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
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 |
{ti—М )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 —