Повышение качества обработки и передачи данных в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения

• Автор: Смоляков, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ

ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУР И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ОПОВЕЩЕНИЯ

1.1. Анализ структур современных распределенных информационно-

измерительных системах охранной сигнализации и оповещения

1.2. Анализ существующих методов и алгоритмов распределения информационных потоков в распределенных информационноизмерительных системах охранной сигнализации и оповещения
1.3. Проблема передачи служебной информации по занятым каналам в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения
Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ОПОВЕЩЕНИЯ
2.1. Исследование динамической маршрутизации в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения с различными законами распределения времени
обслуживания поступивших данных
2.2. Разработка алгоритма оптимального распределения данных в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения с канальной
коммутацией
2.3. Разработка алгоритма динамической маршрутизации в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения с канальной
коммутацией
Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ОПОВЕЩЕНИЯ
3.1. Определение вида математической модели потока ошибок по характеристикам совокупности помех и искажений
3.2. Разработка алгоритма обработки и передачи служебных данных по занятым каналам связи
Выводы
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ОПОВЕЩЕНИЯ
4.1. Разработка методики оценки адекватности моделей РИИС ОСО совместно с речевым сигналом
4.2. Разработка технических решений устройств при передаче сигналов сообщений по занятым каналам связи
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Современные распределенные информационно-измерительные системы (РИИС) нашли широкое применение в различных областях науки, техники и промышленности. Обеспечение безопасности объектов (важных, особо важных, режимных и т.д.) не может быть достигнуто без использования таких РИИС.
Интерес к РИИС охранной сигнализации и оповещения (РИИС ОСО) продолжает непрерывно возрастать. В связи с усложнением алгоритмов обработки данных, повышением требований к передаче данных, а также тенденцией распределения вычислительных средств между подсистемами РИИС ОСО, требования к распределению потоков данных и алгоритмов их обработки приобретают важное значение, а сама РИИС ОСО начинает играть ведущую роль, так как от нее зависит вся безопасность в целом.
Такое направление развития РИИС ОСО выявляет тенденцию усложнения их структуры. Эта тенденция ведет к необходимости решения задач оптимизации маршрутизации и коммутации, так как качество решения данных задач напрямую влияет на производительность и эффективность самой РИИС ОСО.
В общем, решение проблемы повышения качества РИИС ОСО зависит от многих факторов: структуры РИИС, интенсивности изменения данных, распределения потоков данных, времени задержек в узлах коммутации, пропускной способности каналов и т.п.
Вместе с тем, проведенный анализ показал, что в настоящее время вышеперечисленные задачи недостаточно проработаны. В этих условиях первостепенное значение приобретает совершенствование и дальнейшее развитие методов и алгоритмов повышения качества обработки и передачи данных в РИИС ОСО и широкое их практическое внедрение на основе использования современных средств вычислительной техники и программного обеспечения.
В связи с этим, разработка новых более эффективных методов и алгоритмов, обеспечивающих повышение качества передачи и обработки данных в РИИС ОСО является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является повышение достоверности и быстродействия передачи и обработки данных в распределенных информационно-измерительных системах охранной сигнализации и оповещения.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:
• провести анализ вероятности информационного переполнения распределенной информационно-измерительной системы охранной сигнализации и оповещения при усложнении ее структуры и при изменении количества случайно выбираемых при маршрутизации очередей и

обслуживающих приборов, поэтому часто используют упрощенные алгоритмы балансировки нагрузкой.
Существующие модели РИИС с динамической маршрутизацией, в ряде случаев, уже не отражают новые статистические закономерности, обнаруженные на практике, а методы исследования трудно расширить на новые модели. Поэтому необходимо разработать как новую модель, так и новые методы исследования РИИС, отражающие обнаруженные закономерности.
Методы управления потоком посредством динамической маршрутизации с выбором минимальной очереди из случайного подмножества всех очередей РИИС аналитически исследовались Ягером в работах [33,103], моделирование производилось в работе Зоа [99]. Ягер использовал в своих работах марковскую модель РИИС, однако в ней он полагал, что состояние каждой очереди в РИИС статистически независимо от состояния других очередей. Это приближение верно в асимптотике, когда количество очередей стремится к бесконечности. Работы Зоа эмпирически оценивали эффективность методов балансировки нагрузки, предложенных в работах [100,101], используя при этом так называемое потоковое моделирование, в ходе которого, записанный в течении длительного промежутка времени информационный поток некоторой реальной РИИС подавался на моделируемую РИИС. Ягер и Зоа в своих работах пришли к выводу, что алгоритмы динамической маршрутизации, в которых производится выбор из некоторого подмножества доступных обслуживающих приборов, достаточно эффективно балансируют нагрузку. Дальнейшие исследования в этой области продолжил М. Митцсимахер.
В своей работе М. Митценмахер [78| рассмотрел пороговый метод динамической маршрутизации, в рамках которого полагалось, что входной ноток заявок в систему из N приборов - пуассоновский с интенсивностью Ш, время обслуживания заявок - экспоненциальное со средним равным 1. При поступлении заявки в систему на удачу выбирается один прибор, и длина его очереди сравнивается с пороговым значением Т„ , если она меньше или равна Т„ _ заявка поступает в эту очередь. Иначе, случайно выбирается
следующая очередь, и заявка поступает в нее.
Большие уклонения в системах с динамической маршрутизацией для случая экспоненциального обслуживания изучались в работе Тернера [90]. В качестве модели автор рассматривал систему обслуживания, состоящую из двух обслуживающих приборов с бесконечными входными буферами и экспоненциальным распределением времени обслуживания заявок, и полагал, что в систему поступает три пуассоновских потока заявок. Два потока фиксировано направляются на разные обслуживающие приборы, а третий потоком из заявок, маршрутизируемых в момент поступления в прибор с наименьшей очередью.