Способ контроля канала связи с нестационарной нагрузкой Советский патент 1982 года по МПК H04B3/46 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАНАЛА СВЯЗИ С НЕСТАЦИОНАРНОЙ НАГРУЗКОЙ

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 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 реаультатам сравнения сигнала о состоянии канала связи 1. Однако известный способ имеет низкую точность контроля. Цель изобретения - повышение точноети 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 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. Пусть Xj, Xi,.X2,..., Х{, и Хр;, , Хп+2 Xjn есть результаты измерения числа работающих абонентов в i-ой приоритетной линии связи, полученные в интервалы времени Aj tj -f Atj и Aj-f tj , где tj - момент включения способа поиска отказов; Д tj - продолжительность интервалов Д j и Д j Ч-1 ; п - число измерений в каждом интервале. Решение о появлении (или отсутствии) отказов в или ()-oм интервалах времени будем принимать на основании проверки гопотезы Н. YJ - П 2П О статической идентичности .результатов измерений (выборок) Xj, и при отсутствии отказов против альтернативы к:); ФЦ . т о различии выборок Х{, и Х появлении отказов. При этом проверку гипотезы Н против альтернативы К будем производить на основании вычисления числа инверсий вариационного, ряда Мп, составленного по выборкам х; и . . Мп 1, |:..и(Х1 -Х« ). (3) и сравнении величины Мп с первыми верхними М| и нижним М пороговыми уровнямиМ - ./JI I2n±lL Ь 2 J YJ2 М .(4) где j- 100; -процентная точка стандартного нормального закона N(0,1); j РОШ вероятность ошибочных решений; ГУ- уЧ Ь(1-)0 (е-Хк)одх|-х;,)«о t . - результаты измерений числа работающих абонентов i-ой приоритетной линии связи в каждые f-ый и К-ый моменты времени из интервалов Дj и (Дj4-l) соответственно. При Мп Ml. илиМп М;(5) обе выборки Лп , являются статически неразличимыми (с вероятностью ошибки РОШ j) и. следовательно, „ отказов в и (Д + 1)-ом интервалах нет. Если Мп Mj,(6) то отказы появлялись в Д j-ом интервале времени (элементы выборки лп в среднем оказываются меньше ) При Ми Mj(7) отказы появились в интервале (Хц Xin). Как видно из выражений (3) и (4), структура алгоритма обнаружения и его пороговые уровни не зависят от вида распределения числа работающих абонентов ХГ ,j l,2,..., 2п, и определяются только объемом выборок п. при Для достижения 10-процентной статической погрешности вычисления величины Мп минимальный объем выборок должен быть nmJTf5-10. Откудй минимальный интервал дискретных отсчетов числа работающих абонентов для анализа по алгоритму (3) должен быть ДТп,|п Д tj Например, при Д tj 4с и 10 дискретность измерений составляет ДТтп1п 0.4 с. Таким образом, производя последовательное измерение числа работающих абонентов в каждые и ()-ый отрезки времени с дискретностью . вычисляя величину МТУ и сравнивая Мр с порогами М и Mj , 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 Ми 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 М от t, где 10 - кривая изменения величины Мп 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 Мл, 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 Мц. На фиг. 3 приведены кривые зависимости величины Мп от числа отказов у, где 22 - зависимость Мп (у) для линии связи с приоритетом К 1, 23 и 24 - зависимости Мп (у) для линий связи с приоритетом К 3, К 4, 25 - зависимость Мп(у) для линии связи с приоритетом К 4, 26 - зависимость МЯ(У) с приоритетом К 5,-27 -

зависимость Mn(y) для линии связи с приоритетом К 6, 28 - линия максимального значения величины М 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 Мц для каждого значения у.

На фиг. 4 приведены кривые зависимости вероятности обнаружения отказов Р(у) от числа отказов у, где 35-40 - зависимости Р(у) для линий связи с приоритетами , сплошные кривые - зависимости Р(у) при вероятности ошибочных решений РОШ 001 пунктирные кривые - зависимости Р(у) при вероятности ошибочных решений РОШ 0,001.

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 Д Т ДТпцпЧисла работающих абонентов в i-ой приоритетной линии 1 связи Xj . Измеренные значения числа работающих абонентов поступают в блок 3 памяти и запоминаются на время Ai , необходимое для набора п значений ХГ .

В разностном блоке 4 происходит вычитание из каждого значения Xj в интервале времени Д j каждого значения Х||- в интервале Л j + 1 Д j +Д tj . Полученные значения разностей поступают в блок 5 квантования, где производится присвоение полученным разностям значений 1 или О в зависимости ОТ знака разности. Полученные единицы и нули поступают в двойной сумматор 6, где осуществляется двойное суммирование по элементам и ()-ой выборок проквантованных значений разностей Xj, в результате чего вычисляется текущее значение решающей статистики Мп с дискретностью счета 2At .

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

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

, (8)

(9)

где и Mj - вторые верхний и нижний пороговые уровни, выбираемые при меньших,-чем для первых порогов Mj, MJ, значениях вероятности ошибочных рещений

Pom«JВ блоке 9 производится окончательное

отнесение вычисленного значения Мп к од ному из трех условных индексов оценки состояния линии связи: «Норма, если

,(10)

«Предупреждение, если М; Мп М7илиМу М„ Му, (11)

5 «Авария, если

Мп М7или .(12)

Физическая интерпретация результатов применения способа иллюстрируется фиг. 2, где приведено условное изображение кривой Мп (t), нанесены пороговые уровни

° Mj , М, Му и и произведено разбиение согласно выражениям (10)-(12) области возможных значений М на области «Авария, «Норма и «Предупреждение.

На фиг. 3 приведены полученные методом моделирования на ЭВМ зависимости величины Мп от числа отказов у для приоритетных линий связи с характеристикой и нестационарностью загрузки, приведенными выше, а также пороговые уровни М и Mj, соответствующие вероятностям ощибоч0 ных решений РОШ 0,001 и FJ 0,01, разграничивающие область Мц на области «Ава рия, «Норма и «Предупреждение.

Из кривых фиг. 3 видно, что чувствительность предложенного способа для всех смоделированных линий связи достаточно высока. Например, при линии с приоритетом в область «Авария попадает число отказов у 1-2, для линий с приоритетом К 5-6 - число отказов у 5-6. Кривые Mf, (у) позволяют калибровать

0 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 измерять 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 - I-3 составляет 0,98-0,999 при вероятности ошибки РОШ 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 правильного 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 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. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1502415, кл. Н 4 К, 1978 (прототип).

x ж .

/

,

0

/

. V/ ,

S 8

fff/// :

ф1/г.

uff

llffff/

-/wff

4

0 /

7

//

fff

fe/