Оптимізація структур і управління веденими пристроями синхронізації телекомунікаційних мереж

Експериментальні дослідження групи модулів високоефективних ВПС показали відповідність даного устаткування технічним вимогам по величині фазового тремтіння (у межах 8 нс, що не перевищує задану величину 0,02 EI) і зсувові стробімпульсів на ±15 нс при зміні тактової частоти ТГ у межах 2048000±120 Гц. Комплекси цифрових РРСП “Радан-2хЕ1”, що експлуатуються на діючих мережах Дніпропетровської області, забезпечують переміщення сигналів цифрових потоків Е1 при рівні сигналу на вході приймача до мінус 99 дБВт і впливі дестабілізуючих факторів.

Розробки і дослідження здійснені при виконанні НДДКР за замовленням НП “Телеком-Сервис” відповідно до “Концепції розвитку зв'язку України до 2010 року”.

Для дослідження характеристик базового блоку (ББ) ієрархічного управління ФСПЧ ТКМ використовувалися вимірювальні сигнали, які переміщаються по реальному лінійному тракту, що дозволяє оцінити працездатність розробленого пристрою при включенні його на діючій цифровій мережі ДПМ ВАТ “Укртелеком” і перевірити відповідність вимірюваних характеристик маскам, що стандартизовані міжнародними рекомендаціями і стандартами.

Схема вимірювань виділеного ВПС для випадку організації мережної синхронізації з використанням у якості ПЕЗГ єдиного територіально розподіленого первинного цезієвого джерела (ЄТРПЦД) приведена на рис. 3. Результати виміру при підключенні ББ ФСПЧ до устаткування діючої цифрової мережі ДПС ВАТ “Укртелеком” (мультиплексор і обладнання SEC фірми Nortel) та обчислення максимального відхилення часових інтервалів МВЧІ і девіації часових інтервалів ДЧІ представлені на рис.11, порівнюючи які з заданими нормами стандарту ETS 300 462-5 можна зробити висновок про відповідність даних показників нормам.

Здійснено ряд практичних досліджень оптимальних по наношвидкодії ФСПЧ із малим кроком перебудови, високою стабільністю і мінімальної тривалість перехідних процесів, результати яких відбиті в звітах по НДР.

Аналіз отриманих результатів вимірів ФСПЧ із малим кроком перебудови, високою стабільністю і мінімальної тривалість перехідних процесів, показує на можливість їхнього комерційного застосування, а також використання в системах спеціального призначення.

Рис. 3 Схема вимірювань виділеного ВПС для випадку організації мережної синхронізації з використанням у якості ПЕЗГ єдиного територіально розподіленого первинного цезієвого джерела

Рис. 4 Результати обчислень МВЧІ і ДЧІ при підключенні ББ ФСПЧ до діючого обладнання фірми Nortel

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі вирішена наукова проблема дослідження ВПС телекомунікаційних мереж, результатами якого є встановлені основні фундаментальні закономірності та розв'язані прикладні задачі розробки ведених пристроїв синхронізації, що мають важливе значення в галузі технічних наук.

У роботі вперше отримані наступні результати:

1. Проведено порівняльний аналіз відомих принципів побудови ВПС телекомунікаційних і інших систем, що дало можливість науково обґрунтувати актуальність поставленої проблеми дисертаційної роботи й розробити нову класифікацію систем управління (Р-системи), яка ґрунтується на наявності в об'єктів ознак періодичних змін параметрів і змінних.

2. Проведено аналіз та встановлено властивості управляючих дій сучасних ВПС телекомунікацій, що дозволило визначити їх як новий об'єкт дослідження.

3. На основі векторного методу синтезу розроблено ряд оригінальних ЦФПУД пристроїв синхронізації, які захищені авторськими свідоцтвами, патентами на винаходи.

4. Введено визначення спрощення загального матричного диференціального рівняння, яке описує поведінку Р-систем, що забезпечує оптимізацію їхніх структур за критерієм складності.

5. Визначено оригінальні матриці лінійного перетворення неоднорідних диференційних рівнянь до коагульованої форми, які ототожнюють, в залежності елементів їх власних значень, математичні моделі Р-систем з періодичними управляючими діями.

6. Розроблено і впроваджено аналітичний метод аналізу і синтезу оптимальних по наношвидкодії ВПС телекомунікацій з періодичними задаючими, управляючими діями та величинами, якими управляють на базі застосування принципу максимуму акад. Л.С.Понтрягіна; встановлені основні математичні співвідношення, які визначають оптимальні алгоритми управління і дозволяють розрахувати всі показники динаміки систем, а також дозволяють знайти структуру фазових траєкторій ВПС, які мають n інтервалів управління; виконано синтез наношвидкодіючих ведених пристроїв синхронізації з УФД зі зменшеною в 1,5 - 3 рази тривалістю перехідних процесів.

7. Розроблено новий метод оптимізації структур і ієрархічного управління ФСПЧ телекомунікаційних мереж, що на відміну від відомих дозволяє виробити єдину методологію побудови і єдину технологію функціонування високоефективних синтезаторів частот, обумовлених необхідними значеннями показників якості їхньої роботи.

8. Запропоновані та реалізовані шляхи підвищення стабільності і точності частоти за рахунок реалізації опорного рівня ФСПЧ на основі використання розробленого базового блоку, що синхронізується від ПЕЗГ, використовуючи тракти переміщення синхросигналів первинних телекомунікаційних мереж, за принципом примусової ієрархічної синхронізації з можливістю роботи в автономному режимі у випадку деградації синхронізуючого сигналу.

9. Виготовлено та проведено експериментальні дослідження лабораторного макету наношвидкодіючого з двома кільцями управління дворівневого ФСПЧ і базового блоку з мікропроцесорним управлінням, що мають технічні характеристики, які задовольняють європейському стандарту ETS 300 462.

10. Розроблений, реалізований і впроваджений комплекс технічних засобів частотно-часового забезпечення телекомунікаційних мереж:

- модернізовані комплекси діючих РРСП “Радан-2”, у які імплементовано модулі високоефективних ВПС, розроблених на основі вперше запропонованого методу оптимізації по наношвидкодії, що забезпечує збільшення швидкості передачі інформації в дуплексному стволі в два рази без зміни плану частот;

- промислово виготовлені високоефективні ВПС обладнання взаємозв'язку другого покоління (серії ОЦФ-20) аналогових РРСП “КУРС-8-ОУ”, “РАДУГА” і цифрових систем передачі;

- швидкодіючі формувачі сітки прецизійних частот з двома кільцями регулювання та дворівневими ВПС цифрових мереж мобільного зв'язку, які розроблені на підставі запропонованого методу оптимізації структур і ієрархічного управління, а також базовий блок з мікропроцесорним управлінням (оригінальні рішення захищені авторськими свідоцтвами, патентами на винаходи), що синхронізується від ПЕЗГ використовуючи тракти переміщення синхросигналів первинних телекомунікаційних мереж.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Тактовая синхронизация в интегральных цифровых сетях электросвязи / В.И. Борщ, В.П. Гайдар, В.В. Коваль, И.П. Лесовой. - К.: Наукова думка, 1998. - 202 с.

2. Иерархические формирователи сетки частот сетей телекоммуникаций / Борщ В.И., Донец В.А., Коваль В.В., Михайлов Н.К., Туманов Ю.Г. / Под ред. В.И. Борща. - К.: Наукова думка, 2001. - 212 с.

3. Оптимизация структур больших систем / Борщ В.И., Донец В.А., Коваль В.В., Лейбзон А.Я., Лесовой И.П. / Под ред. В.И. Борща. - К.: Наукова думка, 2001. - 193 с.

4. Терминальное оборудование цифровых сетей электросвязи с интеграцией служб / Борщ В.И., Вивчарюк А.В., Донец В.А., Коваль В.В., Лесовой И.П., Орленко Н.П. - К.: Наукова думка, 1999. - 320 с.

5. Борщ В.И., Вивчарюк А.В., Коваль В.В. Р-системы - научное направление разработки и исследования средств автоматики систем и сетей связи // Информатика и связь. - 1996. - №1. - С. 151-161.

6. Борщ В.І., Коваль В.В., Костік Б.Я., Михайлов М.К. Проблеми побудови мереж синхронізації інформатизаційних інфраструктур на національному, європейському і глобальному рівнях // Праці УНДІРТ. - 2003. - № 4(36). - С. 24-30.

7. В.І. Борщ, В.В. Карлаш С.Д., Коваль, Є.І. Коршун, Б.Я. Костік, Ю.Г. Туманов. Проблеми побудови єдиної національної мережі синхронізації України // Зв'язок. - 2004. - №6(50). - С. 15-19.

8. Борщ В.И., Коваль В.В., Михайлов Н.К., Нетудыхата Л.И. Службы, услуги и виды обслуживания в интегральных информационных сетях и информационных инфраструктурах // Праці УНДІРТ. - 2002. - №3(31). - С. 80-89.

9. Коваль В.В. Тактовая синхронизация интегральной цифровой сети связи Украины // Наукові праці УДАЗ ім. О.С. Попова. - 1999. - №1. - С. 67-73.

10. Карлаш С.Д, Коваль В.В., Коршун Є.І., Костік Б.Я. Оптимальні за швидкодією періодичні управління веденими пристроями синхронізації з фазовим автопідстроюванням частоти // Вісник Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій. - 2004. - Т.2, № 3. - С. 151-156.

11. В.І. Борщ, С.Д., Карлаш, В.В., Коваль, Є.І. Коршун, Б.Я. Костік. Синтез оптимальних за швидкодією періодичних управлінь веденими пристроями синхронізації // Электроника и связь. - 2004. - №23. - С. 42-48.

12. Борщ В.І., Коваль В.В., Костік Б.Я., Туманов Ю.Г. Оптимальне за швидкодією періодичне управління коливальним об'єктом // Наукові праці ОНАЗ. - 2004. - №1. - С. 16-21.

13. Борщ В.И., Коваль В.В., Туманов Ю.Г., Коршун Е.И. Замкнутые кривые предельных циклов оптимальных по быстродействию объектов с периодическим по фазовой координате управляющим воздействием // Радиотехника. - 2005. - Вып.142. - С. 73-79.

14. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. Замкнутые кривые предельных циклов, оптимальных по быстродействию систем // Праці УНДІРТ. - 2002. - №4(32). - С. 63-65.

15. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. Колебания в оптимальных по быстродействию системах радиоавтоматики // Радиотехника. - 2002. - Вып. 128. - С. 219-225.

16. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. Анализ характера переходных процессов в системах с колебательным объектом управления методом “веера секущих” // Вісник Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій. - 2003. - Т.1, № 1. - С. 23-26.

17. Борщ В.І., Коваль В.В., Шавловский А.В., Шеремет І.Г. Еквівалентне перетворення і оптимізація за наношвидкодією управління веденими тактовими генераторами синхронізації телекомунікаційних мереж з фазовим автопідстроюванням частоти // Праці УНДІРТ. - 2006. - №3(47). - С. 94-101.

18. Борщ В.І., Коваль В.В., Нетудихата Л.І. Оптимальне за швидкодією управління об'єктами з двома сталими часу // Радиотехника. - 2004. - Вып. 136. - С. 109-114.

19. Борщ В.І., Карлаш В.Д., Коваль В.В., Коршун Є.І., Костік Б.Я., Туманов Ю.Г. Оптимальне за швидкодією управління веденим пристроєм синхронізації телекомунікаційних мереж з інтегрально-диференційним фільтром нижніх частот систем фазового автопідстроювання частоти // Збірник наукових праць Інституту проблеми моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. - 2003. - Вип.22. - С. 120-134.

20. Борщ В.І., Коваль В.В, Костік Б.Я., Коршун Є.І., Туманов Ю.Г. Теоретичне рішення проблеми управління в оптимальних за швидкодією ведених пристроях синхронізації з фазовим автопідстроюванням частоти // Праці УНДІРТ. - 2004. - № 1(37). - С. 40-46

21. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. Особенности решения задачи оптимального по быстродействию управления объектов со статическими режимами работы // Праці УНДІРТ. - 2003. - №2(34). - С. 114-116.

22. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. Графоаналитический метод построения оптимальных по быстродействию режимов переходных процессов в системах фазовой автоподстройки частоты // Вісник Національного Університету “Львівська політехніка” “Комп'ютерні системи проектування. Теорія і практика”. - 2004. - № 501. - С. 118-128.

23. Борщ В.І., Карлаш С.Д., Коваль В.В., Коршун Е.І., Костік Б.Я., Туманов Ю.Г. Алгоритм побудови топологічної структури фазових площин оптимальних за швидкодією веденими пристроями синхронізації телекомунікаційних мереж // Праці УНДІРТ. - 2004. - №2(38). - С. 68-73.

24. Борщ В.І., Коваль В.В., Михайлов М.К., Нетудихата Л.І. Ієрархічні формувачі сітки частот мереж телекомунікацій // Вісник Національного Університету “Львівська політехніка” “Радіоелектроніка та телекомунікації”. - 2002. - №443. - С. 45-56.

25. Борщ В.И, Коваль В.В., Туманов Ю.Г. Алгоритмизация и оптимизация управления формированием сетки частот // Праці УНДІРТ. - 2000. - № 1 (21). - С. 22-28.

26. Борщ В.И., Коваль В.В., Туманов Ю.Г. Топология оптимального по быстродействию формирователя сетки частот сетей электросвязи // Праці УНДІРТ. - 2001. - № 1(25). - С. 45-48.

27. Борщ В.И., Коваль В.В., Туманов Ю.Г. Синтез иерархического формирователя сетки частот сетей электросвязи стандарта GSM-900 // Наукові праці УДАЗ. - 2001. - №1. - С. 22-27.

28. Борщ В.И., Коваль В.В., Михайлов Н.К. Принцип построения иерархического управления формированием сетки частот сетей телекоммуникаций с использованием систем ФАПЧ // Праці УНДІРТ. - 2001. - №2(26). - С. 48-54.

29. Борщ В.І., Коваль В.В., Костік Б.Я. Експериментальні дослідження побічних спектральних складових на виході формувачів сітки частот // Зв'язок. - № 5(43) - 2003. - С. 35-36.

30. Борщ В.І., Коваль В.В., Коршун Є.І., Михайлов М.К. Теоретичні методи виділення тактових синхросигналів телекомунікаційних мереж // Вісник Національного Університету “Львівська політехніка” “Радіоелектроніка та телекомунікації”. - 2004. - № 512. - С. 135-144.

31. Борщ В.И., Коваль В.В., Али С. Помехоустойчивость структуры сетей тактовой синхронизации региональных цифровых сетей связи // Теория и практика систем синхронизации. - М.: Моск. ин-т радиотехники, электроники и автоматики. - 1992. - С. 76-87.

32. Борщ В.И., Вивчарюк А.В., Коваль В.В. Выделение тактового синхросигнала в радиорелейных системах передачи // Труды УНИИРТ. - 1995. - №1. - С. 36-41.

33. Борщ В.И., Вивчарюк А.В., Коваль В.В. Микропроцессорное управление в иерархической сети тактовой синхронизации интегральных цифровых сетей связи // Информатика и связь. - 1995. - С. 116-119.

34. Борщ В.И., Коваль В.В., Кудрявцев В.Ф., Твердохлеб В.И., Тимощук В.С. Цифровые волоконно-оптические межстанционные соединительные линии ГТС "Херсонтелеком" // Зв'язок. -- 1998. - №2(12). - С. 78.

35. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я., Туманов Ю.Г. Выделители тактового синхросигнала цифровых систем передачи и сетей электросвязи // Вісник УБЕНТЗ. - 1999. - № 8. - С. 42-47.

36. Борщ В.И., Коваль В.В., Туманов Ю.Г. Вероятность безотказной работы оборудования радиодоступа к стационарным сетям электросвязи // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2000. - № 5-6. - С. 29-31.

37. Борщ В.И., Донец В.А., Коваль В.В., Лесовой И.П. Вероятность безотказной работы - основной показатель технического состояния сетей электросвязи при их технической эксплуатации // Зв'язок. - 2000. - №3. - С. 60-61.

38. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я., Твердохлеб В.И., Туманов Ю.Г. Обеспечение и оценка надежности работы цифровых систем коммутации в процессе эксплуатации // Збірник наукових праць Інституту проблеми моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. - 2004. - Вип.26. - С. 6-13.

39. Борщ В.И., Коваль В.В., Нетудыхата Л.И. Модернизация сельской и пригородной связи с использованием радиодоступа на элементной базе фирмы Motorola и коммутационного оборудования С-32 // Матеріали міжнар. конф. “Радіотехнології у розвитку та модернізації сільського та приміського зв'язку”. - К.: ВАТ “Укртелеком”. - 2002. - С. 91-97.

40. Борщ В.И., Донец В.А., Коваль В.В. Тактовый генератор для синхронизации цифровых сетей электросвязи // Вісник УБЕНТЗ. - 2000. - № 1. - С. 79-85.

41. Дробик О.В., Коваль В.В., Костик Б.Я. Лабораторні та натурні експериментальні дослідження розроблених виділених пристроїв синхронізації інформаційних мереж і інфраструктур // Вісник УБЕНТЗ. - 2004. - № 1. - С. 85-92.

42. Борщ, В.И., Карлаш С.Д., Дробик А.В., Коваль В.В., Коршун Е.И., Костік Б.Я., Туманов Ю.Г. Теория и практика оптимальных по быстродействию периодических управлений ведомыми устройствами синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты информационных сетей и инфраструктур // Вісник УБЕНТЗ. - 2005. - №1. - С. 106-111.

43. Борщ, В.І., Коваль В.В. Магістральні пристрої синхронізації другого рівня інформаційних інфраструктур // Вісник УНДІЗ. - 2006. - №1. - С. 64-69.

44. Устройство для выделения тактового синхросигнала: А.с. 1298938 СССР, МКИ Н 04 L 7/02. / В.И. Борщ, В.Л. Веретенников, В.В. Коваль, В.В. Корниенко (СССР). - №3938539/24-09; Заявлено 23.07.85; Опубл. 23.03.87, Бюл. № 11. - 2 с.

45. Цифровой фазовый дискриминатор: А.с. 1425806 СССР, МКИ Н 03 D 3/04. / В.И. Борщ, В.В. Коваль, Е.М. Ряхин (СССР). №4210962/24-09; Заявлено 16.03.87;- Опубл. 23.09.88, Бюл. № 35. - 1 С.

46. Пат. 2033698 РФ, МКИ Н 04 L 7/02, H 04 B 3/04. Устройство для выделения тактового синхросигнала из многоуровневого цифрового сигнала электросвязи: Пат. 2033698 РФ, МКИ Н 04 L 7/02, H 04 B 3/04/ В.И. Борщ, В.В. Коваль, А.В. Вивчарюк, И.П. Лесовой (Украина); №5042984/09; Заявлено 21.05.92; - Опубл. 20.04.95, Бюл. № 11. - 2 с.

47. Устройство контроля импульсов тактовой частоты: А.с. 1378033 СССР, МКИ Н 03 К 5/19. / В.И. Борщ, В.Л. Веретенников, В.В. Коваль, В.В. Корниенко (СССР). - №4006094/24-21; Заявлено 10.01.88; Опубл. 29.02.88, Бюл. № 8. - 2 с.

48. Пат. №3081 Україна, МПК Н 03 D 3/04. Цифровий часовий дискримінатор: Пат. №3081 Україна, МПК Н 03 D 3/04 / В.В. Коваль, В.І. Борщ, К.В. Коваль, Б.Я. Костік, М.К. Михайлов (Україна). - №2004010217; Заявл. 12.01.04; Опубл. 15.10.04; Промислова власність, Бюл. №10. Розділ 5. - С. 70.

49. Пат. №3887 Україна, МПК Н 03 D 3/04. Асинхронний цифровий часовий дискримінатор: Пат. №3887 Україна, МПК Н 03 D 3/04 / В.І. Борщ, О.В. Дробик, В.В. Коваль, Є.І. Коршун, Б.Я. Костік, Ю.Г. Туманов (Україна). - №20040402805; Заявл. 16.04.04; Опубл. 15.12.2004; Промислова власність, Бюл. №12. Книга 1. Розділ 5. С. 123-124.

50. Коваль В.В. Тактовый генератор второго уровня для сетей синхронизации ЦСИС // Материалы I междунар. науч.-практ. конф. “Системы и средства передачи и обработки информации”. - Одесса: УГАС им. А.С. Попова. - 1997. - С. 15.

51. Коваль В.В., Костик Б.Я. Тактовая синхронизация сетей электросвязи (Проблемы и решения) // Труды III Междунар. науч.-практ. конф. "Системы и средства передачи и обработки информации". - Одесса: ОАО "Нептун", УГАС им. А.С. Попова. - 1999. - С. 44.

52. Коваль В.В. Микропроцессорный генератор системы тактовой синхронизации интегральной цифровой сети связи // Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. “Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации”. - Одесса. - 1986. - С. 139-140.

53. Коваль В.В. Микропроцессорный тактовый генератор цифровой сети связи // Труды II Междунар. науч.-практ. конф. "Системы и средства передачи и обработки информации". - Одесса: ОАО "Нептун", УГАС им. А.С. Попова. - 1998. - С. 154-156.

54. Коваль В.В., Костик Б.Я. Тактовая синхронизация в интегральных цифровых сетях электросвязи // Труды IV Междунар. науч.-техн. конф. по телекоммуникациям “НТК-Телеком-99”. - Одесса: УГАС им. А.С. Попова. - 1999. - С. 407-408.

55. Коваль В.В., Ярош Ю.Г. Нелинейные свойства оптимальных по быстродействию систем фазовой автоподстройки частоты // Труды VI Междунар. науч.-практ. конф. "Системы и средства передачи и обработки информации". - Одесса. - 2002. - С. 57-58.

56. Борщ В.И., Коваль В.В., Татарчук С. И. Модернизация РРСП “РАДАН-2” с целью получения потока Е1 // Сб. науч. трудов 1-го Международного радиоэлектронного Форума “Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития” (МРФ-2002). - Часть 1. - Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. - 2002. - С. 476-478.

57. Koval V.V, Makarenko G.V., Korchun E.I, Marchuk A.V, Tverdochlib V.I. Reliability of Access of Cellular Networks to Fixed Networks of Telecommunications (on an Example of a Mobile Radio Communication of the Standard GSM Alkatel-900) // Proc. International Conf “Modern problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science” (TCSET'2002) / - Lviv (Ukraine). - 2002. - P. 260.

58. Коваль В.В., Олексин М.И., Гельчин О.В., Твердохлеб В.И., Шавловский В.А. К проблеме построения систем синхронизации первичных сетей // Труды VII Междунар. науч.-практ. конф. "Системы и средства передачи и обработки информации". - 2003. - С. 35-36.

59. Koval V.V., Irkha V.I., Gorbachev V.E., Kravchuk S.M, Rebij V.V. High-speed converter of the time deflections of synchronizing clock to a digital code of the processor systems // Proc. Of the VIII International Conf.: “The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics” (CADSM'2005). - Lviv-Slavsko (Ukraine). - 2005. - P.202-204.

АНОТАЦІЇ

Коваль В.В. Оптимізація структур і управління веденими пристроями синхронізації телекомунікаційних мереж. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.02 - телекомунікаційні системи та мережі. Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено розробці сукупності прикладних методів оптимізації структур і управління веденими пристроями синхронізації телекомунікаційних мереж (ВПС ТКМ) з періодичними задаючими впливами, управляючими діями і величинами, якими управляють. Захищається 59 наукових робіт (4 монографії, 34 статті опубліковані в фахових виданнях із переліку ВАК України, 6 винаходів) в яких виконано класифікацію ВПС та формалізовано характеристики розроблених оригінальних цифрових формувачів періодичних управляючих дій, що знайшли застосування в засобах синхронізації на діючих ТКМ. Знайдено оригінальні матриці лінійного перетворення неоднорідних диференційних рівнянь ВПС до коагульованої форми. Розроблено аналітичний метод еквівалентних перетворень і оптимізації за наношвидкодією управлінь ВПС, який враховує періодичність задаючих, управляючих дій та управляємих величин. Розроблено новий метод оптимізації структур і ієрархічного управління ВПС, що дозволило будувати високоефективні наношвидкодіючі формувачі сітки прецизійних частот ТКМ. На базі розроблених методів синтезовано та практично реалізовано конкурентоспроможні ВПС, які експериментально досліджено в лабораторних умовах та на діючих ТКМ. Впровадження розроблених ВПС вітчизняного виробництва на різних рівнях ієрархії мережі синхронізації дозволило вирішити проблему забезпечення якісною синхроінформацією цифрові ТКМ галузі зв'язку України.

Ключові слова: телекомунікаційні мережі, синхроінформація, ведені пристрої синхронізації, періодичність, управління, наношвидкодія, оптимізація, принцип максимума, ієрархічна структура, відхилення часового інтервалу.

Koval V.V. The structures and control optimization of slave synchronization devices of telecommunication networks. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree in speciality 05.12.02 - Telecommunication systems and networks. - State University of Information-telecommunication Technologies, Kiev, 2007.

The dissertation is aimed to the develop the application methods combination of structures optimization and control of slave synchronization devices in telecommunication networks (SSD TN) having periodic reference influences, controlling actions and controlling values. 59 scientific works (4 monographies, 34 scientific articles published in special issues approved by the Ukrainian VAK, 6 invents) are represented. In these the classification of SSD is fulfilled and the parameters of designed original digital generators of periodic controlling actions implemented in synchronization devices of operational TN are formalized. The original matrixes of lineal conversion of SSD heterogeneous differential equations to coagulated form are found. The analytic method of equivalent transformations and optimization in operation nanospeed of SSD considering a period of reference controlling actions controlling actions and controlled values is worked out. The new optimization method of structures and hierarchic SSD control is developed. This allows to build highly efficient generators of frequency grid for TN. On the basis of the designed methods competitive SSD were synthesed and practically realized. These were experimentally researched under laboratory conditions and in operational TN. Implementation of the designed SSDs by domestic manufacturer on different hierarchy levels of synchronization networks allowed us to solve the problem of quality synchro-information supply to Ukrainian TN.

Keywords: telecommunication network, synchro-information, slave synchronization devices, periodicity, control, operation nanospeed, optimization, the maximum principle, hierarchic structure, time interval error.

Коваль В.В. Оптимизация структур и управления ведомыми устройствами синхронизации телекоммуникационных сетей. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.12.02 - телекоммуникационные системы и сети. Государственный университет информационно-коммуникационных технологий, Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке совокупности прикладных методов оптимизации структур и управления ведомыми устройствами синхронизации телекоммуникационных сетей (ВУС ТКС) с периодическими задающими, управляющими воздействиями и управляемыми величинами.

Анализ научной и технической литературы показал, что обеспечение высококачественной синхроинформацией цифровых ТКС, которое осуществляется с использованием ВУС, имеет нерешенные проблемы, обусловленные наличием периодических зависимостей и отсутствием их учета в теоретических и практических разработках. Исследования показали, что ВУС, содержащие в своем составе цифровой формирователь периодических управляющих действий (ЦФПУД), сигнал которого периодичен по времени и фазовой ошибке, имеет специфические особенности: в динамике фазовое пространство становится разбитым на периодическое счетное множество состояний устойчивого равновесия; в статике возникают вынужденные колебания с постоянным периодом.

Защищаются 59 научных работ (4 монографии, 34 статьи, опубликованные в изданиях, входящих в перечень ВАК Украины, 6 изобретений), в которых на основе обобщения принципов построения ВУС ТКС, предложена классификация, в основу которой положены признаки периодичности переменных и параметров, что позволило определить ВУС как новый объект исследования класса Р-систем. Выполнена формализация характеристик разработанных оригинальных ЦФПУД, нашедших широкое применение в действующем оборудовании синхронизации ТКС.

Для выполнения оптимизации ВУС, аналитическое описание которых представлено в виде неоднородных матричных дифференциальных уравнений, производится их линейное эквивалентное преобразование к коагулированной форме. Получены оригинальные матрицы эквивалентных преобразований, которые позволяют отождествлять в зависимости элементов их собственных значений математические модели ВУС, а также выполнены эквивалентные преобразования их структур. Установлена адекватность полученных оптимальных структур и исходной структуры. Выполнена верификация результатов эквивалентных преобразований матричных дифференциальных уравнений к коагулированному виду. Для ВУС n-го порядка составлена функция Гамильтона и система уравнений для вспомогательной вектор-функции.

Определен, согласно принципу максимума академика Л.С. Понтрягина, оптимальный по нанобыстродействию закон управления и установлено возможное количество интервалов его постоянства на протяжении переходного процесса (теорема об n интервалах). Рассмотрены особенности влияния на оптимальный по нанобыстродействию переходной процесс ограничений, создаваемых цифровыми формирователями периодических управляющих действий, которые могут приводить к в увеличению числа интервалов постоянства (более чем n интервалов).

Разработан аналитический метод эквивалентных преобразований и оптимизации по нанобыстродействию управлений ВУС, который учитывает периодичность задающих, управляющих действий и управляемых величин. Выполнена алгоритмизация оптимального управления ВУС цифровых телекоммуникаций при учете периодичности реальных ЦФПУД. Проанализированы оптимальные по нанобыстродействию режимы переходных процессов, как для случая кусочно-постоянного управления, так и для периодического управляющего действия. Построены фазовые портреты и выполнен их анализ, на основе чего сформулирован закон оптимального по нанобыстродействию управления ВУС телекоммуникационных сетей.

Синтезирована структура оптимального по нанобыстродействию ВУС, содержащая ЦФПУД с синфазным каналом управления и дополнительным каналом управления II-го уровня иерархии.

Разработан новый метод оптимизации структур и иерархического управления ВУС, что позволило строить высокоэффективные нанобыстродействующие формирователи сетки прецизионных частот (ФСПЧ) ТКС. Опорный уровень ФСПЧ, обеспечивающий высокую стабильность опорной частоты, подавление джиттера и вандера, предлагается реализовывать на основе первичного эталонного задающего генератора с использованием трактов перемещения сигналов синхронизации ТКС по принципу принудительной иерархической синхронизации.

На базе разработанных методов синтезированы и практически реализованы конкурентоспособные ВУС, которые экспериментально исследованы в лабораторных условиях и на действующих ТКС. Внедрение разработанных ВУС отечественного производства на разных уровнях иерархии сети синхронизации позволило решить проблему обеспечения качественной синхроинформацией цифровые ТКС отрасли связи Украины.

Ключевые слова: телекоммуникационные сети, синхроинформация, ведомые устройства синхронизации, периодичность, управление, нанобыстродействие, оптимизация, принцип максимума, иерархическая структура, отклонение временного интервала.

Размещено на Allbest.ru