Файл: Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов.pdf

' Г Л А В А

Методы повышения надежности систем и сетей передачи дискретной информации

(13.1. ПОНЯТИЕ О НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ И СЕТЕЙ

:ПЕРЕДАЧИ Д И С К Р Е Т Н О Й ИНФОРМАЦИИ

Надежностью системы (аппаратуры) передачи дискретной ин­ формации называется ее свойство выполнять заданные функции,

Система (сеть) передачи дискретной информации (ПДИ) пред­ ставляет собой сложное сооружение, состоящее из трактов пере­ дачи и узлов коммутации. Вопросы надежности сетей разработаны недостаточно полно и поэтому при дальнейшем изложении мы рас­

никает необходимость определения: количественных характеристик надежности; критерия отказа; методики расчета надежности; ме­ тодики экспериментального определения надежности; причин, вы­ зывающих понижение надежности; технических и организационных методов повышения надежности и оценки их эффективности.

13.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ

Надежность самым тесным образом связана с понятием отка­ за, поэтому остановимся на данном вопросе несколько подробнее. Под отказом понимают событие, появление которого вызывает пол­ ное или частичное прекращение выполнения трактом П Д И своих функций. Отказы могут быть внезапными, вызванными, например, механическим повреждением линий связи, источников энергоснаб­ жения, неправильными действиями обслуживающего персонала, и постепенными, возникающими в результате старения материалов и деталей.

ров Т0, т0 , Кг характеризует в среднем надежность всей системы, тогда как каждый из параметров в отдельности дает неполную ее характеристику. Действительно, например, наработка на отказ ука­ зывает только среднее время между отказами, но ничего не гово­

ницу времени, отнесенное к числу элементов, исправных в начале рассматриваемого промежутка времени. Она может быть получена по статистическим данным:

где ANi —число отказавших элементов за время AT. При нормаль­ ной работе, когда интенсивность отказав примерно постоянна, име­ ет место следующее соотношение:

Интенсивность восстановления ц характеризует производитель­ ность ремонтно-восстановительных работ и определяется числом восстановлений в единицу времени. Она может быть найдена из выражения

где [І(0 —условная плотность вероятности восстановления для мо­

Обычно тракты П Д И в целом в отношении надежности харак­ теризуют параметрами коэффициента готовности Кт и вероятно­ стью безотказной работы p(t). Этими же параметрами принято

характеризовать аппаратуру ПДИ, в то время как для ее отдель­ ных элементов широко пользуются характеристикой интенсивности отказов ^-характеристики. Для оценки надежности линий связ;і наиболее подходят наработка на отказ и коэффициент готовности.

Снижение надежности может происходить, если: скорость пе­ редачи оказывается ниже заданной при нормальной достоверности; достоверность передачи снижается ниже установленной при нор­ мальной скорости; как скорость, так и достоверность передачи сни­ жены ниже заданных.

Рассмотрим первый из этих случаев. Скорость передачи инфор­ мации в трактах ПДИ является обычно величиной постоянной, за­ висящей от типа канала связи и аппаратуры ПДИ (если не рас­ сматривать адаптивных систем, изменяющих скорость передачи информации в зависимости от состояния канала связи). Для обес­ печения нормальной работы трактов ПДИ необходимая скорость передачи информации с должна выбираться несколько меньше средней скорости передачи по каналам связи В, обусловленной ти­ пом канала и аппаратуры П Д И (С<В). В случае С = В любой, да­ же самый короткий, перерыв в передаче информации по тракту ПДИ будет вызывать отказ, т. е. приводить к снижению надежно­

Рассмотрим второй случай снижения надежности.

При использовании корректирующих кодов, например, в систе­ мах с РОС (см. § 11.3)

Таким образом, наличие кодирования увеличивает требуемую ско­ рость передачи, а следовательно, уменьшает допустимое время пе­ рерыва ^перПоэтому случай снижения верности передачи ниже за­ данной при применении кодирования также сводится к первому случаю, когда критерием надежности является снижение скорости передачи ниже установленной.

Третий случай представляет собой сочетание двух первых: сни­ жение надежности обусловливается в конечном счете снижением скорости передачи ниже заданных пределов.

Таким образом, критерием отказа в трактах ПДИ является сни­ жение скорости передачи ниже заданных пределов. Этот критерий наиболее четко проявляется в так называемых «темповых» систе­ мах передачи данных, в которых по тракту ПДИ регламентируется передача определенных объемов информации в заданные отрезки времени, т. е. задается темп передачи информации. К «темповым» относятся тракты передачи данных: например, в системах управ­ ления автоматизированным производством, в системах управления

движением транспорта и т. п., где передаваемая информация быст­ ро стареет. Следует отметить, что системы со сравнительно медлен­ но стареющей информацией, например системы сбора статистиче­ ской информации, также являются «темповыми», только темп пе­

ратной связи. Будучи правильно спроектированными, они автома­ тически обеспечивают заданную верность передачи. Однако при увеличении интенсивности помех в канале возрастает число переспросов, что уменьшает эффективную скорость передачи ин­ формации и, следовательно, нарушает темп передачи. Таким об­

ляется, исходя из требований к системе передачи данных в целом. Из вышеизложенного следует, что для характеристики надеж­

ности тракта ПД необходимо знать поток отказов в тракте.

13.3. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ

Надежность систем ПДИ обеспечивается, в первую очередь, в процессе разработки (проектирования) и при производстве (соз­ дании). Очевидно, что выгоднее направить основные усилия на создание надежной системы, чем пытаться поддерживать работо­ способность уже созданной ненадежной системы. Тем не менее л в процессе технической эксплуатации могут быть проведены очень важные мероприятия по повышению надежности, не говоря уже о том, что меры повышения надежности при проектировании и соз­ дании системы в значительной степени основываются на эксплу­ атационных данных. Примерная классификация основных меро­ приятий по повышению надежности приведена в табл. 13.1.

Особенно необходимо подробнее рассмотреть одно из главных средств повышения надежности трактов П Д И — резервирование.

Резервные элементы могут быть подключены к основному в те­ чение всего времени и находиться в одинаковом с ним режиме или подключаться только при отказе основного элемента. Первый вид резервирования называют постоянным, второй — резервирование замещением. В последнем варианте резервируемый элемент в об­ щем случае может быть невключенным (холодный резерв), вклю­ ченным лишь частично (облегченный резерв), полностью включен­ ным (горячий резерв) и находиться в режиме контроля. Посколь-