Файл: Матлин Г.М. Проектирование оптимальных систем производственной связи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 220

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

тельных пределах, не следует стремиться к большой точности вы­ числения параметров сетей связи: вероятности отказов, математи­ ческого ожидания времени простоев вызова или обслуживателя, числа приборов и линий и т. д. Допустимая точность равна 1%. Практика показывает, что в этом случае можно получать результат с точностью до одного прибора или соединительной линии, что яв­ ляется вполне достаточным. Точность расчетов, связанных с про­ веркой статистических гипотез, должна быть значительно выше, так как при определении величины %2 имеют очень большое значе­ ние отклонения между теоретическими и статистическими вероят­ ностями при малых их величинах.

При проверке гипотезы о соответствии статистических данных закону распределения Пуассона ЭВМ выполняет операции в том порядке, в каком обычно проводится эта работа «вручную»: П

1) суммирует все значения m и получает объем выборки V Ш;,

7=і

где п — число интервалов;

д

2) определяет статистические вероятности (частости) pt = ПІІ

П

І ~ \

3) рассчитывает среднее значение каждого интервала:

7 хі+і+Хі

2

A_

4)определяет произведение для каждого интервала: р;/ц

л_

5) »суммирует произведения prfi

по

всем интервалам,

опреде-

 

 

"

л _

 

ляет математическое ожидание: M =N

p{t

 

6) определяют величину для

среднего квадратического

откло-

нения по каждому интервалу: о=

1 f

-

А

 

У

{tiМ )2рр,

 

7) рассчитывает общую величину среднего квадратического от-

П

клонения: о = V а,-; 1= 1

8)определяет коэффициент вариации: ѵ — — 100%;

9)рассчитывает величину Za при заданной точности Р (напри­

Р_

мер, 1; 5 и 10%): Za Ш і \

V

106


10) рассчитывает теоретические вероятности для каждого ин-

хі+1

M k - м

S ——е

11) определяет величину:

По величинам Za (по таблице интеграла Лапласа) определяет­

ся надежность собранной статистики, а по величине %2 — соот­ ветствие собранной статистики закону Пуассона. Если вероятность согласования теоретической и эмпирической функций оказывает­ ся меньше 0,5, то предположение о простейшем потоке отвер­ гается и следует рассматривать другие приближения для описания входящего потока (например, пользуясь табл. 2.1). При этом дол­ жен выбираться и соответствующий математический аппарат для расчета сети связи, так как формулы, сведенные в табл. 2.2, стано­ вятся непригодными.

-В случаях, когда вероятность согласования теоретической и эмпирической функций больше 0,5, гипотеза о простейшем потоке принимается, причем, если эта вероятность меньше 0,7, делаются попытки «улучшить» статистику путем, например, ее раздробления по какому-нибудь признаку. Статистические характеристики ис­ пользуются с соответствующими поправочными коэффициентами. Если указанная вероятность больше 0,7, то в качестве расчетных берутся статистические данные.

Доверительные границы для интенсивности потока к распре­ деления Пуассона с вероятностью а равны

л

л

 

,

(3.9)

Г\

г2

 

где X—статистическое значение интенсивности потока; Г\,

г2 — ко­

эффициенты, определяемые по [176].

 

 

В качестве примера рассмотрим статистику числа вызовов в час наибольшей нагрузки с одного телефонного аппарата АТС (табл. 3.3). Указанная статистика собрана в ряде строительных организаций. Проверим ее соответствие закону Пу­ ассона.

Величина х2~ 342-0,029 =10,0.

По таблицам распределения %2 [70] при 14—2=42 степенях свободы нахо­ дим, что доверительная вероятность приближается к 0,7. Таким образом, можно считать, что предложенная гипотеза удовлетворительно соответствует опытным данным.

Определим доверительные интервалы при разных значениях доверительных вероятностей. Учитывая, что /и= 342, найдем [176] величины гь и г2, а по ним и доверительные интервалы по ф-ле (3.9). Данные расчета сведены в табл. 3.4.

Данные, приведенные в табл. 3.4, позволяют производить расчет нагрузки в сети производственной связи не только при какой-то фиксированной величине интенсивности потока, а при наибольших или наименьших ее значениях и задан-

— 107 —


Т а б л и ц а 3.3

СТАТИСТИКА ЧИСЛА ВЫЗОВОВ В ЧИН С ОДНОГО ТЕЛЕФОННОГО АППАРАТА, УСТАНОВЛЕННОГО В СТРОИТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

ст і

316

426

535

650

764

. 8

49

942

1025

1118

127

135

142

152

16 1

И т о г о

342

^ 3

А

 

 

 

А

".

 

1 А

1

( Р і ~ Р ) в

II м| •Н to

ср(

Рі

1 Рі - Р і

\

р і

 

 

 

 

 

0,047

0,140

0,022

0,024

 

0,003

0,076

0,304

0,052

0,024

 

0,001

0,102

0,511

0,091

0,011

 

0,001

0,146

0,876

0,128

0,018

-

0,003

0,187

1,308

0,149

0,038

 

0,010

0,143

1,145

0,131

0,013

 

0,001

0,123

1,104

0,101

0,021

 

0,004

0,073

0,730

0,071

0,002

 

0,000

0,053 .

0,578

0,045

0,007

 

0,001

0,020

0,245

0,026

0,006

 

0,001

0,015

0,190

0,014

0,000

 

0,000

0,006

0,082

0,007

0,001

 

0,000

0,006

0,088

0,003

0,002

 

0,002 -

0,003

0,047

0,001

0,001

 

0,001

1,0

7 = 7 , 2 ,

 

 

 

0,029

П р и м е ч а н и е .

В табл.

3.3 обозначено: с — число вызовов

в чнн;

т і — число

слу­

чаев, когда количество вызовов

находится

в г*м интервале.

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3.4

ДОВЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ДЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКА ВЫЗОВОВ

В ЧНН

С ОДНОГО ТЕЛЕФОННОГО АППАРАТА АТС ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ

 

 

ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ

 

 

 

 

а

 

г1

Гі

Доверительные интервалы

 

7, 347

. . . 7 , 3 4 7

 

 

-------

<*. к

-------

 

 

 

 

Гі

 

Гг

 

0,8

1,045

0,955

7 ,0 5 < > .< 7 ,7

 

0,9

1,075

0,935

6 ,8 5 <

7,85

0,95

1,095

0,915

6 ,7 5 < Х <

8,00

0,975

1,115

0,90

6 ,6 < ? ^ 8 , 1 5

 

0,99

1,140

0,885

6,45

<

,8,3

 

0,999

1,195

0,85

6 , 1 5 < Ж

8,6

 

108 —


ной величине доверительной вероятности а. Качество такого расчета будет выше, поскольку он дает возможность установить границы требуемого количества обо­ рудования, способствует принятию правильного инженерного решения.

Число степеней свободы зависит от числа ограничений, накла­ дываемых на статистику. Обычно имеется одно такое ограничение

" Л

а именно \ Р і = і , но если устанавливается соответствие этой ста-

і=і тистики какому-либо теоретическому закону, то к нему добавляет­

ся число параметров этого закона. Например, для простейшего потока есть один такой параметр: величина интенсивности потока л; для нормального распределения — два: математическое ожида­ ние и среднее квадратическое отклонение. Поэтому для закона Пуассона число отнимаемых от п параметров равно 2, для нор­ мального закона — 3 и т. и.

Рассмотренные примеры дают представление о механизме обра­ ботки статистических данных, характеризующих входящий поток. Важнейшим результатом указанной обработки является проверка соответствия входящего потока простейшему и установление пара­ метров потока.

Поскольку статистические исследования весьма трудоемки, они производятся не перед каждым проектор. Обычно их проводят, когда та или иная сеть проектируется впервые и практически ни­ чего неизвестно об ожидаемом входящем потоке (например, сеть передачи данных, производственный фототелеграф, система связи с подвижными объектами и т. д.). В таких случаях организуют ис­ следования на опытных сетях и соответственно обобщают получен­ ные результаты. Исследования входящего потока проводятся при проектировании больших систем (например, реконструкции систе­ мы производственной связи крупного металлургического комби­ ната, проектировании сети производственных АТС железорудного бассейна и т. д.), так как ошибки из-за неверно принятых посылок о входящем потоке могут быть весьма значительными. Очень от­ ветственны статистические исследования, предшествующие разра­ ботке типовых проектов.

В большинстве случаев используется долговременный инженер­ ный опыт проектировщика, позволяющий переносить накопленный при разработке проектов других сетей опыт на данную сеть. Однако практика показывает, что во всех случаях, когда статистические исследования проведены и должным образом обработаны, каче­ ство проектов, базирующихся на них, значительно возрастает.

В р е м я о б с л у ж и в а н и я п о с т у п и в ш е г о т р е б о в а - II и я (вызова, сообщения) представляет собой продолжительность пребывания требования (вызова, сообщения) в системе связи. Для разных сетей производственной связи это время имеет разное фи­ зическое содержание. Например, для телефонной связи оно охва­ тывает промежуток времени от момента снятия абонентом .теле­ фонной трубки до момента отбоя; для телеграфной связи — от мо­

— 109 —


мента осуществления вызова телеграфной станции до момента окончания передачи телеграммы и отбоя и т. д. Нетрудно видеть, что время обслуживания включает *в себя не только время собст­ венно осуществления процесса передачи информации (продолжи­ тельность разговора, передачи телеграммы и т. п.), но и время различного рода ожиданий, которые связаны с этим процессом и имеют место, пока система связи обслуживает данный вызов (вре­ мя набора номера, время ожидания освобождения занятого сред­ ства связи на входящем конце и т. д.). Время обслуживания мень­ ше времени доставки информации, поскольку последнее включает в себя, кроме того, время подхода к средству связи на исходящем конце, ожидания его освобождения и другие отрезки времени, в течение которых вызов (сообщение) имеется, но не находится на обслуживании в системе связи.

Время обслуживания поступившего вызова обычно подчиняется показательному закону распределения, т. е. вероятность того, что

продолжительность разговора т

(передача текста по

телеграфу

и т. п.) не превысит наперед заданное время to, равна

 

Р(т<4>) =

1 — e~w\

(3.10)

В качестве примера на рис. 3.5 приводятся графики эмпириче­ ской и теоретической функций распределения случайной величины

Рис. 3.5. Эмпирическая и теоретическая функции распределения случайной величины продолжительности разговора по телефонно­ му аппарату АТС

продолжительности разговора по телефонному аппарату АТС. Ис­ следования проводились в ряде строительных организаций. Объем выборки п = 5497; параметр закона 7 = 0,0089 с-1; величина Ти= = 1/7= 112 с — средняя продолжительность (математическое ожи­ дание) разговора.

ПО —

Среднее квадратическое отклонение равно 1/Л, и коэффициент вариации для показательного распределения равен 100%- Оценка величии математического ожидания и среднего квадратического отклонения по данным статистики производится по ф-лам (3.4) и (3.5). Для оценок величины математического ожидания средней продолжительности разговора используется ф-ла (3.1). Величина математического ожидания интенсивности потока Я с вероятностью га будет находиться в доверительном интервале

лл

 

гз

(3.11)

 

Г1

 

где

А

полученное

по данным статисти­

К ■— значение интенсивности,

ки;

ги гъ— коэффициенты, определяемые по

специальным табли­

цам

[176].

 

 

Нетрудно видеть, что доверительными границами среднего вре­ мени разговора Т„ с той же вероятностью будут

(3.1 Г)

АА

Яя

ра 1

Определим доверительные границы для средней продолжительности разгово­

и

по

данным

статистики,

приведен­

 

 

 

Т а б л и ц а 3.5

ной

яа

рис.

3.5

при

разных

значениях

 

 

 

 

ДОВЕРИТЕЛЬНЫЕ ГРАНИЦЫ

доверительной вероятности. Данные рас­

 

чета

сведены

в

табл. 3.5.

 

 

 

 

ДЛЯ СРЕДНЕЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ

Величина

г,

находилась

с

учетом

 

РАЗГОВОРА Ги ПО ДАННЫМ

СТАТИСТИКИ, ПРИВЕДЕННОЙ

того,

что /n>'1000. Так как

і1/Я=112

с,

НА РИС. 3.5 ПРИ РАЗНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ

то 112/-3^ 7'„ 5 g ll2 r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ а

Соответствие

опытных данных пока­

зательному закону

распределения

может

 

 

 

 

быть

установлено

по

критериям Пирсо­

 

 

 

г’ ~К~ < Т н <

на или

Колмогорова

аналогично

тому,

 

 

 

 

 

г»

X

как

это

было

сделано

выше

(см.

а

О

 

табл.

3.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< г * ТС

Из табл. 3.5 следует, что величина

 

 

 

 

 

 

Я

телефонной

нагрузки

может

быть рас­

 

 

 

 

считана не при одном фиксированном

0,8

 

 

 

значении времени разговора, а при двух

1,03

0,97

109 < Г „ 115

значениях,

определяющих

верхнюю

и

0,9

1,04

0,96

108 < Г И 116

нижнюю границу

доверительного

интер­

вала при заданной доверительной веро­

0,95

1,05

0,95

107 < Г И 118

ятности. Это повышает точность расче­

0,975

1,06

0,94

105 < Г И 119

тов, так как позволяет получить целую

область

возможных

проектных

решений.

0,99

1,08

0,93

104 ^ Г и 121

Проектировщику

остается лишь оценить

0,999

1,11

0,91

102 < Г И 125

ширину

данной области и принять

соот­

ветствующие

рекомендации

и

решения.

 

 

 

 

3.3. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЕТЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СВЯЗИ

В системах с ожиданием требование не покидает -сеть связи, пока не будет полностью обслужено; в системах с потерями тре­ бование, заставшее все обслуживающие приборы занятыми, те­

— 111 —