WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном

бюджетном учреждении высшего профессионального образования "СанктПетербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф.

М.А. Бонч-Бруевича" на кафедре фотоники и линий связи.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент,

Никитин Борис Константинович

Официальные оппоненты: Канаев Андрей Константинович,

доктор технических наук, доцент, Петербургский государственный университет путей сообщения, заведующий кафедрой "Электрическая связь" Никульский Игорь Евгеньевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ОАО «ЦНПО «ЛЕНИНЕЦ», начальник отдела № Ведущая организация Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 21 мая 2014 года в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», 193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков, д. 22, ауд. 554.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного бюджетного учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», СанктПетербург, наб. реки Мойки, д. 65.

Автореферат разослан 21 апреля 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент В.Х. Харитонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 октября 2010 г. № 1815-р утверждена программа «Информационное общество (2011–2020 годы)», целью которой является получение гражданами и организациями преимуществ от применения информационных и телекоммуникационных технологий.

Высокая стоимость и недостаточное качество предоставляемых населению услуг связи обозначены программой в качестве факторов, сдерживающих развитие информационного общества в России. Причиной этому факту послужило несоответствие сетей связи растущим потребностям пользователей, в связи с чем в качестве одного из основных этапов реализации программы предусмотрено развитие (строительство и реконструкция) телекоммуникационных сетей, в особенности сетей абонентского доступа с применением наиболее эффективных современных технологий. Одной из востребованных технологий построения сетей широкополосного абонентского доступа (ШПД) является технология пассивных оптических сетей (PON). За последние несколько лет в России наблюдалось активное строительство сетей на основе этой технологии. По некоторым оценкам на сегодняшний день монтированная емкость сетей ШПД, построенных по технологии PON, составляет более миллиона портов.





Ввиду возрастающей роли сетей связи в жизни человека особого внимания требуют вопросы их надежности. Нарушение их работоспособности нередко воспринимается пользователями крайне болезненно, отказы в работе сети негативно влияют на репутацию оператора, что особенно критично в условиях повышенной конкуренции на рынке услуг связи. Для управления рисками, связанными с возможными отказами сетей связи, необходимо иметь методику, позволяющую прогнозировать показатели надежности элементов сети и выявлять факторы, способствующие возникновению отказов. Кроме того, достоверные данные о прогнозируемом количестве и характере отказов позволяют более эффективно управлять ресурсами, что в конечном счете может стать дополнительным преимуществом перед конкурентами. Данные о надежности необходимо учитывать как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации. Традиционные методики оценки надежности сетей связи требуют длительного времени для сбора необходимого количества статистических данных и, как правило, не учитывают внешние факторы среды, в которой эксплуатируется сеть, что делает подобные методики малоэффективными. В связи с этим обстоятельством актуальной и востребованной является задача разработки методики прогнозирования отказов в пассивных оптических сетях, учитывающей структуру сети, элементную базу и условия внешней среды, в которой эта сеть эксплуатируется.

Степень научной разработанности проблемы. Исследованию надежности телекоммуникационных сетей и их элементов посвящены работы ряда отечественных и зарубежных ученых (А. Е. Кучерявого, В. А. Зеленцова, А. И. Осадчего, И. Е. Никульского, А. К. Канаева, Н. А. Соколова, В. А. Нетеса, Б. К. Никитина, Г. П. Башарина, С. А. Букринского, Б. П. Филина, А. Д. Харкевича, М. А. Шнепса, В. Е. Меркулова, Э. И. Комарницкого, В. П. Шувалова, М. М. Егунова, S. Pierre, K. T. Newport, A. Piccirillo, T. Volotinen, M. Gadonna, F. Caloz, Y. Hibino и многих других авторов).

Для большинства этих работ характерны обобщенные модели исследования сетей с применением теории массового обслуживания без учета особенностей физической среды распространения сигнала, либо исследование отдельных элементов сети без учета возможного влияния процессов, проходящих в этих элементах, на состояние сети в целом. В настоящее время известно мало работ, посвященных исследованию отказов в сетях ШПД, ещё меньше работ, учитывающих при этом особенности среды распространения сигнала. Описанию функционирования современных волоконно-оптических сетей посвящены работы Р. Р. Убайдулаева, А. И. Осадчего, А. К. Канаева, И. Е. Никульского, Н. Н. Слепова, Л. Н. Кочановского, С. Ф. Глаголева, Б. К. Никитина, В. Я. Гитина и других авторов. В этих работах проводится практический анализ работы волоконно-оптических сетей связи (в том числе применяемых для организации ШПД), описываются принципы их работы, рассматриваются различные аспекты их проектирования, строительства и эксплуатации.





К основным недостаткам известных научных трудов можно отнести:

отсутствие методов выбора критериев отказа физического канала пассивных оптических сетей и отсутствие методов прогнозирования отказов физического канала волоконно-оптических линий связи.

Кроме того, известно достаточно много публикаций, посвященных качеству обслуживания (QoS) в сетях связи. Под термином «QoS» понимается единица измерения уровня обслуживания, предоставляемого в сети. В ряде случаев этот термин служит обозначением вероятности прохождения пакета между двумя точками сети. Стоит отметить, что проведение расчетов качества обслуживания в сетях связи без учета надежности физического канала может привести к существенной погрешности при оценке качества предоставляемых телекоммуникационных услуг.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке эффективных способов прогнозирования интенсивности отказов физического канала сетей ШПД на основе технологий PON, а также разработке рекомендаций по практическому применению прогноза интенсивности отказов при проектировании и эксплуатации сетей.

Проведение теоретических и практических исследований, направленных на достижение цели диссертационной работы, требует решения следующих задач:

технологической основы PON;

сбор статистических данных об отказах элементов физического канала PON;

исследование отказов физического канала PON, разработка критериев и классификации отказов;

анализ механических воздействий, испытываемых оптическим кабелем при прокладке и эксплуатации, определение взаимосвязи между испытываемыми кабелем механическими нагрузками и временем обрыва волокна, находящегося в нем;

проведение форсированных испытаний на надежность элементов физического канала PON;

разработка методики прогнозирования интенсивности внезапных отказов пассивных оптических сетей.

Научная новизна работы характеризуется получением оригинальных теоретических и практических результатов:

предложена модель расчета возвратных потерь волоконно-оптической линии, позволяющая оценить возвратные потери линии PON без проведения измерений;

предложен алгоритм расчета наработки на отказ кабельного сегмента PON, учитывающий влияние механических нагрузок, испытываемых кабелем, на удлинение оптического волокна, содержащегося в нем;

разработана методика прогнозирования интенсивности постепенных отказов физического канала PON, на основе результатов форсированных испытаний элементов физического канала PON;

разработана методика прогнозирования интенсивности внезапных отказов физического канала PON, основанная на использовании моделей искусственных нейронных сетей;

предложены уравнения для оценки экономической целесообразности резервирования элементов PON и оценки стоимости эксплуатации физического канала PON, учитывающие интенсивность отказов элементов.

Теоретическая и практическая ценность работы. В процессе выполнения теоретических и экспериментальных исследований предложена методика прогнозирования отказов физического канала PON, разработано программное обеспечение, позволяющее на стадии проектирования провести оценку основных составляющих, влияющих на надежность сети в целом.

Предложенные в диссертационной работе методики прогнозирования внезапных и постепенных отказов, а также способы оценки экономической целесообразности резервирования и оценки стоимости эксплуатации элементов физического канала пассивных оптических сетей, нашли применение в ОАО «Ростелеком».

Разработанная в диссертационной работе методика прогнозирования отказов физического канала PON, а также модель расчета возвратных потерь линии без проведения измерений, используются при проектировании сетей ШПД на основе технологий PON в ООО «Лентелефонстрой-Проект».

Результаты проведенного в диссертации форсированного испытания элементов физического канала PON учтены при разработке оптических распределительных устройств ООО «Лентелефонстрой-ОЗ».

На основе показанной в диссертационной работе взаимосвязи между испытываемыми кабелем механическими нагрузками и сроком наступления отказа, в организациях холдинга разработан и реализован комплекс мероприятий по обеспечению качества выполняемых работ.

Результаты проведенного в диссертационной работе анализа методов построения и элементной основы PON используются в учебном процессе НОУ «Лентелефонстрой-УВЦ». Некоторые результаты диссертационной работы внедрены в ЗАО «ЭР-Телеком Холдинг», ГУП НАО «Ненецкая компания электросвязи», ООО «СулуС».

На основе результатов диссертации разработана и реализована лабораторная установка «Модель пассивной оптической сети», внедренная в учебный процесс Института военного образования СПбГУТ им. проф.

М. А. Бонч-Бруевича. Лабораторная установка позволяет проводить учебные занятия по поиску и анализу дефектов на линии, оценке параметров неоднородностей, оценке оптического бюджета линии, оценке влияния состояния физического канала на качество передачи сигналов, идентификации несанкционированных подключений.

Методология и методы исследований. При исследовании вопросов надежности физического канала PON использованы элементы теории вероятностей, статистической обработки данных, метод форсированных испытаний на надежность (HAST) и нейросетевые методы. Для анализа и реконфигурации статистических данных, а также для моделирования искусственной нейронной сети, применялся программный продукт STATISTICA 10 корпорации Statsoft.

При построении формальной схемы физического канала PON был применен метод идеализации и абстрагирования.

Личный вклад автора. Все основные результаты диссертационной работы получены автором лично.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

модель расчета возвратных потерь линии PON;

алгоритм расчета наработки на отказ кабельного сегмента PON на основании данных о механических нагрузках, испытываемых кабелем;

методика прогнозирования постепенных отказов физического канала PON;

методика прогнозирования внезапных отказов физического канала PON на основе моделей искусственных нейронных сетей;

Степень достоверности и апробация результатов. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на 63-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (Санкт-Петербург, 2011), международной конференции «Современные технологии проектирования, строительства и эксплуатации линейно-кабельных сооружений» (Санкт-Петербург, 2011), Международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2012–2013).

Достоверность исследований подтверждается корректностью применяемых методов исследования и обоснованным использованием результатов из различных предметных областей; отсутствием противоречия результатов диссертационной работы и сделанных на их основании выводов известным научным данным, положительными результатами опытной эксплуатации разработанной методики в организациях телекоммуникационной отрасли.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 11 работах, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации составляет 193 страниц с приложениями, в том числе 27 рисунков и 64 таблицы. Список литературы содержит 71 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и основные задачи исследования, научная новизна и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ методов построения сетей ШПД на основе технологии PON, рассмотрены особенности применения общих положений теории надежности для анализа PON.

Проанализированы достоинства и недостатки различных методов построения PON. Проведен анализ элементной и технологической основы этих сетей. Из анализа следует, что на сегодняшний день существует множество различных модификаций сетей ШПД на основе технологии PON, однако все они строятся из ограниченного набора элементов, среди которых можно выделить следующие группы: кабели, оптические сплиттеры, разъемные соединения оптических волокон, механические соединения оптических волокон, сварные соединения оптических волокон.

Применительно к сетям ШПД, понятие «отказ» сформулировано как нарушение работоспособности услуг (сервисов), предоставляемых абонентам по средствам этой сети. В качестве критерия оценки отказа линии (ветви дерева) PON предложено превышение нормативных значений общих или возвратных потерь. При этом отказ является следствием физических и химических процессов, протекающих в материалах, из которых изготовлены элементы сети, что обусловлено стремлением вещества (системы) достичь состояния термодинамического равновесия. Отказы можно разделить на внезапные и постепенные.

К предполагаемым причинам постепенных отказов относятся:

температура, влажность и внутреннее напряжение в оптическом волокне.

Внезапные отказы происходят в результате внешних механических воздействий, которые, в свою очередь, зависят от условий среды, в которой эксплуатируется сеть. Анализ статистических данных показал, что основными причинам внезапных отказов являются: производство работ третьими лицами, вандализм, природные катаклизмы. На рисунке 1 приведена диаграмма, иллюстрирующая процентное соотношение отказов, произошедших по указанным причинам.

Расчет показателей надежности физического канала PON целесообразно осуществлять в разрезе линии – структурной единицы сети. При этом линия является сложной системой, состоящей из восстанавливаемых и не восстанавливаемых элементов. В заключительном разделе параграфа рассмотрены вопросы расчета показателей надежности линии, в том числе с учетом возможного резервирования отдельных её элементов.

Рисунок 1 – Причины внезапных отказов физического канала PON Вторая глава посвящена вопросам прогнозирования постепенных отказов в PON.

Рассмотрены постепенные отказы оптического кабеля. Приведены факторы, способствующие разрушению оптических волокон. Проведен анализ нагрузок испытываемых оптическим кабелем при строительстве и эксплуатации сетей ШПД. Установлена взаимосвязь между нагрузками, испытываемыми кабелем и удлинением оптического волокна, содержащегося в нем. Для расчета срока разрыва оптического волокна (на основании данных об испытываемых кабелем механически нагрузках) можно воспользоваться выражением (1).

где T0 – наработка до разрушения, x – относительное удлинение оптического волокна (%).

Оценив наработку на отказ (время до обрыва оптического волокна под воздействием нагрузки) для кабельных участков при помощи выражения (1), можно рассчитать интенсивность отказов каждого кабельного участка линии:

где Tn – наработка на отказ кабельного участка n.

Для оценки изменения оптических параметров сплиттеров, механических соединителей и разъемных соединителей под воздействием температурного и влажностного факторов, проведены форсированные испытания по методу HAST. Оценить влияния температуры и влажности на скорость наступления постепенного отказа можно воспользовавшись выражением Н. Синнадурай (3).

где t1 и t2 – время работы до наступления отказа при температуре T1,2 (Кельвин) и относительной влажности RH1,2 соответственно, k – постоянная Больцмана (эВ/К), ЕА – энергия активации (эВ), Х – коэффициент влияния влажности.

Анализ полученных в ходе эксперимента данных позволил предположить, что причинами ухудшения параметров сплиттера в процессе эксплуатации являются: разюстировка чипа и волоконного блока, а также проникновение в область стыка частиц грязи, воды и воздуха, вследствие негерметичности корпуса сплиттера.

К предполагаемым причинам увеличения потерь в механическом соединителе можно отнести вытекание иммерсионного геля-заполнителя ввиду негерметичности корпуса.

К предполагаемым причинам изменения оптических характеристик разъемного соединения, произошедшего в процессе испытания, можно отнести эрозию поверхностей коннекторов в оптической розетке, в результате воздействия температуры, а также проникновение микрочастиц воды и пыли в область стыка оптических волокон, что может быть вызвано наличием зазоров в оптической розетке и отклонения размеров элементов.

Испытания сварного соединения не выявили изменения его параметров под воздействием форсированных условий.

Результаты форсированных испытаний позволили рассчитать значения EA и Х характеризующих соответственно влияние температуры и влажности на изменение оптических параметров исследованных элементов (табл. 1).

Таблица 1 – Расчетные значения энергии активации Зная значения EA и Х, воспользовавшись выражением (3), можно определить через какое время при заданных условиях эксплуатации параметры элемента выйдут за пределы установленных норм.

Абсолютная погрешность измерений общих потерь составила 0,22 дБ.

Абсолютная погрешность измерений коэффициента отражения составила 0,8 дБ.

Для идентификации наступления постепенного отказа линии необходимо провести совокупную оценку общих и возвратных потерь элементов линии. Для оценки общих потерь линии достаточно сложить значения общих потерь на каждом её элементе. Более сложной задачей является оценка возвратных потерь линии. Для их оценки, используется выражение (4).

где Р0 – мощность сигнала, вводимого в тракт; Ротр – суммарная мощность сигнала, возвращающегося к источнику.

Для оценки мощности сигнала, возвращающегося к источнику, целесообразно представить линию в виде последовательно соединенных N – элементов (рис. 2). При этом для каждого элемента известны общие потери AN (дБ) и коэффициент обратно отражаемого сигнала RN (дБ).

На первый элемент подается сигнал мощностью P0 Вт, тогда мощность сигнала отраженного к источнику от элемента 1 будет равна:

Мощность, выходящую с первого элемента (Р1) и поступающую на второй элемент, можно найти из выражения:

Мощность сигнала, отраженного от элемента 2 и вернувшаяся к источнику будет равна:

Мощность сигнала, поступающего на элемент 3:

Подставив Р1 получим:

Мощность сигнала выходящего с элемента N-1 и поступающего на элемент N:

Мощность сигнала отраженная от элемента N и вернувшаяся к источнику:

Подставив PN-1 получим:

Суммарная мощность сигнала отраженного от элементов тракта и вернувшегося к источнику:

Подставив Ротр в выражение (4), получим:

Выражение (13) позволяет оценить ORL без проведения измерений линии, основываясь на паспортных либо спрогнозированных оптических параметрах элементов линии.

Оценим диапазон, в котором будет находиться интенсивность отказов линии, вызванных нарушением нормативных значений общих и возвратных потерь, вследствие температурного и влажностного старения сплиттеров, механических и разъемных соединителей стар(t):

где Тмакс – максимальное значение наработки на отказ; Тмакс – минимальное значение наработки на отказ.

Интенсивность постепенных отказов линии общ(t) будет находиться в диапазоне:

где к(t) – интенсивность отказов кабельного сегмента сети.

Третья глава посвящена вопросам прогнозирования интенсивности внезапных отказов физического канала PON.

Примем, что интенсивность внезапных отказов линии PON является функцией от множества факторов внешнего воздействия среды, в которой эксплуатируются элементы сети. В таком случае задача прогнозирования интенсивности отказов сводится к аппроксимации этой функции. Для решения подобных задач успешно применяются искусственные нейронные сети.

К первичному набору исходных данных для обучения искусственных нейронных сетей отнесены: место установки элемента, плотность населения в районе функционирования сети, состояние коммуникаций в зоне охвата сети, состояние жилого фонда в зоне охвата сети, стойкость элементов сети к механическим воздействиям, климатические условия региона, в котором эксплуатируется сеть, уровень преступности в регионе, наличие конкурентов.

В качестве целевых показателей решено, основываясь на имеющихся статистических данных, установить классы надежности для каждого элемента пассивных оптических сетей. Таким образом, задача прогнозирования внезапных отказов элементов сети сводится к задаче классификации.

Исходные данные приведены к числовому виду и масштабированы, с целью обеспечить их нахождение в ограниченном числовом диапазоне. Для каждой группы элементов физического канала пассивной оптической сети выделены категории классификации, определенные диапазонами интенсивности внезапных отказов.

Искусственные нейронные сети для прогнозирования интенсивности внезапных отказов элементов физического канала пассивных оптических сетей содержат три уровня нейронов: входной, скрытый (ассоциативный), выходной (реагирующий). Входные узлы подают воздействие в сеть, внутренние и выходные узлы осуществляют расчет реакции сети на поступившее воздействие. Количество нейронов входного уровня определяется количеством и формой представления исходных данных, количество нейронов выходного уровня соответствует количеству категорий классификации. Количество нейронов внутреннего слоя определяется опытным путем в процессе моделирования искусственной нейронной сети, однако в соответствии с теоремой Колмогорова, каждая непрерывная функция n – переменных, заданная на единичном кубе n-мерного пространства представима в виде:

где функции hq(u) непрерывны, а функции qp(xp), непрерывны и не зависят от выбора функции f. В связи с чем для аппроксимации функции зависимости интенсивности отказов элемента от исходных данных необходимо, чтобы количество нейронов скрытого слоя было не менее 2n+1, где n – количество нейронов входного уровня.

Определение целевой категории, характеризующей прогнозируемую интенсивность отказов элемента, осуществляется на основе конкуренции между нейронами выходного уровня. При решении ряда практических задач, востребованным является представление результата в вероятностной форме (17). Применительно к решаемой задаче вероятность соответствия объекта исследования к каждой целевой категории k классификации можно определить из выражения:

где оk – выходное значение нейрона (нейрон выходного слоя) соответствующего целевой категории классификации k. Таким образом, результат решения задачи классификации при помощи искусственных нейронных сетей можно представить в вероятностном виде: объект относится к категории k с вероятностью Pk.

Моделирование и обучение искусственных нейронных сетей осуществлялось в программной среде STATISTICA 10. При обучении использовались наиболее распространенные функции активации:

гиперболический тангенс, логистическая, софтмакс, линейная, экспоненциальная, единичная сумма, синус. Непосредственно обучение осуществлялось с применением следующих методов: обратное распространение ошибки, метод Левенберга-Маркара, метод сопряженных градиентов, КвазиНьютоновский метод, обучение Кохонена, обобщенно-регрессионный метод, метод радиальной выборки. Результаты первичного обучения представлены на рисунке 3.

Процент ошибки при прогнозировании Разъемный соединитель Рисунок 3 – Результаты первичного обучения нейронных сетей В результате первоначального обучения было выявлено, что влияние некоторых факторов незначительно, весовые коэффициенты связей от них в процессе обучения стремились к нулю. Они были исключены из обучающей выборки. Также из набора исходных данных были исключены значения, которые существенно удалены от области значений, характерных для соответствующей им категории классификации, после чего проведено повторное обучение сети. Результаты повторного обучения на рисунке 4.

Ошибка в работе обученных сетей уменьшилась. Этот факт можно объяснить большой зашумленностью первоначальным набором исходных данных и низкой достоверностью исключенных факторов. Полученные результаты свидетельствуют о приемлемом качестве работы методики.

Рисунок 4 – Результаты повторного обучения нейронных сетей Категории классификации для каждого элемента пассивных оптических сетей приведены в таблице 2.

Разъемный соединитель Сварное соединение Топологии искусственных нейронных сетей представлены в таблице 3.

Количество нейронов Количество нейронов Количество нейронов (исходные данные) (ассоциативный слой) (реагирующий слой) Механический соединитель соединитель В качестве функции активации использована логистическая функция (18).

Для слабых сигналов функция имеет сильный наклон, дающий большое усиление. Когда величина сигнала становится больше, усиление падает. Таким образом, большие сигналы воспринимаются сетью без насыщения, а слабые сигналы проходят по сети без чрезмерного ослабления.

Обучение искусственных нейронных сетей осуществлялось методом обратного распространения ошибки. Функция ошибки вычислялась из выражения (19).

где k – номера нейронов выходного уровня; tk – правильные значения нейронов выходного уровня; ok – значения нейронов выходного уровня.

Задача обучения заключалась в получении стабильного, низкого уровня величины ошибки. Эта задача решена при помощи подстройки коэффициентов передачи между нейронами, посредством градиентного спуска. Чтобы достигнуть минимума ошибки необходимо двигаться в сторону, противоположную градиенту, то есть на основании каждой обучающей пары (воздействие – реакция) добавлять к каждому коэффициенту передачи поправку wi,j (где i и j нейроны), которая вычисляется из выражения (20).

где 01 – множитель, задающий скорость изменения коэффициентов передачи между нейронами; – поправка, вычисленная для нейрона j; xi – сигнал, поступающий с нейрона i на нейрон j.

При этом для нейрона выходного уровня:

для внутренних нейронов сети:

где tk – правильные значения нейронов выходного уровня; ok – значения нейронов выходного уровня.

Четвертая глава посвящена вопросам консолидированной оценки интенсивности отказов линии пассивной оптической сети на основании результатов прогнозирования постепенных и внезапных отказов, а также вопросам практического использования разработанной методики.

Суммарная интенсивность отказов линии будет выражена в виде некоторого диапазона. Для определения границ этого диапазона необходимо оценить диапазон интенсивности внезапных отказов линии, после чего прибавить к нижней и верхней границе диапазона внезапных отказов линии величину постепенных отказов.

В общем виде интенсивность отказов сегмента сети можно вычислить при помощи выражения:

где M – элементы сети; i – интенсивность отказов элемента i; Ni – количество абонентов, подключенных через элемент i.

Одним из основных способов повышения надежности является резервирование элементов. Затраты оператора на устранение последствий отказов зарезервированных элементов S ВО1 можно записать:

где S ПРЭ – затраты на подключение резервного элемента взамен отказавшего;

SСР – затраты вызванные созданием резервных элементов (включают стоимость резервных элементов, стоимость работ по монтажу резервных элементов, стоимость работ по обслуживанию резервных элементов и т. д.); SОТК 1 – затраты, понесенные оператором в результате непредоставления услуг вызванного отказом зарезервированного элемента; – интенсивность отказов элемента.

незарезервированного S ВО 2, можно записать:

где S Р – затраты оператора на восстановление линии после отказа (ремонт, либо замена отказавшего элемента); S ОТК 2 – затраты понесенные оператором в результате не предоставления услуг вызванного отказами элемента; – интенсивность отказов элемента.

Резервирование элемента можно считать целесообразным если:

Оценим затраты на эксплуатацию отдельного элемента, с учетом данных о надежности (19).

где – интенсивность отказов анализируемогоэлемента; Sпр – финансовые потери оператора, нормированные на единицу времени неработоспособного состояния элемента; Т1 – время простоя сети вследствие отказа элемента; Sрем – стоимость ремонта (либо замены) элемента; Sэл – стоимость элемента (включая работы по его монтажу).

Рассчитав стоимость эксплуатации для различных проектных решений, можно определить наиболее оптимальное (с наименьшей стоимостью эксплуатации).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все поставленные в рамках диссертационной работы задачи решены, а цель достигнута. Основными результатами работы являются:

модель расчета возвратных потерь линии PON, позволяющая оценить величину возвратных потерь без проведения измерений линии;

алгоритм расчета наработки на отказ кабельного сегмента PON на основании данных о механических нагрузках, испытываемых кабелем;

методика прогнозирования постепенных отказов физического канала PON;

разработанные модели искусственных нейронных сетей, которые позволяют с высокой достоверностью прогнозировать интенсивность внезапных отказов элементов физического канала PON на основе данных об условиях, в которых эти элементы эксплуатируются.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пирмагомедов, Р. Я. Надежность пассивных оптических сетей.

Оптические сплиттеры / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Электросвязь. – 2012. – № 4. – С. 25–27 (из перечня ВАК).

2. Пирмагомедов, Р. Я. Надежность сегментов сети доступа и характеристики волоконно-оптического кабеля / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Информатизация и связь. – 2012. – № 9. – С. 26–29 (из перечня ВАК).

3. Пирмагомедов, Р. Я. Надежность пассивных оптических сетей.

Возвратные потери / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Естественные и технические науки. – 2013. – № 1 (63). – С. 233–237 (из перечня ВАК).

4. Пирмагомедов, Р. Я. Вопрос надежности пассивных оптических сетей / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин// 63–я научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов:

материалы. Ч. 2. – СПб. : ГОУВПО СПбГУТ, 2011. – С. 27–28.

5. Пирмагомедов, Р. Я. Надежность сетей абонентского доступа на базе технологии PON (причины отказов сплиттеров) / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Международная конференция «Современные технологии проектирования, строительства и эксплуатации линейно-кабельных сооружений»: сборник трудов. – СПб. : ООО «Техника связи», 2011. – С.11–14.

6. Пирмагомедов, Р. Я. Методы тестирования структур PON / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании»: материалы конференции. – СПб. : СПбГУТ, 2012. – С. 247–248.

7. Пирмагомедов, Р. Я. Оценка бюджета потерь / Р. Я. Пирмагомедов, Б. К. Никитин // Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании»:. – СПб. : СПбГУТ, 2012. – С. 248–249.

8. Пирмагомедов, Р. Я. Общие положения теории надежности и особенности ее применения для анализа пассивных оптических сетей / Р. Я. Пирмагомедов // II-я Международная научно-техническая и научнометодическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании»: материалы конференции. – СПб. : СПбГУТ, 2013. – С. 773-778.

9. Пирмагомедов, Р. Я. О повышении эффективности процесса обслуживания сетей связи // Современные научные исследования и инновации. – 2013. – № 10. – С. 80–82.

10. Пирмагомедов, Р. Я. О применении нейросетевых методов для прогнозирования показателей надежности физического канала пассивных оптических сетей / Р. Я. Пирмагомедов // Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием «Надежность функционирования и информационная безопасность телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта»: материалы. – Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2013. – С. 209–216.

11. Пирмагомедов, Р. Я. Прогнозирование интенсивности отказов физического канала пассивных оптических сетей [Электронный ресурс] / Р. Я. Пирмагомедов // Портал научно-практических публикаций. – URL:

http://portalnp.ru/2014/01/1739.

Отпечатано в СПбГУТ, 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки,

 
Похожие работы:

«СОДЕРЖАНИЕ 1. Пояснительная записка.. 3 1.1. Введение.. 3 1.2. Цель и задачи преподавания учебной дисциплины. 4 1.3. Учебный план по дисциплине Лесная таксация. 4 1.4. Место дисциплины в учебном процессе. 5 1.5. Требования к знаниям, умениям и владениям. 5 2. Перечень и содержание разделов (модулей), тематический план учебной дисциплины Лесная таксация (аудиторная работа – лекции). 7 2.1. Раздел Лесная таксация.. 7 2.2. Раздел Лесоустройство.. 9 3. Содержание лабораторных и практических работ....»

«Д. Серікбаев атындаы Шыыс азастан мемлекеттік техникалы университеті Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева ылыми кітапхана Научная библиотека ылыми - библиографиялы блім Научно - библиографический отдел Геодезия, жерге орналастыру жне кадастр (Кµрсеткіш) Геодезия, землеустройство и кадастр (Указатель) скемен 2014 ж. Усть-Каменогорск 2014 г. Геодезия, жерге орналастыру жне кадастр мамандыы бойынша, кафедра кніне арналан. Бл крсеткішті Д. Серікбаев...»

«LADA KALINA СЕДАН • ХЭТЧБЕК • УНИВЕРСАЛ ДВИГАТЕЛИ 1,4i И 1,6i • Эксплуатация • Обслуживание • Ремонт Москва УДК 629.114.6.004.5 Практическое пособие ББК 39.808 A18 А В Т О М О Б И Л И LADA KALINA 35014 ДВИГАТЕЛЯМИ с 1117, 1118, 1119 1,4i и 1,6i ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ОБСЛУЖИВАНИЕ, РЕМОНТ Игорь Семёнов Заведующий редакцией Роман Солдатов Ведущий редактор Максим Курланов Технический консультант Юрий Щербина Технический отдел: Владимир Ефтодий Николай Майоров Фотографы: Николай Калиновский Алексей Поляков...»

«государственный ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ Промышленный и технологический форсайт Российской Федерации на долгосрочную перспективу Компьютерный инжиниринг Москва – Санкт-Петербург 2012 Компьютерный инжиниринг: серия докладов (зеленых книг) в рамках проекта Промышленный и технологический форсайт Российской Федерации/ Боровков А.И., Бурдаков С.Ф., Клявин О.И., Мельникова М.П., Михайлов А.А., Немов А.С., Пальмов В.А., Силина Е.Н.; Фонд Центр стратегических разработок Северо-Запад, Федеральное государственное...»

«Созидание личной молитвенной жизни. Советы Роберта Хенсона. Молитва – сила №1 Содержание: 1. Происхождение молитвы 2. Разверзлись все источники великой бездны 3. Земля святая 4. Молитвы не уходят в никуда 5. Изменение решения Бога через молитву, часть I 6. Изменение решения Бога через молитву, часть II 7. Иисус преподносит Библейское учение о молитве 8. Молитвенные нужды Иисуса 9. Молитва, одерживающая победу, часть I 10. Молитва, одерживающая победу, часть II 11. Молитва, одерживающая победу,...»

«MultiSync EA244WMi Руководство пользователя Алфавитный указатель Предупреждение, Внимание Информация о регистрации Рекомендации по эксплуатации Содержимое Краткое руководство по началу работы Органы управления Технические характеристики Характеристики Устранение неисправностей Функция Автояркость ControlSync Дисплеи, сертифицированные TCO 6 Информация производителя о потребляемой энергии и утилизации ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВО ИЗБЕЖАНИЕ ВОЗГОРАНИЯ ИЛИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ НЕ ПОДВЕРГ АЙТЕ...»

«Государственный комитет СССР по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и горному надзору (Г осгортехнадзор СССР) УТВЕРЖДЕНЫ СОГЛАСОВАНЫ с ВЦСПС Госгортехнадзором СССР 12 ноября 1987 г. 27 ноября 1987 г. УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Обязательны для всех министерств, ведомств, предприятий и организаций МОСКВА НЕДРА ББК 33. П УДК 621.642.3.013.8-98.658.382. Р ед акци о нн ая к о м и с с и я : Зубенко В.М. (председатель), Тихомиров А.А....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Институт архитектуры и дизайна Алтайский краевой общественный Фонд Алтай — 21 век ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА ЭКОТЕХНОЛОГИИ, ЭКООБРАЗОВАНИЕ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОЗНАНИЕ МАТЕРИАЛЫ ВЫЕЗДНЫХ СЛУШАНИЙ ОБЩЕСТВЕННОЙ ПАЛАТЫ РФ, МЕЖДУНАРОДНОГО КООРДИНАЦИОННОГО СОВЕТА НАШ...»

«Иван Антонович Ефремов Лезвие бритвы От автора Роман Лезвие бритвы можно назвать экспериментальным в попытке отражения науки в жизни. За исключением трех фантастических допущений научная канва романа не содержит ничего невозможного при современном уровне познания, и он не может быть назван научно-фантастическим в узком смысле. Цель романа — показать особенное значение познания психологической сущности человека в настоящее время для подготовки научной базы воспитания людей коммунистического...»

«Открытое акционерное общество Всероссийский научно - исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева УТВЕРЖДАЮ: Научный руководитель – первый заместитель генерального директора, д. т. н. В. Б. Глаговский 2013 г. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ по государственному контракту № 22-ФБ/4-439-1669 от 13.08.2013 г. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ПРАВИЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И БЛАГОУСТРОЙСТВА КУЙБЫШЕВСКОГО, САРАТОВСКОГО, ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ Этап Проведение акваториального районирования...»

«УДК 332.62:004.9(476)(075.8) ББК 65.223с51(4Беи)я73-2 Г95 Печатается по решению Редакционно-издательского совета Белорусского государственного университета Р е ц е н з е н т ы: зам. директора по информационным технологиям и ресурсам НИИРУП Институт прикладных программных систем кандидат технических наук С. А. Шавров; главный специалист научно-проектного республиканского унитарного предприятия БЕЛНИИПГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА В. И. Быль;...»

«ГОСТ Р ИСО 8420 (Проект, первая редакция) Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТ Р ИСО 8420 СТАНДАРТ (Проект, РОССИЙСКОЙ первая редакция) ФЕДЕРАЦИИ Животные и растительные жиры и масла Определение содержания полярных соединений ISO 8420:2002(E) Animal and vegetable fats and oils —Determination of content of polar compounds (IDT) Настоящий проект стандарта не подлежит применению до его утверждения Москва Стандартинформ ГОСТ Р ИСО (Проект, первая...»

«Бюллетени новых поступлений – Июль 2013 г. 1 А 17 Аткиссон Алан. А 923 Как устойчивое развитие может изменить мир: пер. с англ. / Аткиссон Алан; под ред. Н.П. Тарасовой. - Москва: БИНОМ.Лаборатория знаний, 2012. - 455с. - Парал. тит. л. - ISBN 978-5-9963-0736-4 (в пер.) : 369-60р. 2 Б Родионов Борис Устинович. Р 605 Наперегонки со смертью / Родионов Борис Устинович. - Москва: БИНОМ.Лаборатория знаний, 2012. - 272с.: ил. - ISBN 978-5-9963-0564-3 (в пер.) : 224р. 3 В1 Штейнгауз Гуго Дионисий. Ш...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный горный университет (ФГБОУ ВПО УГГУ) Рассмотрено и принято УТВЕРЖДАЮ: на заседании Ученого совета Ректор ФГБОУ ВПО УГГУ ФГБОУ ВПО УГГУ Н.П.Косарев от 28 марта 2014 г. 4 апреля 2014 г. Протокол № 7 ОТЧЕТ о результатах самообследования федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Уральский...»

«ПРЕДИСЛОВИЕ Бюллетень новых поступлений информирует читателей о новых книгах, которые поступили в отделы библиотеки. Размещение материала в бюллетене – тематическое, внутри раздела – в алфавитном порядке. С правой стороны описания книги указывается сигл отдела библиотеки, получившего книгу. Расшифровка сиглов отделов библиотеки: АБ – абонемент ДТ – отдел детской литературы ИН – сектор иностранной литературы ИС – отдел литературы по искусству КР – отдел краеведческой литературы и библиографии КХ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Методическое объединение вузовских библиотек Уральской зоны Зональная научная библиотека ГОУ Уральского государственного технического университета - УПИ Библиотеки вузов Урала: проблемы и опыт работы Научно-практический сборник Выпуск 1 Екатеринбург 2002 УДК 025 ББК Ч73 Б 59 Отв. за выпуск Г.С. Щербинина Б59 Библиотеки вузов Урала: проблемы и опыт работы: Науч.практ. сб. / Сост. Г.С. Щербинина; Под ред. Г.Ю. Кудряшовой. – Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ,...»

«В.В. Липаев. Экономика производства программных продуктов 2 Институт системного программирования Российской академии наук В.В. Липаев ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ Издание второе СИНТЕГ® Москва - 2011 Оглавление 3 УДК 004.41(075.8) ББК 32.973.26-018я73 Л61 Липаев В.В. Экономика производства программных продуктов. Издание второе - М.: СИНТЕГ, 2011. - 358 с. В монографии представлены основы экономики производства сложных программных продуктов высокого качества, которые базируются...»

«Серия: Учебник НГТУ В.В.КРЮКОВ Философия Новосибирск 2006 ББК 87я73 ФБ 561 Работа подготовлена на кафедре философии НГТУ Ф 561 Крюков В.В. Философия: Учебник для студентов технических ВУЗов.Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.Текст учебника составлен на основании ТРЕБОВАНИЙ (ФЕДЕРАЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ) к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки БАКАЛАВРА и ДИПЛОМИРОВАННОГО СПЕЦИАЛИСТА по циклу Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины в государственных образовательных...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ НАСАО /апрель 2014/ ВЫПУСК № 10 СОДЕРЖАНИЕ: НОВОСТИ НАСАО _ 2 НОВОСТИ АТОМНОЙ ОТРАСЛИ В РОССИИ _ 07 НОВОСТИ АТОМНОЙ ОТРАСЛИ В МИРЕ _ 16 ОБ ИЗДАНИИ _ 40 апрель 2014 СТАТЬИ: НОВОСТИ НАСАО Повторная страховая инспекция на АЭС Хартлпул, Великобритания 21-22 января 2014 года была проведена повторная страховая инспекция на АЭС Хартлпул (Hartlepool NPS), расположенной в Великобритании на побережье Северного моря на северо-востоке Англии. В инспекции принял...»

«Пояснительная записка 1. Общие положения План государственной стандартизации на 2009 год (далее План) сформирован на основе Программы разработки технических регламентов Республики Беларусь на период до 2010 года, предложений республиканских органов государственного управления, технических комитетов по стандартизации, головных и базовых организаций по стандартизации и других заинтересованных субъектов технического нормирования и стандартизации, а также на основе межгосударственных программ...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.