Введение к работе
Актуальность проблемы и состояние вопроса. Важнейшим фактором в решении задач по повышению производительности труда и интенсификации производства является развитие информационно-вычислительных систем различного назначения, включая ЭВМ и средства доставки информации пользователям. Научно-технический прогресс, возрастающая сложность общественного производства и интенсификация деятельности человека в различных областях представляют новые качественные и количественные требования к сбору, обработке и доставке информации пользователям.
Телефонная связь до сих пор является наиболее распространенным видом связи во всем мире. Она несомненно характеризуется наибольшігми капиталовложениями, а речь является источником наибольшей нагрузки средств связи. Во многих странах мира, в том числе и в России, одной из важнейших задач остается более полное удовлетворение потребностей населения и народного хозяйства в услугах телефонной связи . Поскольку большинство существующих каналов передачи используются для телефонной связи, эффективность работы отрасли в целом во-многом будет зависеть от интенсивности и масштабов развития телефонной сети.
Реализация планов телефонизации на основе широкого использования цифровых средств связи осуществляется в условиях резкого повышения стоимости кабельной продукции и оборудования систем передачи и коммутации при наличии инфляционных процессов.
Это требует поиска и внедрения более эффективных методов передачи, позволяющих повысить использование существующих и проектируемых цифровых трактов при минимальных дополнительных
затратах, например, за счет сокращения избыточности сигналов. В настоящее время во всем мире применение ресурсосберегающих технологий рассматривается в качестве одного из важнейших направлений развития отрасли связи.
Одним из возможных путей решения проблемы повышения эффективности средств связи является применение цифровых статистических систем передачи ( ЦССП ), в которых при формировании группового сигнала учитываются паузы, возникающие при передаче телефонных сигналов, неравномерность распределеїшя динамических уровней речи и ряд других обстоятельств. Применение ЦССП позволяет либо увеличить объем передаваемой информации ( при неизменных параметрах цифровых линейных трактов ), либо сократить число линейных трактов ( при сохранении объема передаваемой информации ), что в ряде случаев обеспечивает получение существенного экономического эффекта.
История практического применения статистических систем передачи началась с внедрения известной системы TASI ( Time Assignment Speech Interpolation. ), которая, несмотря на свою громоздкость, сложность и высокую стоимость ( оборудование размещалось на 12 стойках ), позволила существенно повысить технико-экономические показатели трансатлантической подводной кабельной магистрали. В дальнейшем использование цифровой элементной базы позволило создать ряд более компактных, надежных и экономичных статистических систем передачи. Тем не менее до последнего времени область применения ЦССП, в основном ограничивалась подводными и спутниковыми линиями связи ( например, подводная трансатлантическая магистраль ТАТ-9 на оптическом кабеле, успешно введенная в эксплуатацию в текущем десятилетии).
ІЗ настоящее время наибольшее практическое применение на спутниковых линиях телекоммуникационных сетей многих стран нашло оборудование из семейства ЦССП, разработанного компаниями ЕСІ Telecom ( DTX-30, DTX-240T, DTX-240F и др.) и Alcatel ( Celtic-2G, Celtic-3G ). В большинстве этих систем принципы статистического уплотнения дополняются другими методами сокращения избыточности ( например, используется переход от формата ИКМ к формату АДИКМ ), что позволяет еще в большей степени повысить эффективность использования цифровых трактов.
В России исследования в области статистических систем передачи в основном проводились силами ученых и специалистов НИИР, ЦНИИС, МТУСИ, СибГАТИ и С-ПГУТ. В частности, специалистами НИИР завершена разработка ЦССП типа "Объем", "Октава" и "Оптимум", обеспечивающих повышение эффективности цифровых трактов при работе с ЦСП ИКМ-30 и ИКМ-15.
В ряде публикаций российских и зарубежных авторов были рассмотрены различные вопросы, связанные с исследованием, проектированием и использованием ЦССП. Однако, несмотря на относительно большое количество теоретических работ и технических разработок, остаются нерешенными ряд вопросов, препятствующих более широкому применению ЦССП на сетях связи ( например, на местных сетях связи, отличающихся по ряду показателей от международной сети ).
Среди вопросов, которые оказались недостаточно изученными, следует отметить следующие:
анализ характера и условий возникновения различных шумов и искажений, возникающих в каналах ЦССП;
разработка эффективного комплекса'мероприятий, обеспечивающих уменьшение влияния ухудшающих факюров и устойчивое функционирование ЦССП при изменении условий работы;
оценка эффективности различных способов борьбы с шумами и искажениями в каналах ЦССП;
технико-экономический анализ различных вариантов применения ЦССП на сети связи с использованием современных показателей экономической эффективности и др.
Указанные обстоятельства и определили основные задачи, решаемые в данной диссертационной работе.
Целью работы является разработка и исследование комплекса специальных мер, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей ЦССП за счет уменьшения влияния ухудшающих факторов.
Основные задачи исследования.
В соответствии с указанной целью диссертации были поставлены и решены следующие задачи:
классификация и анализ шумов и искажений в каналах ЦССП;
разработка и анализ способов борьбы с шумами и искажениями в каналах ЦССП;
разработка методов оценки эффективности применения различных способов борьбы с влиянием ухудшающих факторов;
количественная оценка эффективности предложенных мер и обоснованный выбор на ее базе комплекса мероприятий, обеспечивающих устойчивую работу ЦССП при изменении условий се функционирования;
разработка рекомендаций по практическому использованию полученных результатов;
технико-экономический анализ различных вариантов применения ЦССП на сети связи с использованием современных показателей экономической эффективности.
Методы исследования. Теоретической и методологической основой исследований являются математические аппараты теории вероятностей и массового обслуживания, теории статистической радиотехники, теории информации, теории цифровой обработки сигналов, а также методы статистического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна определяется следующими основными результатами:
произведена классификация шумов и искажений, возникающих в каналах ЦССП, отмечены характерные особенности их проявления и условия возникновения;
предложены способы борьбы с шумами и искажениями в каналах ЦССП, для которых также отмечены "побочные' негативные явления, сопровождающие их использование;
разработаны методы аналитических расчетов и моделирования на ЭВМ, позволяющие оценить. эффективность применения различных способов борьбы с шумами и искажениями в каналах ЦССП;
обоснован выбор комплекса специальных мер, обеспечивающих допустимое качество передачи информации по каналам ЦССП при отклонении условий работы системы от расчетных;
проведен технико-экономический анализ различных вариантов применения ЦССП на сети связи с использованием современных показателей экономической эффективности.
Практическая ценность проведенных исследований
заключается в следующем: 231
предложенные методы аналитических расчетов и моделирования на ЭВМ могут использоваться в процессе оптимизации параметров при проектировании ЦССП различного типа;
разработанные рекомендации и технические предложения по управлению процессом обработки сигналов могут быть положены в основу разработки оборудования перспективных ЦССП;
методика и расчетные схемы для оценки показателей экономической эффективности ЦССП создают базу для технико-экономического обоснования применения ЦССП на сети связи;
использование предложенных способов борьбы с влиянием ухудшающих факторов позволяет на 10-15% повысить технико-экономические показатели ЦССП.
Реализация результатов работы.
Диссертационная работа выполнена по тематике научно-исследовательских работ, проводимых по Программе фундаментальных и прикладных исследований вузов связи РФ "Фундаментальные аспекты новых информационных и ресурсосберегающих технологий".
Вклад автора в разработку проблемы.
Основные научные положения, теоретические и практические выводы и рекомендации получены автором самостоятельно. Некоторые вопросы, связанные с моделированием ЦССП, решались с участием сотрудников кафедры многоканальной электросвязи МТУСИ.
Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертации обсуждались в 1993-96 гг. на научных сессиях НТОРЭиС им. А.С.Попова и Международной Академии Информатизации (МАИ), научно-технических конференциях "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи" и профессорско-преподавательского состава МТУСИ, а также на заседаниях кафедры МЭС МТУСИ.
П у б л и к а ц и и. Основные результаты диссертации изложены в 12 опубликованных работах перечень коюрых прсдсгавлен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, четыре раздела, заключение и список литературы. Общий объем работы составляет 181 страншгу, включая 34 рисунка и 16 таблиц. Список литературы содержит 69 источников.
