Способ контроля канала связи с нестационарной нагрузкой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„,Я49827

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.04.80 (21) 2906788/18-09 (51) М. Кл.з

Н 04 В 3/46 с присоединением заявки №вЂ”.Гас дарстаеллмк кемлтат

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 621.395..664 (088.8) Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 17.08.82

IlQ делам лзааретенлй и еткрмтий (7I) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРО,ЛЯ КАНА,ЛА СВЯЗИ

С НЕСТАЦИОНАРНОИ НАГРУЗКОЛ

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для автоматического контроля состояния линий связи, узлов, зон и информационных направлений в автоматизированных системах и средствах связи.

Известен споеоб контроля канала связи с нестационарной нагрузкой, включающий формирование временного интервала анализа, измерение числа соединенных вызовов, сравнение значения суммарного сигнала со значением порогового сигнала и формирование по результатам сравнения сигнала о состоянии канала связи (1).

Однако известный способ имеет низкую точность контроля.

Дель изобретения — повышение точности контроля.

Для достижения указанной цели в способе контроля канала связи с нестационарной нагрузкой, включающем формирование временного интервала анализа, измерение числа соединенных вызовов, сравнение значения суммарного сигнала со значением порогового сигнала и формирование по результатам сравнения сигналов о состоянии канала связи, временной интервал анализа

2 формируют из 2п, где п = 1, 2, 3,..., одинаковых подынтервалов анализа, на каждом из которых измеряют число соединенных вызовов и формируют сигнал, значение которого пропорционально числу соединенных вызовов, значение каждого сигнала, сформированного на первых п подынтервалах анализа, сравнивают со значениями сигналов, сформированных на вторых п подынтервалах анализа, и формируют суммарный сигнал, значение которого пропорционально количеству сравнений, в которых значение сигнала, сформированного на первых п подынтервалах анализа, превышает значение сигнала, сформированного на вторых п подынтервалах анализа, а значение суммарного сигнала сравнивают со значениями двух нижних и двух верхних пороговых сигналов.

Математическое обоснование данного способа состоит в следующем.

3 j ) ч1

Пусть Х „= Х, Х),..., Х„ и Х, =Х „,, Х „+,..., Хз п есть результаты измерения числа работающих абонентов в

i-ой приоритетной линии связи, полученные в интервалы времени

h j=t> + h t> a hj+1=d j+h t>

949827

1 1, (х1. ) к) >0 (.о,,„; -х„ )<, 50

3 где tj — момент включения способа поиска отказов;

Ь Фj — продолжительность интервалов 4 1 и Ь j+1;n — число измерений в каждом интервале.

Решение о появлении (иди отсутствии) отказов в Ь1-ом или (Ь j+ 1) -ом интервалах времени будем принимать на основании проверки гопотезы

Н: Х= М, „(1) о статической идентичности результатов измерений (выборок) Х„ и Х п при отсутствии отказов rïrðîòèâ альтернативы

К: Я„ Ф Х „„(2) о различии выборок Х и Х „при появлении отказов.

При этом проверку гипотезы Н против альтернативы К будем производить на основании вычисления числа инверсий вариационного„ ряда Мп, составленного по выборкам Xq „ и гп

Мп — — g, У„+,и (Х вЂ” Х ), (3) и сравнений велйчины Мп с первыми верхними М+ и нижним М; пороговыми уровнями м; (4) где 6> — 1001 -процентная точка стандартного нормального закона N(0,1);

j = Рош вероятность ошибочных решений;

1 1

Xt, Хк — результаты измерении числа работающих абонентов i-ой приоритетной линии связи в каждые t-ый и К-ый моменты времени из интервалов Ь 1 и (Ь j+ 1) соответственно.

При

Мп ) Mi или Мп (M) (5) обе выборки Хп, zn являются статически неразличимыми (с вероятностью ошибки

Р01ц =j) и, следовательно,, отказов в

Ь)-ом и (Л)+1)-ом интервалах нет.

Если Мп 4 M> p (6) то отказы появлялись в Ь 1 -ом интервале времени (элементы выборки Х„ в среднем оказываются меньше X ) . При

Ми ) М) (7) отказы появились в интервале Л j+ 1 (X> ) Х2„) .

Как. видно из выражений (3) и (4), структура алгоритма обнаружения и его пороговые уровни не зависят от вида распределения числа работающих абонентов

X,", j = 1,2,..., 2п, и определяются только объемом выборок п.

Зо

4

Для достижения 10-процентной статической погрешности вычисления величины

M„минимальный объем выборок должен быть п,„;,ф-10. Откуда минимальный интервал дискретных отсчетов числа работающих абонентов для анализа по алгоритму (3) должен быть

ЛТ„,1п = Л(!п„„„

Например, при Ь t — — 4 с и и „„1п —— 10 дискретность измерений составляет

Ь Тгп1п —— 04 с.

Таким образом, производя последовательное измерение числа работающих абонентов в каждые Л1-ый и (Л1+1)-ый отрезки времени с дискретностью Ь Т1 ЛТ гп1п, вычисляя величину М, и сравнивая Мп с порогами MJ и М., производится автоматический поиск и обнаружение отказов в i-ой приоритетной линии связи при постоянной структуре и пороговых уровнях способа обнаружения независимо от характера распределения и вида нестационарности ее нагрузки.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — зависимость М„от t (физическая интерпретация способа); на фиг. 3 — зависимости величины Мп от числа отказов у; на фиг. 4 — зависимости вероятности обнаружения отказов Р(у) от числа отказов.

Устройство, реализующее способ, содержит i-ую приоритетную линию 1 связи, измеритель 2 числа работающих абонентов, блок 3 памяти, разностный блок 4, блок 5 квантования, двойной сумматор 6, первый и второй пороговые блоки 7 и 8 соответственно, блок 9 индикации состояния линии связи.

На фиг. 2 приведена зависимость Мп от где 10 — кривая изменения величины

М„ во времени, 11 — линия максимального значения Мп, 12 — область отказов аварий, 13 — линия второго верхнего порогового уровня, 14 — область предупреждения, 15 — линия первого верхнего порогового уровня, 16 — область нормального функционирования, 17 — линия среднего значения величины Мп, 18 — линия первого нижнего порогового уровня, 19 — область предупреждения, 20 — линия второго нижнего порогового уровня, 21 — область отказов (аварий).

По оси абсцисс (фиг. 2) отложено время, по оси ординат — вычисляемые значения величины Мн.

На фиг. 3 приведены кривые зависимости величины Мп от числа отказов у, где

22 — зависимость М11 (у) для линии связи с приоритетом К=1, 23 и 24 — зависимости М„(у) для линий связи с приоритетом

К=З, К=4, 25 — зависимость Mn(y) для линии связи с приоритетом К = 4, 26 — зависимость Мд(у) с приоритетом К= 5, 27—

949827 зависимость Мд(у) для линии связи с приоритетом К=6, 28 — линия максимального значения величины Мп при п =20, 29 область аварии, 30 — линия второго верхнего порогового уровня, 31 — область предупреждения, 32 — линия первого верхнего порогового уровня, 33 — область нормального функционирования, 34 — линия среднего значения величины М„ при п =20.

По оси абсцисс (фиг. 3) отложено число отказов у, по оси ординат — величина решающей статистики Мп для каждого значения у.

На фиг. 4 приведены кривые зависимости вероятности обнаружения отказов P(у) от числа отказов у, где 35 — 40 — зависимости Р(у) для линий связи с приоритетами

К = 1 — 6, сплошные кривые — зависимости

Р(у) при вероятности ошибочных решений

Рш — — 0,01, пунктирные кривые — зависимости Р(у) при вероятности ошибочных решей Р, =0,OO1.

По оси абцисс (фиг. 4) отложено число отказов у, по оси ординат — вероятность обнаружения отказов Р(у) .

Устройство работает следующим образом.

Измеритель 2 числа работающих абонентов производит последовательное измерение с дискретностью Ь Т> ЬТ,п,пчисла работающих абонентов в i-ой приоритетной линии 1 связи Х . Измеренные значения числа работающих абонентов поступают в блок 3 памяти и запоминаются на время

Л1, необходимое для набора и значений

Х

В разностном блоке 4 происходит вычитание из каждого значения Х в интервале

J времени Ь j каждого значения Х в интерJ вале h j+ 1 =A j+h t . Полученные значения разностей поступают в блок 5 квантования, где производится присвоение полученным разностям значений 1 или 0 в зависимости от знака разности. Полученные единицы и нули поступают в двойной сумматор

6, где осуществляется двойное суммирование по элементам Ь j-ой и (Ь j+1) -ой выборок проквантованных значений разностей Х в ,1 r результате чего вычисляется текущее значение решающей статистики Мп с дискретностью счета 2 Л t ..

В первом пороговом блоке 7 полученные значения величины распределяются на три области в зависимости от соотношения между вычисленным значением Мп и первыми верхним М1 и нижним М> пороговыми уровнями; верхнюю область отказов, если Мп>М;, область отсутствия отказов, если М; +Ma , нижнюю область отказов, если Mq

Во втором пороговом блоке 8 производится дополнительное распределение вели6 чины Ми из верхней и нижней областей отказов на две пары областей

Mn > М», М 4:Мп(М) (8)

" М-,>M„)N;; M„

Рош((l.

В блоке 9 производится окончательное о отнесение вычисленного значения Мп к одному из трех условных индексов оценки состояния линии связи: «Норма», если

Ml )M1) М1 (10)

«Предупреждение», если

М. Мп <М или М. >М„) М, (11)

«Авария», если

Мп>М или М„<М (12)

Физическая интерпретация результатов применения способа иллюстрируется фиг. 2, где приведено условное изображение кри20 + -. +о:о вой M„(t), нанесены пороговые уровни

М „M> М и Mj и произведено разбиение согласно выражениям (10) — (12) области возможных значений Мд на области «Авария», «Норма» и «Предупреждение».

На фиг. 3 приведены полученные методом моделирования на ЭВМ зависимости величины М„от числа отказов у для приоритетных линий связи с характеристикой и нестационарностью загрузки, приведенными выше, а также пороговые уровни М и t

М,, соответствующие вероятностям ошибочзо ных решений P0 = 0,001 и Рош — — 0,01, разграничивающие область М» на области «Ава рия», «Норма» и «Предупреждение».

Из кривых фиг. 3 видно, что чувствительность предложенного способа для всех смо35 делированных линий связи достаточно высока. Например, при линии с приоритетом К= 1 — 4 в область «Авария» попадает число отказов у=1 — 2, для линий с приоритетом К=5 — 6 — число отказов y=5 — 6.

Кривые M„(у) позволяют калибровать

4о вычисляемые значения в функции от числа отказов у, т. е. осуществлять не только непрерывный автоматический контроль состояния линий связи по трем индексам «Норма», «Предупреждение» и «Авария», но и изме45 рять числО пояВиВшихся ОтказоВ

Из кривых фиг. 4 видно, что вероятность обнаружения по предложенному способу даже единичных отказов достаточно высока и для линий связи с приоритетом К =

= 1 — 3 составляет 0,98 — 0,999 при вероято ности ошибки Р ш= 0,01 — 0,001. Для линий с приоритетом К=4 — 6 вероятность обнаружения, близкая к единице, достигается при числе отказов у=2 — 5.

Таким образом, использование предлагаемого способа контроля канала связи с нестационарной нагрузкой обеспечивает по сравнению с известными способами и устройствами увеличение вероятности пра949827

7 вильного обнаружения отказов до 0,98—

0,99, снижение вероятности ошибок до

0,01 — 0,001, постоянство граничных значений допустимого числа отказов при естественных изменениях интенсивности нагрузки, оперативный текущий контроль за состоянием линий связи с дискретностью замеров числа работающих абонентов 0,4 с и дискретностью выдачи результатов контроля

8 с, повышение качества индикации результатов контроля за счет применения четырех пороговых блоков сравнения и разграничения результатов сравнения на три области «Норма», «Предупреждение» и «Авария».

Формула изобретения

Способ контроля канала связи с нестационарной нагрузкой, включающий формирование временного интервала анализа, измерение числа соединенных вызовов, сравнение значения суммарного сигнала со значением порогового сигнала и формирование по результатам сравнения сигналов о состоянии канала связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, временной интервал анализа формируют из 2п, где п=1,2,3..., одинаковых подынтервалов анализа, на каждом из которых. измеряют число соединенных вызовов и .формируют сигнал, значение которого пропорционально числу соединенных вызовов, значение каждого сигнала,: сформированного на первых п подынтервалах анализа, сравнивают со значениями сигналов, сформированных на вторых п подынтервалах анализа, и формируют суммарный сигнал, значение которого пропорционально количеству сравнений, в которых значение сигнала, сформированного на первых п подынтерва15 лах анализа, превышает значение сигнала, сформированного на вторых и подынтервалах анализа, а значение суммарного сигнала сравнивают со значениями двух нижних и двух верхних пороговых сигналов.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1502415, кл. Н 4 К, 1978 (прототип).

949827 щу)

Составитель Е. Голуб

Редактор А. Огар Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5498 48 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП сПатент»; г. Ужгород, ул. Проектная, 4