кожного напрями мережі проходять по географічно рознесеним лініях зв'язку.

Вислів для результуючого коефіцієнта простою елемента>пе, що складається з п паралельно включених ідентичних. компонентів, можна одержати й інакше, користуючись формулоюЭнгсета. Справді, сукупність компонентів. можна як п кінцевих джерел, причому заявка обслуговування - ця потреба ремонту (відновлення). Для визначення коефіцієнта простою елемента досить визначити можливість, що це п джерел перебуватимуть на обслуговуванні. За формулоюЭнгсета ця можливість

>>пеnnAn ЗnіAі, (2.6)

деА=в Tі. Легко встановити еквівалентність висловів (2.6) і (2.5). Справді,

ЗnnAn ЗnіAі= (>в Tі) n (>1-в Tі) n= Доnп

Іноді продуктивності одного компонента замало нормальної роботи елемента мережі, і, щоб обслужити що надходить навантаження, необхідна одночасна робота, але крайнього заходу,s компонентів. І тут елемент мережі (наприклад, напрям зв'язку) визнається несправним у разіs+1 і більше компонентів. Така ймовірність події можна відразу записати як можливість, що водночасs+1 або як джерел (компонентів) зажадають обслуговування (відновлення), з формулиЭнгсета

 

>>пе (>s) =ЗnіAі ЗnіAі (2.7)

Якщо аналізований елемент мережі є вузлом комутації, що складається з п паралельно включених процесорів, причому мінімально необхідну продуктивність вузла можуть забезпечити

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація