Способ контроля качества каналов передачи данных

Способ контроля качества каналов передачи данных

Реферат

Предлагаемый способ относится к технике связи и может использоваться в системах передачи данных реального масштаба времени (РМВ).

Известен способ контроля за состоянием каналов связи, реализованный в аппаратуре контроля и резервирования каналов связи (АКРК), описанный автором Савватеевым B.C. в статье «Вопросы дальнейшего развития средств и систем связи и передачи данных», в журнале «Вопросы радиоэлектроники», вып.1, 2010 г., стр.81-89. Данный способ заключается в контроле аппаратурой величины остаточного затухания в канале связи; при снижении данной характеристики ниже допустимого значения происходит переключение канала связи на исправный. Таким образом осуществляется процесс поддержания тракта передачи данных в работоспособном состоянии.

Недостатком данного способа является недостаточная точность обнаружения проблемного состояния канала связи: измеряются параметры, напрямую не характеризующие качество передаваемой информации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения качества дискретных каналов передачи данных, описанный авторами Шварцманом В.О. и Емельяновым Г.А. в книге «Теория передачи дискретной информации»; «Связь», 1979 г. стр.402. Данный способ заключается в двусторонней передаче 511-разрядной рекуррентной последовательности с образующим полиномом Х⁹+X⁵+1 по каналу передачи данных. Переданная комбинация на приемной стороне сравнивается с эталонной комбинацией. Число несовпадающих битов при сравнении принятого и эталонного теста фиксируется счетчиком. Измерение производится за фиксированный интервал времени. Рекомендуемая продолжительность составляет обычно 15 минут и зависит от скорости передачи данных и требуемой точности измерения. Вероятностная оценка качества дискретного канала Р_ош производится делением количества ошибочных битов данных N_ош на общее количество переданных N_пер

Названный способ оценки качества дискретных каналов данных рекомендован международным консультативным комитетом по электросвязи ITU-T Q.153 10/92. В предыдущие годы серийно выпускалась аппаратура измерения достоверности передачи данных по дискретным каналам ИД-010, разработанная в 1972 году в НПО «Красная Заря».

Недостатком известного способа также является необходимость перевода канала данных в режим измерения. Таким образом, каждый раз, когда требуется произвести оценку, передача данных по этому каналу прекращается. В АСУ постоянной готовности приостановка оперативного обмена бывает невозможна или крайне нежелательна. Вместе с тем в системе необходимо иметь информацию о текущем состоянии канала передачи данных, чтобы своевременно принимать решение о переходе на резервный канал и/или принимать необходимые меры к восстановлению качественной работы канала связи.

Техническим результатом и целью предлагаемого изобретения являются способ контроля канала передачи данных, позволяющий определять качество канала на оснований качества принимаемой информации без приостановки передачи информации по этому каналу. В системах передачи данных АСУ реального масштаба времени, таких, например, как АСУ управления воздушным движением, передача данных осуществляется кодограммами фиксированной длины. Системы передачи данных подобных АСУ работают с повышением достоверности данных за счет декодирования принимаемых кодограмм с решающей обратной связью. Каждая принимаемая кодовая комбинация проходит проверку делением на полином в блоке повышения достоверности, в результате чего кодограмма фиксируется как правильно принятая или принятая с ошибками.

На основании количества кодограмм декодированных с ошибкой по отношению к общему количеству принятых кодограмм можно получать относительную оценку текущего состояния качества канала передачи данных.

Указанный технический результат и цель достигаются тем, что оценка качества K_кач канала передачи данных вычисляется как отношение количества кодограмм, принятых с ошибками N_ош, к общему количеству принятых N_общ

Такие измерения могут производиться эпизодически, по необходимости. В этом случае измерения производятся по установленному интервалу времени или по установленному количеству принятых кодограмм.

Если необходим непрерывный текущий контроль состояния канала передачи данных, то следует пользоваться методом скользящего окна, для этого при наборе оценочной статистики следует выделять некоторое количество n временных фиксированных интервалов или интервалов времени, внутри которых количество принятых кодограмм равно заранее установленному числу. Суть скользящего окна заключается в том, что каждый из n подряд следующих выделенных интервалов имеет собственный весовой коэффициент К_n. При накоплении определенного количества данных для нового интервала данные самого старого из интервалов удаляются, так что при вычислении скользящего среднего всегда учитываются результаты только n последних интервалов.

Результат K_кач по методу взвешенного скользящего среднего вычисляется по формуле:

где K_n - весовой коэффициент интервала, N_{n ош} - количество ошибочно принятых кодограмм в интервале n, a N_{n общ} - общее количество принятых кодограмм в интервале n. Существует множество вариантов взвешенной скользящей средней, использующих разные системы весовых коэффициентов. Так наиболее часто встречаются системы:

- простое скользящее среднее. В этом варианте все весовые коэффициенты K_n одинаковы, то есть вычисляется простое среднее;

- экспоненциальное скользящее среднее считает более поздние данные более важными. Этот вид быстрее реагирует на изменения качества обмена данными. При экспоненциальном скользящем среднем от ранних к более поздним K_n меняется по экспоненте:

- взвешенное скользящее среднее, как и экспоненциальное, тоже придает более поздним данным больше веса. При взвешенном скользящем среднем от ранних к более поздним K_n возрастает по линейному закону.

Способ осуществляется следующим образом: зная исходное значение K_кач (зафиксированное например при паспортизации канала) и наблюдая за изменениями величины в K_кач в процессе эксплуатации канала передачи данных, можно судить о характере изменений качества передачи данных. Если и качество передачи данных, выраженное численным значением K_кач, меняется несущественно, значит, все в порядке, если наблюдается, допустим, заметное ухудшение, выраженное увеличением значения K_кач, значит, необходимо разобраться с причиной ухудшения и может быть принять решение о переключении на резерв.

При оперативном текущем контроле качества информационного обмена по каналам передачи данных не важно абсолютное значение вероятностей появления ошибок, а важны относительные изменения показателя K_кач для определения его динамики.

Предлагаемый способ является достоверным критерием при принятии решений об отказе от использования канала, например, при переключениях на резерв. Главной положительной особенностью предлагаемого способа является его способность оценивать качество передачи данных по каналу без нарушения информационного обмена.

Способ контроля качества каналов передачи данных, основанный на двусторонней передаче по каналам данных кодограмм фиксированной длины с проверкой правильности приема кодограмм делением на образующий полином, отличающийся тем, что для текущего непрерывного контроля качества каналов передачи данных (K_кач) используются рабочие данные в реальном масштабе времени, для чего осуществляется подсчет групп значений отношения количества принятых с ошибками кодограмм (N_ош) к общему количеству принятых кодограмм (N_общ) с произведением на весовые коэффициенты (K), соответствующих n интервалам времени, внутри которых количество принятых кодограмм равно заранее установленному числу, для вычисления результирующего значения K_кач, что реализуется по мере накопления данных с отбрасыванием значения наиболее старой группы значений K (N_ош/N_общ) в соответствии с выражениемK_кач=K₁ (N_{1 ош}/N_{1 общ})+K₂ (N_{2 ош}/N_{2 общ})+…+K_n (N_{n ош}/N_{n общ}),где K_n - весовой коэффициент в n интервале времени, внутри которого количество принятых кодограмм равно заранее установленному числу, N_{n ош} - количество ошибочно принятых кодограмм в данном интервале, a N_{n общ} - общее количество принятых кодограмм в данном интервале.