Введение к работе
Актуальность: Современный этап научно-технического прогресса характеризуется возрастанием объема информации, поступающей к руководителю производства и необходимой для принятия обоснованного управленческого решения. Повышение эффективности управления в настоящее время невозможно без использования автоматизированных систем управления (АСУ), основанных на применении информационных технологий, и прогрессивных математических моделей управления. Для АСУ производственными объединениями характерны распределенные на значительной территории и удаленные от центра управления на сотни километров объекты управления, связь с которыми может осуществляться с использованием пакетной радиосети, выполняющей функцию средств телекоммуникации в системе в целом. АСУ территориально распределенными объектами имеют ряд общих особенностей, которые позволяют выделить для исследования новый объект - АСУ общего назначения (АСУ ОН), и на его базе провести обоснованный анализ и синтез ее информационной сети. Отметим, что в АСУ ОН имеются звенья управления (ЗУ), состоящие друг с другом в иерархической зависимости и связанные информационной сетью. При этом, как правило, имеются: верхнее звено управления (ВЗУ), средние ЗУ (СЗУ), нижние ЗУ (НЗУ) и исполнительные ЗУ (ИЗУ). Как правило, в АСУ ОН все ЗУ являются подвижными объектами (ПО).
Решение задачи обеспечения требуемых вероятностно-временных характеристик (ВВХ) доведения сообщений в распределенных информационных радиосетях, а также повышение эффективности использования их каналов радиосвязи может быть обеспечено на основе применения распределенных пакетных радиосетей (РПРС). Последние способны сформировать информационную сеть, во-первых, с большим количеством рокадных связей, что существенно повышает ее связность, и, во-вторых, реализует принцип коммутации пакетов, что значительно повышает эффективность использования каналов связи пакетными радиоустановками (ПРУ).
Реализация РПРС предусматривается в основном на базе перспективных приемо-передающих комплексов (ППК) метрового диапазона, разрабатываемых в настоящее время промышленностью (шифр «Бутон») и обеспечивающих передачу разделяемого во времени цифрового потока информации со скоростью 16-32 кбит/с. Такой ППК способен формировать информационную сеть АСУ территориально распределенных ПО, сеть оперативного речевого управления (ОРУ), сеть межкомпьютерного обмена (МКО), а также решать задачи резервирования проводных каналов связи. Оснащение всех ЗУ АСУ ОН ПО будет происходить поэтапно, при этом первые образцы такого ППК согласно техническому заданию (ТЗ) на ОКР должны обеспечивать встречную работу с ППК старого парка «Бант».
Необходимость устойчивой работы ППК старого парка («Бант») в условиях сложной помеховои обстановки обусловило в нем наличие четырех
режимов функционирования: режим непосредственного предоставления каналов (НПК), режим заранее подготовленных частот (ЗПЧ), режим адаптации (А), режим старого парка (СП). Техническим заданием на ОКР «Бутон» в интересах встречной работы 1ИIK «Бутон» с ППК старого парка предусмотрено обоснование целесообразности реализации в разрабатываемом изделии апробированных режимов НПК, ЗПЧ и А. Такое обоснование возможно осуществить на основе методологического аппарата адаптивного управления системой радиосвязи (СРС).
Адаптивному управлению СРС посвящены монографии и труды научных школ Финка Л.М., Кловского Д.Д., Борисова В.И., Буш Н.Н., Директо-рова М.Ф., Воронина А.А., Ростовцева Ю.Г., Советова Б.Я., Злобина В.И., Цимбала В.А. и многих других. Эти работы показали высокую эффективность методов адаптивного управления в системах радиосвязи различного назначения. Однако многообразие указанных методов требует проведения исследований применительно к конкретным системам передачи информации метрового диапазона волн.
В ТЗ на ОКР «Бутон» указано, что ППК «Бутон» должен обеспечить встречную работу с ППК старого парка во всех режимах функционирования. Однако практика эксплуатации ППК «Бант» показала, что режимы функционирования НПК и ЗПЧ реализуются достаточно просто и эффективны (оперативны), реализация режима А очень сложна, и его внедрение в ППК «Бутон» является проблематичным.
В связи с изложенным, возникает следующее противоречие: с одной стороны, реализация режимов ЗПЧ и А в ППК «Бутон» в условиях помех приводит к повышению оперативности формирования сети радиосвязи. С другой стороны, реализация режимов ЗПЧ и А в ППК «Бутон» в условиях помех приводит к увеличению его аппаратно-ироіраммной избыточности. Разрешение данного противоречия заключается в обосновании минимально достаточного состава режимов функционирования ППК «Бутон» в помехо-вой обстановке при встречной работе с ППК «Бант» по критерию оперативности формирования (сохранения) сети.
Исходя из изложенного, актуальной является тема диссертации «Обоснование состава режимов функционирования перспективных приемопередающих комплексов метрового диапазона волн для пакетных радиосетей».
Объектом исследования являются распределенные пакетные радиосети в процессе «встречной работы» ППК метрового диапазона волн нового и старого парков в условиях помеховой обстановки.
Предметом исследования являются математические модели процессов функционирования ППК метрового диапазона волн в штатных режимах работы.
Целью диссертационных исследований является обоснование состава режимов функционирования ППК метрового диапазона волн «Бутон» переходного периода при их встречной работе с 1 ПІК типа «Бант».
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решена научная задача разработки программно-математического аппарата нахождения оперативности формирования сетей ППК метрового диапазона волн «Бутон» при их встречной работе с ПГЖ типа «Бант» для штатных режимов работы ППК в условиях помеховой обстановки.
Основными направлениями исследования являются:
анализ особенностей встречной работы ППК метрового диапазона волн «Бутон» с ППК старого парка «Бант»;
разработка математической модели процесса функционирования радиосети на базе перспективных ППК «Бутон» - в режиме НІЖ;
разработка математической модели процесса функционирования радиосети на базе перспективных ППК «Бутон» - в режиме ЗПЧ;
разработка математической модели процесса функционирования радиосети на базе перспективных ППК «Бутон» - в режиме А;
исследование временных характеристик (ВХ) и ВВХ штатных режимов функционирования ППК метрового диапазона волн в РПРС;
разработка методики обоснования состава режимов функционирования перспективных ППК метрового диапазона волн в РПРС;
разработка рекомендаций по выбору конкретных параметров обоснованных режимов функционирования перспективных ППК.
Основные результаты, представляемые к защите:
Математические модели штатных режимов функционирования ППК метрового диапазона волн в распределенной пакетной радиосети.
Методика обоснования состава режимов функционирования перспективных ППК метрового диапазона волн в распределенной пакетной радиосети.
Научная новизна полученных результатов:
Разработанные математические модели штатных режимов функционирования ППК метрового диапазона волн в распределенной пакетной радиосети, в отличие от известных, учитывают временные и вероятностно-временные характеристики как процесса адаптации, так и процесса автоматической диагностики радиосредств.
Методика обоснования состава режимов функционирования перспективных ППК метрового диапазона волн в распределенной пакетной радиосети впервые базируется на ВХ и ВВХ процесса формирования (сохранения) конфигурации радиосети.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается корректностью и логической обоснованностью разработанных вопросов, принятых допущений и ограничений, использованием апробированного математического аппарата теории конечных марковских цепей и моделирования систем, высокой согласованностью полученных результатов с физикой исследуемого процесса.
Практическая значимость результатов диссертационного исследова-
ния заключается в том, что они доведены до уровня инженерных моделей, методики и позволяют на стадии формирования технического облика ППК «Бутон» переходного этапа закладывать в него обоснованный состав режимов функционирования при встречной работе с ППК старого парка типа «Бант».
Результаты исследований представляют практический интерес для научно-исследовательских учреждений и проектных организаций с целью усовершенствования существующих и создания перспективных адаптивных IИIK. Кроме того, результаты работы могут быть использованы в вузах при изучении учебных дисциплин, соответствующих тематике данной диссертационной работы.
Результаты работы реализованы:
В войсковой части 08310 при разработке ТТЗ на перспективный ириемо-передающий комплекс метрового диапазона волн в рамках ОКР «Бутон» (акт о реализации в.ч. 08310 от 26.03.2009 г.).
В ЗАО «НИВЦ АС» при обосновании ТТТ и разработке технического облика на ППК метрового диапазона волн «Буюн» (акт о реализации ЗЛО «НИВЦ АС» от 07.04.2009 г.).
В учебном процессе Серпуховского ВИ РВ при изучении дисциплин «Информационные сети и телекоммуникации» и «Цифровые сети интегрального обслуживания» (акт о реализации СВИ РВ от 12.02.2009 г.).
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены на LX1II-LX1V научной сессии Российского НТОРЭС имени А.С. Попова, посвященной Дню радио (Москва, 2008 и 2009 г.г.); VII Российской НТК «Новые информационные технологии в системах связи и управления» (Калуга, 2008); XXVII Межведомственной НТК «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (Серпухов, 2008 г.); ( и (І НПК «Информационные технологии в образовании, науке и производстве» (Серпухов, 2007 и 2008 г.г.).
Работа выполнена лично автором и является результатом исследований, в которых автор принимал непосредственное участие в течение последних 10 лет. За это время непосредственно по теме диссертации опубликовано 37 работ, в том числе: 10 научных статей (три статьи в журнале из Перечня ВАК), тезисы 3 докладов, 18 отчётов о НИР и 1 отчет об ОКР, 5 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников и приложения, изложена на 145 страницах машинописного текста. В список использованных источников внесен 91 научный источник.
