ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ И ТЕХНИКЕ СВЯЗИ – ЧАСТЬ 4

November 5, 2011 by admin Комментировать »

Устанавливаемые для автоматизации контроля и проведения диагностики работы сетей электросвязи ЭВМ можно использовать и для планирования и оперативного управления техническим обслуживанием. В число решаемых при этом задач входят: назначение бригад на восстановительные работы, распределение работ между бригадами, определение маршрутов движения бригад и оптимальных зон технического обслуживания. Указанные задачи не могут быть решены точными методами из-за ограничений времени решения и объема оперативной памяти ЭВМ. Для этого разработан пакет прикладных программ, в котором применены формально-эвристические методы, не требующие большого расхода оперативной памяти и обеспечивающие точность решения около 5%, достаточную для практики.

Внедрение БИС и микропроцессоров на сетях связи открывает новые возможности в автоматизации процессов технического обслуживания средств связи благодаря повышению степени их надежности и ремонтопригодности. Наиболее перспективными БИС для техники связи являются: импульсные номеронабиратели, накопители номеров, тонгенераторы, приемники сигналов тонального набора, генераторы ИКМ сигналов, кодеры-декодеры. Аналоговые дисковые телефонные аппараты в перспективе преобразуются в телефонные терминалы, основные функции которых будут состоять в передаче данных и обработке информации.

Технической базой управления сетями связи на областном и республиканском уровнях является сеть вычислительных центров (ВЦ). Каждый ВЦ в зависимости от объема перерабатываемой информации укомплектовывается двумя-тремя ЭВМ типа ЕС. Сеть состоит из территориально-разнесенных ВЦ и абонентских пунктов (АП). Взаимодействие с АП происходит в пакетном, диалоговом и справочном режимах. В хозяйстве связи создаются следующие вычислительные центры: главный (ГВЦ) Минсвязи СССР, республиканские (РВЦ) министерств связи союзных республик, областных (краевых, АССР) производственно-технических управлений связи (ВЦ ПТУС), отдельных предприятий (ПВЦ).

На ГВЦ Минсвязи СССР уже внедрены следующие подсистемы первой очереди: комплексных расчетов с абонентами за услуги связи, подписки на периодическую печать, оперативного управления планово-финансовой деятельностью, контроля исполнения, автоматизированной системы научно-технической информации (АСНТИ). Комплексно разрабатываются системы перспективного и текущего планирования, управления материально-техническим снабжением, отраслевая система обработки статистической отчетности для отраслевой АСУ союзного и республиканских министерств, автоматизированная система оперативно-технического управления первичной сетью ЕАСС, автоматизированная система управления ГТС, автоматизированная система распространения печати.

Проблемы автоматизации управления эксплуатаций сетей электросвязи можно проиллюстрировать следующим примером. Подсистема комплексных расчетов с абонентами междугородней связи производит сбор, учет, обработку первичных данных, выписку счетов для оплаты (с последующим контролем) междугородных телефонных разговоров, передаваемых по телефону телеграмм, услуг абонентского телеграфа. Статистическая обработка 15 тыс. междугородных соединений требует затрат 200 … 300 чел.-дней. При ручной обработке такой анализ мог производиться не чаще одного раза в квартал. При автоматизации этих процессов с помощью ЭВМ на первом этапе информация с первичных документов переносилась на перфокарты: один документ — одна перфокарта. Помимо большого расхода дефицитных перфокарт, при такой автоматизации допускалось достаточно много ошибок. Поэтому вторая очередь автоматизации предусматривает запись информации о разговорах непосредственно на магнитный носитель. На прием одной заявки необходимо выполнить 5 тыс. оп. Управляющая вычислительная машина М-6000 обеспечивает прием порядка 40 заявок в секунду. При пиковых нагрузках осуществляется только ввод информации, а обработка — в более свободное время. Предварительно обработанная информация на магнитном носителе поступает в расчетный центр.

В АСУ Куйбышевского ПТУС вместо устройств подготовки данных на перфокартах ПД-45 внедрено 5 комплектов устройств подготовки данных на магнитных лентах УПД MJI ЕС 9002. Норма подготовки данных при этом возросла с 245 до 280 документов. За год промышленной эксплуатации сэкономлено порядка 100 тыс. перфокарт. При этом текучесть кадров сократилась с 50 до 5%, а процент ошибок с 7 до 3,6%.

Большую роль играют вычислительные средства в системах телеинформации и документальной связи. Для предоставления населению, предприятиям, учреждениям и организациям документальной связи, обеспечивающей передачу неподвижных изображений — письменных сообщений, фотографий, схем, чертежей, рисунков и т. д. — служит почтовая связь, факсимильная связь, электронная почта. Электронная почта создается на основе использования факсимильной связи и ЭВМ. С помощью электронной почты можно передавать почтовые отправления открытого характера: поздравления, извещения, заказы, справки, счета, билеты, деловые письма и т. д. По оценкам специалистов, использование телефонных каналов в ночное время для электронной почты позволит увеличить загрузку этих каналов до 25%. Для реализации системы электронной почты на АТС должны быть установлены накопители информации, управляемые ЭВМ. Документ, содержащий до 2000 знаков, с помощью дисплея и факсимильного аппарата «Штрих-М» может быть сформирован за 2 мин. Это втрое быстрее выдачи аналогичного документа с электронно-печатающего аппарата «Консул».

Сейчас уделяется большое внимание развитию телеинформационных систем, в которых запрос абонента и передача видеосообщений, хранимых в электронном банке данных, осуществляется через коммутационную систему по каналам телефонной сети. Одним из потребителей таких систем может стать автоматизированная система информации о результатах научной, конструкторской, проектной и производственной деятельности.

К телеинформационным системам относят справочные службы городских телефонных сетей. Управляется такая система комплексом СМ-4 (производительность 800 тыс. простых операций в секунду), к которому подключается до 20 видеотерминалов. Автоматизированы внесение изменения в картотеку, выдача телефонного справочника, выдача справок о незадействованных, несуществующих, отключенных и измененных номерах.

В традиционной почтовой связи ЭВМ используются в качестве управляющих устройств в автоматизированных письмосортировоч- ных машинах и системах обработки других видов почтовых отправлений, управляющих устройств первичных машин, осуществляющих учет и контроль на предприятиях связи, устройств, управляющих магистральными средствами почтовой связи. В отечественных автоматических письмосортировочных машинах используются серийно выпускаемые ЭВМ типа М-6000 и М-7000. Специалистами французской фирмы «CIT-Alcatel» разработана система автоматической сортировки с производительностью 10 конвертов в секунду. Возможно использование ЭВМ и на участке «люк обмена — транспортная линия — сортировочная машина». Контроль прохождения почтовых отправлений на участке выполняется комплексами технических средств, в состав которых входит ЭВМ «Электроника» или специализированное управляющее устройство Д3-38, отображающие устройства, устанавливаемые на каждом рабочем месте, видеоконтрольное устройство, телетайп, набор отображающих устройств и пульт управления транспортерными линиями, расположенные на диспетчерском пульте почтамта. Работы, выполненные по преобразованию информации от ЭВМ в телевизионный сигнал и обратно, создали предпосылки автоматизации сортировки тяжелых почтовых отправлений, на которых, как известно, индексы имеют достаточно произвольное расположение.

Первичная машина «Онега», используемая на участке расчетов с абонентами, автоматизирует только часть операций. Для более полной механизации почтово-кассовых операций (прием посылок, ценных писем, бандеролей, прием и оплата денежных переводов) разрабатываются серия первичных машин «Искра» и специализированные терминалы на базе микропроцессоров и магнитных носителей. Устройства будут совместимы с системой «Онега». При непосредственной передаче информации о почтовых переводах на ВЦ ОПТУС при объемах информации 500… 600 тыс. знаков становится целесообразным использование программных и технических средств телеобработки (абонентских пунктов, мультиплексе- ров, аппаратуры передачи данных) вместо телетайпов, работающих по телеграфным каналам. При этом улучшаются условия труда, а также высвобождаются производственные площади, необходимые для размещения десятков телетайпов.

На участках между предприятиями почтовой связи с помощью ЭВМ и средств радиосвязи с подвижными объектами может быть организовано управление контейнерными перевозками почты. Таким образом, применение ЭВМ является основой комплексной автоматизации процессов обработки и передачи документальных сообщений.

Развитие вычислительных средств и методов позволило перейти к комплексному проектированию радиотехнических систем и сетей связи. При этом стремятся максимально соблюсти принципы эффективной организации связи: унификацию и массовый выпуск продукции связи на основе интеграции средств связи; прямоточно- сти и параллельности передачи и обработки информации, пропорциональности, ритмичности загрузки и непрерывности работы средств связи. Указанные принципы формально представляются с помощью моделей телетрафика, сетей минимальной стоимости, мультипрограммирования, теории расписаний, надежности. Необходимость использования нескольких разнородных моделей порождает проблему комплексного проектирования. При этом возможны следующие варианты: одна из моделей используется для формирования функции цели, а остальные — для формирования функций ограничения; более одной модели используются для формирования целевой функции (многокритериальная оптимизация); все модели используются для формирования целевой функции (оптимизация по Парето). Второй и третий случаи (рис. 3) представляют наибольшие трудности.

Можно выделить следующие методы комплексного проектирования: Комбинированное моделирование, оптимизационное моделирование, композиционное программирование. Комбинированное моделирование предусматривает совместное использование аналитических, Численных и имитационных моделей. Главная задача, которая решается методами комбинированного моделирования, заключается в использовании, по возможности, всей информации о вероятностных характеристиках проектируемого объекта. Эту информацию можно получить при различных видах исследований и использовать для более точной оценки показателей эффективности объекта или для получения их с требуемой точностью, но при возможно меньшем числе автоматизированных экспериментов. Эффект комбинированного моделирования достигается путем учета следующих факторов: корреляции между процессами, зависимости условной вероятности событий от параметров объекта, априорной информации о вероятностных характеристиках объекта, нелинейности характеристик объекта, нечувствительности вероятностных характеристик объекта к некоторым воздействиям, способности объекта некоторое время сохранять статистические свойства.

Оптимизационное моделирование — это такой процесс отыскания оптимального набора параметров объекта, при котором его модель включается в контур оптимизации. Оно применяется всякий раз, когда при оптимизации не удается выразить целевую функцию в виде аналитической зависимости между параметрами объекта и показателем его эффективности. Если модель вероятностная, то говорят о стохастическом программировании. Различают прямые и непрямые методы стохастического программирования. Непрямые методы решают исходную задачу как бы в обход, через детерминированную задачу, путем замены функций цели и ограничений от случайных величин теми же функциями от математических ожиданий этих величин. Оценка математических ожиданий управляемых параметров требует существенных затрат машинного времени. В прямых методах оптимизации производится усреднение градиента и траектории движения по шагам оптимизации, что также требует большого объема вычислений. На сегодня практическое значение имеет последовательное использование процедур моделирования и оптимизации, при котором сначала отделяется область оптимальных решений, а затем в этой области отыскивается собственно оптимальное решение прямым перебором. Например, при оптимизации сети связи по критериям стоимости и пропускной способности с помощью дискретных методов оптимизации определяется набор сетей с разными структурами и стоимостью, близкой к минимальной, а затем посредством имитационного моделирования из них выбирается сеть с максимальной пропускной способностью.

Методы композиционного программирования применяются в тех случаях, когда задача проектирования не может быть поставлена как стандартная задача оптимизации и поэтому требуется обобщение нескольких таких задач. При этом нельзя воспользоваться готовыми алгоритмами решения стандартных задач хотя бы потому, что в новой постановке они могут оказаться некорректными. В методах композиционного программирования используются не собственно алгоритмы решения стандартных задач, а стратегии и результаты их решения. Таким образом формулируются, а затем формализуются так называемые эвристики, обеспечивающие движение в направлении к экстремуму целевой функции. Выбор и назначение параметров объекта осуществляется на основе комплексной по всем эвристикам функции полезности. Точность решения обеспечивается подбором коэффициентов доминирования эвристик. В зависимости от способов композиции формальных эквивалентов эвристик и процедур оптимального подбора коэффициентов доминирования различают: формально-эвристические методы, субоптимальные методы, методы теории расписаний. Эти методы характеризуются полиномиальной сложностью не выше третьего порядка при точности около 5%. Самостоятельной проблемой комплексного проектирования систем и сетей связи является конструирование статистических имитационных программных моделей.

На этапе проектирования средств связи можно использовать особые рабочие устройства, непосредственно связанные с ЭВМ. Набрасывая на специальном экране эскиз, инженер-проектировщик тем самым сразу вводит его в ЭВМ, которая автоматически переводит эскиз в чертеж. Используя собственные наброски и хранящиеся в памяти ЭВМ чертежи стандартных деталей и узлов, проектировщик с помощью экрана «собирает» чертеж за короткое время, при этом за согласованием масштаба следит ЭВМ. Специальные чертежные автоматы с большой скоростью и точностью вычерчивают все необходимые чертежи, а автоматические пишущие машинки печатают спецификации и другую буквенную и цифровую информацию. Специальная система автоматизации проектирования позволяет потребителям организовать и пополнять библиотеку расчетных программ. В библиотеку расчетных программ для радиоэлектронных схем можно, например, включить программы размещения элементов, таблицы координат этих элементов, распределение инвариантных контактов разъема, список нетрассированных пар контактов, картину трассировки и данные для формирования управляющих перфолент для программных автоматов. В этих программах также используются формально-эвристические методы. С их помощью можно первоначально распределить до 60% пар контактов не менее чем в четыре раза быстрее по сравнению с волновым алгоритмом, а остальные 40% пар контактов распределяются по волновому алгоритму.

ЭВМ применяются также на этапе структурного синтеза и выбора схем радиоэлектронных устройств. Выбор логической схемы устройства может быть полностью автоматизирован. Устройства других типов синтезируются в интерактивном режиме. На этапе анализа и оптимизации параметров схемы с помощью ЭВМ можно рассчитать передаточные функции, частотные характеристики, переходную и импульсную характеристики, статический режим, отклик на заданное воздействие, влияние разброса параметров элементов на характеристики устройств.

При массовом производстве типовых элементов замены (ТЭЗ) радиоэлектронной аппаратуры возникает необходимость в автоматизации процессов их функционального контроля, диагностирования и ремонта. Приведенная стоимость и время автоматизированного восстановления ТЭЗ складывается из капитальных затрат на автоматизированное рабочее место (АРМ) и стоимости технологического процесса (эксплуатационные расходы на АРМ). При определенной степени автоматизации эксплуатационные расходы перестают заметно снижаться, а капитальные затраты начинают значительно возрастать. Применительно к восстановлению ТЭЗ это про-

Рас. 4. Зависимость приведенной стоимости автоматизированного производственного процесса от уровня автоматизации

исходит при осуществлении автоматического определения места неисправности с точностью до корпуса интегральной схемы. Оптимальное распределение функций между оператором и АРМ, т. е. отыскание оптимального уровня автоматизации производственного процесса, — основная проблема человеко-машинных систем (рис. 4). При автоматизированном исследовании и проектировании РЭА эта проблема состоит в выборе оптимального соотношения между точностью и сложностью методов моделирования и оптимизации. Затраты резко возрастают при попытках решить строгими методами задачи дискретной оптимизации экспоненциальной сложности при 20… 25 переменных, а также при имитационном статистическом моделировании процессов с интенсивностями протекания, отличающимися более чем в сотни раз. Оптимальная степень автоматизации достигается в этих случаях соответственно путем перехода от строгих методов к формально-эвристическим и от имитационного статистического моделирования к комбинированному применению аналитических, численных и имитационных статистических моделей.

Приведенные сведения свидетельствуют о том, что вычислительная техника за последнее десятилетие стала неотъемлемой частью практически всех областей радиоэлектроники и открыла принципиально новые возможности проектирования, разработки и эксплуатации оборудования и систем. Дальнейшее развитие вычислительных средств позволит еще больше расширить сферу услуг, повысить четкость, оперативность и качество работы радиоэлектронных систем.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты