CC BY
13
Кочетков Вячеслав Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, buhtins@mail.ru, Россия, Орёл, Академия ФСО России,
Солдатиков Игорь Викторович, сотрудник, putnicorel@mail.ru, Россия, Орёл, Академия ФСО России
NUMERICAL METHODS AND INSTRUMENTS FOR SIMULATION OF ANTENNA ARRAYS OF RES OF THE SHF RANGE
V.A. Kochetkov, I.V. Soldatikov
The possibilities of the existing systems for the computer-aided design of antennas and microwave devices for modeling, designing and optimizing the parameters and characteristics of antenna arrays of radio-electronic devices in the microwave range of wavelengths are considered. Methods and algorithms for solving problems of designing antenna arrays by the considered CAD systems are generalized.
Key words: antenna array, automated design systems, numerical methods of electrodynamics.
Kochetkov Vyacheslav Anatolyevich, candidate of technical sciences, docent, buhtins@mail.ru, Russia, Orel, Russian Federation Security Guard Services Federal Academy,
Soldatikov Igor Viktorovich, employee, putnicorel@mail.ru, Russia, Orel, Russian Federation Security Guard Services Federal Academy
УДК 629.083
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-101-104
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЦИФРОВОГО КАНАЛА (ТРАКТА)
В.А. Любимов, С.Н. Лазарев
В статье рассмотрены предложения по оценке надежности цифрового канала (тракта) на основе данных, полученных в процессе измерения. Сформулированы и решены задачи повышения готовности цифрового канала и определения минимального значения коэффициента готовности резервного канала.
Ключевые слова: цифровой канал, тракт, коэффициент готовности цифрового канала, кратность резервирования, минимальное значение готовности резервного цифрового канала (тракта).
Надежность цифрового канала (тракта) может рассматриваться в двух аспектах:
на основе показателей надежности совокупности технических средств и комплексов телекоммуникаций (СКТ) совместно с надежностью их программного обеспечения, увязанных по месту и времени для решения задачи формирования цифрового канала;
на основе внутренних показателей функционирования цифрового канала (тракта)
(ЦКТ).
Надежность ЦКТ непосредственно связана с понятием его качества. Определение качества дано в различных рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ). Применительно к цифровому каналу общее определение и понятие качества приведено в различных стандартах [1]. При этом качество рассматривается как совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности или как степень соответствия собственных характеристик требованиям [1].
Как видно из определений в основу положен принцип соответствия (conform). На основе данного принципа строятся системы измерений, контроля, диагностирования, технического обслуживания, ремонта цель которых - определение состояния технических систем на основе информации о значении параметров, характеристик объекта контроля (диагностирования).
101
Для реализации данного принципа необходимо знать:
совокупность всех параметров, характеристик, определяющих состояние технической системы Р^...Рк, } , где к - количество (номенклатура) параметров, определяющих состояние объектов;
количественные значения выделенной совокупности параметров ^р},Zp2...%рп |; нормированные значения параметров | Ыр 1, Ыр 2... Nрп |.
В ходе проведения оценки качества, дополнительно к перечисленному, важно знать допуски на параметры (если имеются), методы (методики) проведения измерений и нормирования, необходимый парк средств измерений, организационные правила измерений с учетом особенностей и специфики эксплуатации ЦКТ.
На современных сетях связи используются два типа коммутации, поддерживаемые соответствующими технологиями: сети с коммутацией каналов и, более современные, сети с коммутацией пакетов. В соответствии с данным делением продукты функционирования этих сетей - цифровые каналы (потоки) оцениваются разными показателями. Вместе с тем, свойством надежности характеризуются как одни, так и другие виды каналов.
Для цифровых каналов (трактов), полученных на основе технологии с коммутацией каналов контроль и оценка качества осуществляется по следующим видам показателей: показатели готовности (надежности); показатели дрожаний и дрейфа фазы (ДДФ); показатели ошибок [2].
Таким образом, показатели надежности являются составной частью совокупности показателей, лежащих в оценке качества ЦКТ (^цк). То есть, значение показателей надежности
(Zн), дрожания и дрейфа фазы (Zддф ), ошибок (Zо) должны соответствовать требованиям
(нормам):
Кцк -
7 > 7
^н — ^н тр
7 ф < 7 ф . (1)
ддф ддф тр
7 < 7
^о^^о тр
При этом надежность ЦКТ является наиболее обобщенным свойством, а показатель готовности наиболее важной характеристикой этого свойства.
При оценке качества ЦКТ следует учитывать несколько обстоятельств:
значение показателей надежности, ошибок фиксируются только в период готовности
канала;
требования к показателям ошибки (нормы) определены не ко всем показателям. Надежность сети может быть определена через ряд параметров, из которых наиболее часто используется коэффициент готовности (Кг). Коэффициент готовности вычисляется как
отношение времени исправной работы (Тасп) СКТ к суммарному времени наблюдения (контроля) объекта, включающего время простоя (Тпр) и время между отказами.
К - Тисп-. (2)
г Т + Т 1 исп ^1 пр
В отличие от готовности технических объектов, готовность цифровых каналов, трактов (ЦКТ) в ходе контроля определяется временем готовности (AS) и неготовности (UAS), относительно общего времени проведения измерения (Ти).
Известно, что общее время проведения измерения (Ти) состоит из времени готовности (AS) и неготовности канала (UAS):
Ти - AS + UAS, (3)
\где AS (availability seconds) - время готовности канала (с); UAS (unavailability seconds) - время неготовности канала (с).
В качестве показателя, количественно характеризующего готовность ЦКТ, используется коэффициент готовности AR (availability ratio), который показывает какую часть времени измерения канал находился в состоянии готовности, что можно представить в следующем виде:
AR = ^ = AS (4)
Ти AS + UAS'
На основе вышеперечисленных показателей, соотношений между ними, требованиями к показателям готовности ЦКТ формируются исходные данные, необходимые для расчета надежности.
Исходные данные расчета надежности ЦКТ:
1) AS(t) (availability seconds) - время нахождения канала в состоянии готовности;
2) UAS(t) (unavailability seconds) - время нахождения канала в состоянии неготовности;
3) ES (errors seconds) - длительность сигнала ошибками, количество секунд с ошибками (с);
4) SES - (severally errors seconds) временной интервал, измеряемый в секундах, пораженный ошибками несколько раз. В это время частота битовых ошибок составляет
BER > 10-3;
5) AR (availability ratio) - расчетное (измеренное) значение коэффициента готовности
ЦКТ
6) AR^ - требуемое значение коэффициента готовности ЦКТ;
7) Ти - время измерения (контроля).
Для определения (расчета) значения коэффициента готовности цифрового канала, тракта (ЦКТ) на направлении (AR) используется выражение (4).
Время готовности канала, в свою очередь, состоит из времени, свободного от ошибок (EFS), и временного интервала сигнала с ошибками (ES):
AS = EFS + ES. (5)
Оценка выполнения требований по показателю готовности (AR^) осуществляется в
соответствии с критерием: расчетное (измеренное) значение коэффициента готовности ЦКТ ( AR) должно быть больше либо равно требуемому значению (AR^).
AR > AR,^. (6)
Если AR < AR^, то необходимо провести организационно-технические мероприятия, позволяющие повысить готовность направления путем проведения резервирования. При этом должно быть выполнено требования о независимости трактов прохождения ЦК на направлении. Рассчитывается необходимое количество резервных каналов r к основному каналу r + 1, где r - количество резервных каналов (кратность резервирования).
Расчет количества резервных каналов на направлении (кратность резервирования), рассчитывается как сумма основного канала и количество резервных. Значение этого показателя должно превышать или быть равным логарифмическому отношению требуемого значения коэффициента готовности канала к коэффициенту готовности основного канала:
log(1 - Ж^)
r +1 >-—. (7)
log(1 - AR(t))
Расчет коэффициента готовности зарезервированного основного канала производится по выражению:
ARp = 1 - П[=+/(1 - AR). (8)
Затем проводится проверка направления связи на соответствие требований с учетом резервирования путем сравнения рассчитанного коэффициента готовности направления с требуемым значением коэффициента готовности, который должен соответствовать следующему выражению:
ARp > ARp). (9)
Кратность резервирования, рассчитанная по выражению (7) показывает количество резервных каналов относительно значений основного канала. Вместе с тем, как правило, значение показателя готовности резервных каналов будут отличаться от основного канала. Поэтому необходимо знать то минимальное значение коэффициента готовности, которое может быть взято за основу при определении зарезервированного направления.
103
Определение минимального (min) значения коэффициента готовности дополнительного резервного канала ARд относительно основного AR(t) определяется по выражению:
AR* = 1 - (1 ~ ^ . (10)
Д (1 - AR( t))
Полученное минимальное значение коэффициента готовности резервного (дополнительного) канала позволяет обеспечить выбор резервного канала из перечня имеющихся и удовлетворить требования по коэффициенту готовности направления связи.
Таким образом, представленная последовательность расчетов позволяет провести оценку ЦКТ, на основе данных, полученных в ходе измерения, провести дополнительные расчеты для обоснования выбора количества и качества резервных каналов на направлении связи.
Список литературы
1. ГОСТ Р ИСО-2015. Системы менеджмента и качества. Основные положения. М.: Стандартинформ, 2015.
2. Рекомендация МСЭ G.826. Параметры показателей ошибок и нормы между оконечными пунктами для международных цифровых трактов и соединений с постоянной скоростью передачи, 12/2002.
Любимов Владимир Алексеевич, канд. воен. наук, доцент, сотрудник, 1и-Ытоу@,уапёех.ги, Россия, Орел, Академия ФСОРоссии,
Лазарев Сергей Николаевич, доцент, сотрудник, serg.orel@mail.ru, Россия, Орел, Академия ФСО России
RELIABILITY ASSESSMENT OF DIGITAL CHANNEL (PATH) V.A. Lyubimov, S.N. Lazarev
In article sentences on reliability assessment of digital channel (path) on the basis of the data received in the course of measurement are considered. Tasks of increase of readiness of digital channel and determination of minimum value of coefficient of readiness of the reserve channel are formulated and solved.
Key words: digital channel, a path, coefficient of readiness of digital channel, redundary rate, minimum value of readiness of reserve digital channel (path).
Lyubimov Vladimir Alekseevich, candidate of military sciences, docent, employee, lubimov@mail.ru, Russia, Orel, Academy of FSS of Russia,
Lazarev Sergey Nikolaevich, docent, employee, serg.orel@mail.ru, Russia, Orel, Academy of FSS of Russia
