РОЗДІЛ 2
ОБГРУНТУВАННЯ АКТУАЛЬНОСТІ НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕНЬ ПО РОЗРОБЦІ ОПЕРАТИВНИХ
БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИХ МЕТОДІВ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ ТА ЗАХИСТУ ДАНИХ В КАНАЛАХ
ЗВ’ЯЗКУ МОНІТОРИНГОВИХ МЕРЕЖ
2.1. Дослідження взаємозв’язків і характеристик методів та засобів введення,
обробки і передачі інформації в мережах дистанційного моніторингу станів
об’єктів
Оскільки ОТМ, як правило, є віддаленими і розподіленими на великій території,
часто є рухомими (або періодично змінюють своє місце знаходження), то на них
встановлюються абонентські системи і термінали комп’ютерних мереж дистанційного
моніторингу станів об’єктів, які виконують багатофункціональну обробку,
кодування та передачу даних моніторингу. Для організації дистанційного
моніторингу станів великої кількості об’єктів найбільшого розповсюдження
отримали моноканальні мережі (рис. 2.1.), в яких об’єктові абонентські
Рис. 2.1. Структура моноканальних мереж.
системи і термінали передають пакети інформації до ЦС в режимі централізованого
або децентралізованого управління передачею даних по моноканалу. Центральні
станції ретранслюють первинні дані моніторингу і дані обробки на великі
відстані, використовуючи мережу Internet, мобільні, космічні, кабельні та
провідникові мережі і засоби зв’язку. З метою обґрунтування та пошуку шляхів
підвищення ефективності роботи моноканальних моніторингових мереж проаналізуємо
взаємозв’язок показників і параметрів методів та засобів введення, обробки і
передачі інформації при побудові мереж дистанційного моніторингу станів
об’єктів.
Функціонування моноканальних (безпровідних, коакціальних, провідних) мереж
ґрунтується на передачі інформації зі зворотнім зв’язком, тобто в моноканалі
спостерігаються послідовності пакетів інформаціїІП– ПК– ІП – ПК – … – ІП – ПК,
які відносяться до різних абонентів моноканальної мережі ( номери абонентів
мережі), де ІП– інформаційний пакет го абонента (інформація від го ОТМ, яка
передається на ЦС моніторингової мережі), ПК – пакет-квитанція для го абонента,
що передається від абонента-адресата, наприклад, від ЦС. Сумарний об’єм
інформації, який передається по моноканалу на протязі робочого часу ,
визначається у відповідності до виразу
, (2.1)
де сумарна кількість передачі пакетів інформації від ОТМ до ЦС, – довжина
(кількість біт) інформаційного пакету го абонента мережі, – довжина пакету
квитанції для го абонента, – інформаційна швидкість передачі інформації в
мережі (біт/сек), = , – канальна швидкість передачі інформації у мережі, – база
сигналу, що використовується для передачі інформації [114, 149].
Для підвищення ефективності роботи моніторингових мереж при допустимих
величинах і на кожній об’єктовій абонентській системі, згідно (2.1), необхідно
зменшувати первинні інформаційні потоки, що дозволить зменшити кількість
передач ІП та ПК, а також зменшити довжину . Мінімізація цих параметрів
досягається за рахунок реалізації оперативної обробки сигналів та формування
компактних пакетів інформації. Для кількісної оцінки первинних потоків в місцях
введення інформації обґрунтуємо вибір величин, які суттєво впливають на
ефективність мереж. Моніторинг станів ОТМ досягається за рахунок виявлення та
відображення змін показників сигналів, які підлягають тривалому контролю.
Кожний контрольований сигнал характеризується мінімальними і максимальними
значеннями амплітудних і частотних параметрів, відповідно , які визначають
первинний інформаційний потік даних моніторингу. Сумарний потік вимірювальної
інформації залежить від кількості сигналів , що підлягають контролю і аналізу,
від максимальної частоти опиту (дискретизації) каналу , сигнал якого
характеризується найбільшою інформативною частотною складовою . Оскільки
динамічний діапазон вимірювань амплітудних і частотних параметрів
контрольованих сигналів, як правило, є різним , то в процесі дискретизації
сигналів з максимальною частотою сумарний первинний потік інформації в процесі
контролю станів го об’єкта визначається виразом
, (2.2)
де – тривалість інтервалу контролю за станом -го об’єкта, – максимальна
кількість двійкових біт при кодуванні сигналу -го сигналу, – коефіцієнт стиску
інформації для -го каналу.
Аналіз виразів (2.1) і (2.2) дозволяє виявити та обґрунтувати шлях підвищення
ефективності функціонування комп’ютерних мереж дистанційного моніторингу станів
об’єктів. Це завдання вирішується за рахунок мінімізації інформаційних потоків
в моноканалах регіонального та локального рівнів зв’язку, які є спільними
ресурсами об’єктових систем комп’ютерної мережі моніторингу станів об’єктів.
Зменшення кількості передач пакетів інформації в першу чергу досягається за
рахунок оптимізації формування первинних потоків вимірювальної інформації
безпосередньо в місцях їх зародження. Тому на кожній об’єктній абонентській
системі комп’ютерної мережі в процесі введення сигналів шляхом аналого-кодового
перетворення аналогової інформації та оперативної обробки відліків сигналів
виявляються найбільш інформативні і достовірні масиви первинних даних, які
стисло передаються по каналах зв’язку. Стислий опис інформативних ділянок
сигналів доцільно здійснювати шляхом оптимізації обчислень показників сигналів
та виявлення прихованих залежностей в сигналах і між сигналами безпосередньо в
місцях виникнення інформаційних потоків. Перед стислим описом інформативних
ділянок важливо оперативно виявляти вражені шумами ділянки сигналів, які
повинні кодуватись найбільш компактно, щоб не завантажувати спільні ресурси
комп’ютерних мереж недостовірною та малоінформативн
- Київ+380960830922