СПОСОБ ПОВЕРКИ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТЕЛЕФОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ (СИДС) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H04M15/00 

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для поверки систем измерения длительности телефонных соединений (тарификаторов) систем телекоммуникаций.

В соответствии с Федеральным Законом от 26.06.2008 №102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" (статья 1, п.3-9) сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, выполняемые при учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи.

Таким образом, Государственному метрологическому контролю подлежат измерения продолжительности телефонных соединений и измерения объема (количества) передаваемой информации.

В настоящее время отсутствуют устройства, позволяющие проводить объективные измерения указанных параметров, а использование обычных телефонных аппаратов и секундомеров не обеспечивают приемлемой точности.

В данном изобретении предлагается способ и устройство для реализации процедур Государственного метрологического контроля по поверке и утверждению типа средств измерений СИДС (система измерений длительности соединений).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является техническое решение, описанное в заявке РФ №2007116647/09, 02.05.2007 «СПОСОБ ПРОВЕРКИ ТАРИФИКАТОРА АТС И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ».

Известный способ включает формирование контрольных соединений эталонной длительности, проверку правильности установления соединения, сопоставление длительности формируемых контрольных соединений с длительностью соединений, зафиксированных СИДС, обработку полученных результатов.

Недостатками известного способа являются:

1. Отсутствие в процессе испытания соединений разной длительности (от нескольких секунд до часа) для проверки системы учета в полном диапазоне возможных соединений.

2. Отсутствие строго математического аппарата для принятия решения о работоспособности системы учета и о минимально необходимом количестве вызовов для принятия такого решения.

3. Отсутствие постоянного контроля речевого тракта, а также фиксации начала разговора, именно по подключению речевого тракта.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого способа и устройства поверки системы измерения длительности телефонных соединений (СИДС) телекоммуникационных систем, которые бы позволили проводить проверку системы в полном диапазоне измерений, принимать решения о работоспособности системы на основе использования математического аппарата, а также осуществлять постоянный контроль речевого тракта.

Техническим результатом данного изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа поверка систем измерения длительности телефонных соединений (СИДС).

Технический результат достигается за счет того, что в способе поверки системы измерения длительности телефонных соединений (СИДС) телекоммуникационных систем, включающем формирование контрольных соединений эталонной длительности, проверку правильности установления соединения, сопоставление длительности формируемых контрольных соединений с длительностью соединений, зафиксированных СИДС, обработку полученных результатов, предлагается:

- формировать статистически значимое количество контрольных соединений с переменной длительностью разговорного состояния,

- обработку результатов осуществлять с использованием аппарата математической статистики,

- репрезентативное количество контрольных соединений для определения нижней и верхней границ вероятности недостоверной работы СИДС рассчитывать по формулам

$$N_H\left(n\right)=\left[\frac{{\gamma }_n}{Po}\right]$$

$$N_B\left(n\right)=\left]\frac{{\beta }_n}{Po}\right[$$

где

n - количество контрольных соединений, в которых СИДС недостоверно определила длительность разговорного состояния;

$${\gamma }_n=\{\begin{array}{l}\delta n_{-1}\left(1-\alpha \right)при1\le n\le 15,\\ n+\frac{b^2}{2}-b\sqrt{n+\frac{b^2}{4}}приn\ge 16,\end{array}$$

$${\beta }_n=\{\begin{array}{l}{\delta }_n\left(\alpha \right)при0\le n\le 15,\\ n+\frac{b^2}{2}+b\sqrt{n+\frac{b^2}{4}}приn\ge 16,\end{array}$$

δ_n(α) - корень уравнения $$e^{-\lambda }{\displaystyle \sum _{i=0}^n\frac{{\lambda }^i}{i!}=1-\alpha }$$ ,

b=Φ^-1(α) - функция, обратная к стандартной нормальной функции распределения,

α - доверительная вероятность.

Данные формулы получены на основании следующей математической модели оценки вероятности недостоверной работы СИДС.

Для построения математической модели введены следующие обозначения и понятия.

Отказ - зафиксированный факт недостоверной работы СИДС, заключающийся в превышении допустимой погрешности при определении длительности соединения, отсутствия фиксации длительности соединения (пропущенный вызов), фиксации длительности несуществующего соединения (добавленный вызов).

n - количество отказов, зафиксированное в процессе испытаний.

P - вероятность возникновения отказа.

Рн - нижняя, с доверительной вероятностью 0,95, граница вероятности отказа.

Рв - верхняя, с доверительной вероятностью 0,95, граница вероятности отказа.

Ро - предельно допустимая вероятность отказа.

N - общее количество контрольных соединений, проводимых в ходе испытаний.

Сущность испытаний заключается в формировании потока контрольных соединений, фиксации возникающих отказов и, на основе этих данных, установлении с достоверностью 0,95 одного из двух следующих неравенств.

$$P<Po\left(1\right)$$

или

$$P>Po\left(2\right)$$

Выполнение неравенства (1) означает, что вероятность отказа меньше предельно допустимой, и, тем самым, испытания СИДС могут быть признаны успешными.

Выполнение неравенства (2) означает, что вероятность отказа превышает предельно допустимое значение, и, соответственно, испытания СИДС должны квалифицироваться как неудовлетворительные.

Исходя из того, что для вероятности отказа справедливо соотношение

$$Pн<P<Pв\left(3\right)$$

то для проверки выполнения неравенств (1) или (2) достаточно достоверно установить выполнение неравенств (4) или (5) соответственно.

$$Pв<Pо\left(4\right)$$

$$Pн>Pо\left(5\right)$$

Определим:

α - доверительная вероятность, принимаемая равной 0,95.

b=Φ^-1(α) - функция, обратная к стандартной нормальной функции распределения

$$\Phi \left(a\right)=\frac{1}{\sqrt{2\pi }}{{\displaystyle \underset{-\infty }{\overset{\alpha }{\int }}e}}^{-\frac{u^2}{2}}du,\left(6\right)$$

δ_n(α) - корень уравнения

$$e^{-\lambda }{\displaystyle \sum _{i=0}^n\frac{{\lambda }^i}{i!}=1-\alpha },\left(7\right)$$

которое решается методом Ньютона,

$${\gamma }_n=\{\begin{array}{l}\delta n_{-1}\left(1-\alpha \right)при1\le n\le 15,\\ n+\frac{b^2}{2}-b\sqrt{n+\frac{b^2}{4}}приn\ge 16,\end{array}\left(8\right)$$

$${\beta }_n=\{\begin{array}{l}{\delta }_n\left(\alpha \right)при0\le n\le 15,\\ n+\frac{b^2}{2}+b\sqrt{n+\frac{b^2}{4}}приn\ge 16,\end{array}\left(9\right)$$

тогда нижняя и верхняя достоверные границы вероятности отказа могут быть определены по формулам

$$Pн=\frac{{\gamma }_n}{N};\left(10\right)$$

$$Pв=\frac{{\beta }_n}{N};\left(11\right)$$

Проверка выполнения неравенств (4) и (5) эквивалентна проверке неравенств (12),

$$N_H\left(n\right)<N<N_B\left(n\right)\left(12\right)$$

в которых значения N_н(n) и N_в(n) вычисляются по формулам (13) и (14).

$$N_H\left(n\right)=\left[\frac{{\gamma }_n}{Pо}\right]\left(13\right)$$

$$N_B\left(n\right)=\left]\frac{{\beta }_n}{Pо}\right[\left(14\right)$$

где [X] - наименьшее целое число, не меньшее, чем X,

]X[ - наибольшее целое число, не большее, чем X.

Вышеприведенная процедура вытекает из способа построения оптимальных доверительных интервалов для p по полученным в процессе испытаний значениям N и n.

Дополнительными отличиями предлагаемого способа является то, что количество контрольных соединений может одновременно устанавливаться от 1 до 16; длительность контрольных соединений может устанавливаться от 1 с до 3 ч; в качестве телекоммуникационных систем могут быть как сети с коммутацией каналов, так и сети с коммутацией пакетов, а также любое их сочетание, включая сети подвижной телефонной связи.

Известно также устройство для формирования телефонных соединений заданной длительности ПРИЗМА (производство СПб. филиал ФГУП ЦНИИС-ЛОЦНИИС), описанная в патенте на полезную модель РФ №60821. Данное устройство принято авторами за прототип.

Известное устройство включает по меньшей мере один блок установления телефонных соединений, выход которого соединен с объектом контроля, а входы - с мультиплексором и блоком управления и координации, который, в свою очередь, связан с адаптером связи с объектом контроля, с мультиплексором, измерителем интервалов времени и параметров сигналов и многоканальным блоком сравнения и обработки данных, который через измерители параметров сигналов и интервалов времени связан также с мультиплексором и адаптером связи с объектом контроля, вход которого соединен с объектом контроля.

Недостатками данного устройства является отсутствие возможности использовать его в сетях с коммутацией пакетов, требующих установления телефонных соединений с использованием протокола SIP, или сетях подвижной радиотелефонной связи. Недостатком также является отсутствие возможности удаленного управления формирователем, что требует присутствия обслуживающего персонала на месте проведения испытаний.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности устройства поверки систем измерения длительности телефонных соединений (СИДС), а также снижение трудоемкости при его использовании.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство поверки системы измерения длительности телефонных соединений (СИДС) телекоммуникационных систем, включающее по меньшей мере один блок установления телефонных соединений, первый вход/выход которого соединен с объектом контроля, второй выход - с мультиплексором, а третий вход/выход - с блоком управления и координации, который, в свою очередь, связан со входом мультиплексора, а также с соответствующими входами/выходами адаптера связи с объектом контроля, измерителей интервалов времени и параметров сигналов и многоканальным блоком сравнения и обработки данных, который через измерители параметров сигналов и интервалов времени связан также с мультиплексором и адаптером связи с объектом контроля, вход/выход которого соединен с объектом контроля, предлагается

- ввести по меньшей мере один блок установления SIP-соединений и один блок установления радиотелефонных соединений, первые входы/выходы которых связаны с объектом контроля, вторые выходы - с мультиплексором, а третьи входы/выходы - с блоком управления и координации,

- ввести также блок удаленного доступа, выход которого связан с блоком управления и координации.

Дополнительными отличиями предлагаемого устройства является то, что блоков установления соединения может быть от 1 до 16; блоков установления SIP-соединений может быть также от 1 до 16; блоков установления радиотелефонных соединений может быть от 1 до 8.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой приведена структурная схема формирователя телефонных соединений. На схеме приняты следующие обозначения:

- блоки 1 установления телефонных соединений;

- блоки 2 установления SIP-соединений;

- блоки 3 установления радиотелефонных соединений;

- адаптер связи 4 с объектом контроля;

- мультиплексор 5;

- блок 6 управления и координации;

- измеритель 7 параметров сигналов;

- измеритель 8 интервалов времени;

- многоканальный блок 9 сравнения и обработки данных;

- блок 10 удаленного доступа.

Алгоритм работы устройства состоит в следующем.

По командам блока управления и координации (6), вырабатываемым в соответствии с инструкциями, поступившими через блок удаленного доступа (10), блоки установления соединений (1, 2, 3) инициируют процесс одновременного параллельного установлений соединений по различным технологиям, в зависимости от типа контролируемой телекоммуникационной системы. Количество испытательных циклов, количество контрольных соединений, их параметры и длительность разговорного состояния определяются блоком управления и координации (6). В процессе установления соединений все физические параметры сигналов, поступающих от контролируемой системы, анализируются измерителем параметров сигналов (7), и результаты поступают в многоканальный блок сравнения (9), где сравниваются с эталонными значениями. Если параметры сигналов соответствуют требуемым, блок управления и координации (6) передает команду измерителю интервалов времени (8) на измерение времени соединения. При достижении измерителем интервалов времени (7) заданной длительности блок управления и координации (6) формирует команду блокам установления соединений (1, 2, 3) на завершение соответствующего соединения. Информация о длительности реализованного соединения от системы измерений длительности соединений контролируемого объекта через адаптер связи с объектом контроля (4) поступает в многоканальный блок сравнения и обработки данных (9). В этот же многоканальный блок сравнения и обработки данных (9) поступают данные о длительности реализованного соединения, зафиксированные измерителем интервалов времени (8). На основании принятой информации многоканальный блок сравнения и обработки данных (9) производит сравнение данных и вычисляет погрешность измерений интервалов времени, присущую контролируемому объекту. Аналогичная процедура проводится по всем соединениям, устанавливаемым блоками установления соединений (1, 2, 3). Результирующие данные передаются через блок удаленного доступа (10).

Устройство представляет собой программно-аппаратное устройство, реализованное на процессорах цифровой обработки сигналов ADSP-21061, PLM Altera и микросхемах высокой степени интеграции, широко использованы также SMD-компоненты.

Связь устройства с управляющим компьютером осуществляется через локальную сеть или интернет.

Последовательность работы прибора включает в себя:

- инициализацию программного обеспечения;

- задание и ввод исходных данных оператором;

- генерацию контрольных вызовов заданной длительности;

- чтение файлов данных от СИДС;

- обработку результатов испытаний.

При задании исходных данных оператор должен определить параметры зуммерных сигналов, характеристики и параметры стыка с поверяемым узлом связи и сопряжение с СИДС, режим работы прибора и этапы испытаний. В соответствие с этим задание исходных данных включает в себя:

- выбор поверяемого объекта;

- выбор параметров набора номера и критериев распознавания зуммерных сигналов;

- установку собственных сетевых и набираемых телефонных номеров;

- задание параметров для каждого этапа испытаний и составление программы испытаний (количество этапов, число соединений, длительность разговорного состояния в каждом этапе);

- задание допустимых значений критериев оценки результатов испытаний (допустимая погрешность измерения СИДС длительности разговора, вероятность отказа);

- выбор типа СИДС и задание исходных данных для организации канала связи с СИДС.

Все введенные оператором данные сохраняются в файле с именем, задаваемым оператором, и расширением .gn. Таким образом, может быть создана целая библиотека файлов конфигурации для проверки различных СИДС.

В процессе функционирования прибор осуществляет генерацию контрольных вызовов поэтапно. На каждом этапе длительность контрольных вызовов и их количество определяется в соответствии с исходными данными, заданными оператором.

Конкретное количество этапов испытаний и число соединений в каждом этапе необходимо устанавливать в соответствии с методикой метрологической поверки соответствующей СИДС.

В случае организации автоматической связи с СИДС (локальная сеть) обработка результатов проведения контрольных вызовов осуществляется по окончании каждого этапа испытаний. Программа автоматически оценивает полученные результаты в соответствии с установленными предельно допустимыми величинами и продолжает работу в случае успешных результатов и прекращает в случае получения отрицательных результатов (испытания неуспешны).

На последнем этапе испытаний работа прибора прекращается после окончания этого этапа, если окончание работы в программе задано по числу вызовов. Ели же окончание работы задано по результатам испытаний, то работа прибора продолжается до получения достоверного результата.

В случае переноса данных от СИДС на внешнем носителе обработка результатов испытания проводится по окончании всех этапов испытаний.

Обработка результатов состоит в сопоставлении файлов данных, сформированных прибором, с файлами данных, полученных из СИДС, что позволяет определить:

- погрешность СИДС при измерении длительности разговорного состояния;

- среднеквадратические отклонения погрешности;

- верхнюю и нижнюю границы вероятности того, что погрешность СИДС не превышает заданной;

- доверительные интервалы систематической и случайной составляющих погрешности и вероятности недостоверной работы СИДС.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа и устройства заключается в следующем:

- предлагаемое устройство обеспечивает возможность проведения достоверных и объективных измерений продолжительности телефонных соединений и измерения объема (количества) передаваемой информации при проведении Государственного метрологического контроля,

- уменьшается количество конфликтов между абонентами и операторами связи, т.к. результаты проведенных измерений носят объективный характер и могут быть использованы в судах,

- вследствие адаптивного характера используемого способа в силу зависимости N(n) удается значительно (в несколько раз) снизить время проведения испытаний СИДС при малом или, наоборот, очень большом количестве отказов, поскольку при этом достаточно быстро достигается достоверная оценка успешности или, соответственно, неуспешности функционирования СИДС.

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для поверки систем измерения длительности телефонных соединений (тарификаторов) систем телекоммуникаций. Техническим результатом является повышение точности и расширение функциональных возможностей способа поверки систем измерения длительности телефонных соединений (СИДС). Упомянутый технический результат достигается тем, что способ поверки СИДС телекоммуникационных систем включает формирование контрольных соединений эталонной длительности, проверку правильности установления соединения, сопоставление длительности формируемых контрольных соединений с длительностью соединений, зафиксированных СИДС, обработку полученных результатов, при этом формируют статистически значимое количество контрольных соединений с переменной длительностью разговорного состояния одновременно по разным каналам, обработку результатов осуществляют с использованием аппарата математической статистики, причем репрезентативное количество контрольных соединений для определения нижней и верхней границ вероятности недостоверной работы СИДС выбирают в зависимости от количества контрольных соединений, в которых СИДС недостоверно определила длительность разговорного состояния. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ поверки системы измерения длительности телефонных соединений (СИДС) телекоммуникационных систем, включающий формирование контрольных соединений эталонной длительности, проверку правильности установления соединения, сопоставление длительности формируемых контрольных соединений с длительностью соединений, зафиксированных СИДС, обработку полученных результатов, отличающийся тем, что формируют статистически значимое количество контрольных соединений с переменной длительностью разговорного состояния одновременно по разным каналам, обработку результатов осуществляют с использованием аппарата математической статистики, причем репрезентативное количество контрольных соединений для определения нижней и верхней границ вероятности недостоверной работы СИДС выбирают в зависимости от количества контрольных соединений, в которых СИДР недостоверно определила длительность разговорного состояния, и рассчитывают по формулам:


где
N_H(n) - количество контрольных соединений, которое необходимо выполнить при данном n для получения нижней границы вероятности недостоверной работы СИДС;
N_B(n) - количество контрольных соединений, которое необходимо выполнить при данном n для получения верхней границы вероятности недостоверной работы СИДС;
n - количество контрольных соединений, в которых СИДС недостоверно определила длительность разговорного состояния;
P_O - предельно допустимая вероятность недостоверной работы СИДС;
γ_n и β_n - нижняя и верхняя оценки вероятности недостоверной работы СИДС, вычисляемые по формулам:


где
δ_n(α) - корень уравнения ,
b=Φ^-1(α) - функция, обратная к стандартной нормальной функции распределения;
α - доверительная вероятность.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество контрольных соединений может одновременно устанавливаться от 1 до 16.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что длительность контрольных соединений может устанавливаться от 1 с до 3 ч.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве телекоммуникационных систем могут быть как сети с коммутацией каналов, так и сети с коммутацией пакетов, а также любое их сочетание, включая сети подвижной телефонной связи.

5. Устройство поверки системы измерения длительности телефонных соединений (СИДС) телекоммуникационных систем, включающее по меньшей мере один блок установления телефонных соединений, первый вход/выход которого соединен с объектом контроля, второй выход - с мультиплексором, а третий вход/выход - с блоком управления и координации, который, в свою очередь, связан со входом мультиплексора, а также с соответствующими входами/выходами адаптера связи с объектом контроля, измерителей интервалов времени и параметров сигналов и многоканальным блоком сравнения и обработки данных, который через измерители параметров сигналов и интервалов времени связан также с мультиплесором и адаптером связи с объектом контроля, вход/выход которого соединен с объектом контроля, отличающийся тем, что в него дополнительно введен по меньшей мере один блок установления SIP-соединений и один блок установления радиотелефонных соединений, первые входы/выходы которых связаны с объектом контроля, вторые выходы - с мультиплексором, а третьи входы/выходы - с блоком управления и координации, а также дополнительно введен блок удаленного доступа, выход которого связан с блоком управления и координации.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блоков установления соединения может быть от 1 до 16.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что блоков установления SIP-соединений может быть от 1 до 16.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блоков установления радиотелефонных соединений может быть от 1 до 8.