Исследование и разработка методики оптимизации сетей абонентского доступа
![Диссертация: Исследование и разработка методики оптимизации сетей абонентского доступа](https://niscu.ru/work/2479931/cover.png)
Научная новизна и значимость работы заключаются в следующем: разработана математическая модель и приведена формальная постановка задачи оптимизации САД. разработана методика построения оптимальных САД. созданы и модифицированы алгоритмы, позволяющие находить оптимальные проектные решения при построении САД. Личный вклад автора заключается в разработке методики построения оптимальных сетей САД… Читать ещё >
Содержание
- Основные положения представляемые к защите
- Глава 1. Принципы построении современных абонентских сетей
- 1. 1. Описание и принципы построения САД
- 1. 1. 1. Термины, основные понятия
- 1. 1. 2. Существующие принципы проектирования абонентских сетей
- 1. 2. Современные и перспективные средства доступа пользователей к сетям электросвязи
- 1. 2. 1. Кабельные системы доступа
- 1. 2. 2. Применение радиосредств на абонентских сетях
- 1. 2. 3. Лазерные системы доступа
- 1. 3. Услуги в С АД
- 1. 3. 1. Поддержка широкополосных услуг
- 1. 3. 2. Рынок услуг сетей САД
- 1. 1. Описание и принципы построения САД
- 2. 1. Общий подход к проектированию
- 2. 2. Основные этапы проектирования
- 2. 3. Методика диалоговой оптимизации САД
- 2. 3. 1. Методологические вопросы описания и анализа сетей электросвязи
- 2. 3. 2. Технология формулировки задач проектирования САД
- 2. 3. 3. Методы и алгоритмы для поиска оптимальных САД
- 2. 3. 4. О технологии мультидиалогового моделирования и оптимизации сетей связи
- 2. 4. Маркетинговые исследования в задаче поиска проектного решения САД
- 2. 4. 1. Постановка задачи
- 2. 4. 2. Классификация услуг электросвязи
- 3. 1. Содержательная постановка задачи построения САД
- 3. 2. Математическая модель структуры сети абонентского доступа
- 3. 3. Декомпозиция и задача выбора способов организации связи САД
- 3. 3. 1. Определение типа и числа заявок на услуги связи телефония, передача данных) разбиение территории на участки
- 3. 3. 2. Определение способов организации связи на каждом участке для предоставления услуг телефонной связи и передачи данных
- 3. 4. Поиск вторичных сетей с различными способами организации связи.91 3.4.1. Задача районирования территории САД
- 3. 4. 2. Задача поиска вторичной сети с симметричными кабельными линиями связи
- 3. 4. 3. Задача поиска вторичной сети с волоконно-оптическими линиями связи
- 3. 4. 4. Задача поиска вторичной сети с использованием систем радиодоступа (РД)
- 3. 4. 5. Анализ и выбор способа организации связи
- 3. 5. Построение сети абонентского доступа
- 3. 5. 1. Задача поиска сети кабельной канализации
- 3. 5. 2. Построение первичной сети
- 3. 6. Программная реализация потроения и расчёта сети абонентского доступа внутри зданий (карточек вводов ГТС)
- 3. 7. Оценка капитальных затрат на САД
- 4. 1. Обобщённый алгоритм оптимизации САД и его декомпозиция на частные задачи теории графов и теории гиперсетей
- 4. 2. Поиск кратчайших маршрутов и модель топоосновы
- 4. 3. Размещение медианных вершин в гиперсетях
- 4. 3. 1. Медианы в гиперсетях
- 4. 3. 2. В-медиана в гиперсети
- 4. 3. 3. О задаче поиска медианы графа на плоскости
- 4. 4. Задачи поиска связующих сетей
- 4. 4. 1. Задача поиска кратчайшего циклического маршрута в гиперсетях
- 4. 4. 2. Задача поиска дерева Штейнера в гиперсети
- 4. 4. 3. Поиск части графа с заданной связностью
- 4. 4. 4. Покрытие графа сетями специального вида
- 4. 5. Задачи поиска покрывающих вершин или ребер в гиперграфах и гиперсетях
- 4. 5. 1. задача о минимальном покрытии вершин гиперграфа ребрами
- 4. 5. 2. Задача поиска максимально независимого множества в гиперграфе
Исследование и разработка методики оптимизации сетей абонентского доступа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В диссертации предлагается исследование и разработка методики оптимизации сетей абонентского доступа (САД). Работа включает в себя формальную и математическую постановку задачи по построению оптимальных САД. Рассмотрены существующие и перспективные способы построения САД. Проведена декомпозиция САД по использованию различных способов организации связи, а так же разработаны модифицированные алгоритмы решения такого рода задач.
Используя методику, предложенную в диссертации, возможно создание программных пакетов по реальной оптимизации сетей САД. Так же необходимо использование визуализаторов (граф — редакторов) для проведения работ по реальному проектированию сети САД.
Важной особенностью подобных методик по оптимизации САД является их системный подход и универсальность, что позволяет использовать сочетание математического аппарата методики с опытом и интуицией проектировщика.
В дальнейшем развитие такого рода методик позволит создать замкнутый цикл по проектированию, строительству и текущей эксплуатации систем и сетей связи на всех уровнях.
Цель диссертационной работы состояла в исследовании и разработке математических моделей сетей связи, разработке на их основе методики, алгоритмов построения оптимальных сетей САД, а также анализа и синтеза объектов сетевых структур.
Задачи исследования для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
— Разработка структуры и принципов построения системы моделирования САД и автоматизированного поиска проектных решений.
— Исследование способов представления математических моделей САД.
— Разработка алгоритмов для задач анализа и синтеза и исследования САД.
— Оценка эффективности алгоритмов оптимизации САД.
Методы исследования.
Методической основой для решения поставленных задач являются: теория сетей связи, теория графов, теория гиперсетей, исследование операций, применение генетических алгоритмов, методы дискретной оптимизации.
Научная новизна результатов работы.
Научная новизна и значимость работы заключаются в следующем: разработана математическая модель и приведена формальная постановка задачи оптимизации САД. разработана методика построения оптимальных САД. созданы и модифицированы алгоритмы, позволяющие находить оптимальные проектные решения при построении САД.
Практическая ценность результатов.
Предложенная методика и алгоритмы частично реализованы в программных средствах поддержки интерактивной системы моделирования и оптимизации сетей связи.
Разработанная интерактивная система может быть использована в проектных организациях для применения методов оптимизации при синтезе проектных решений, что позволит сократить сроки и уменьшить трудоемкость проектирования.
Также может использоваться операторами связи для анализа проектных решений, а также как обучающая система для студентов вузов связи.
Реализация результатов работы.
На основе методики разработана и реализована система построения и обсчёта карточек кабельных вводов в жилые и нежилые здания. Система используется в реальном проектировании в ПКО ОАО «Сибирьтелеком» .
Личное участие.
Личный вклад автора заключается в разработке методики построения оптимальных сетей САД, постановки задачи, написании алгоритмов решения задач анализа, декомпозиции, синтеза сетей САД. В части прикладных работ, связанных с созданием системы построения и обсчёта карточек кабельных вводов ГТС.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
1. Международный семинар «Перспективы развития современных средств и систем телекоммуникаций», Хабаровск, 1999 г.
2. IV Международная конференция «Современные информационные технологии — 2000» («СИТ — 2000»), Новосибирск, 2000 г.
3. Международный симпозиум по проблемам информатики, модульных систем и сетей ICS-NET 2001. Москва, 2001 г.
4. XXIX Международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», Украина, Гурзуф 2002 г. 7.
5. На научных семинарах отд. Телекоммуникационных систем СОРАН. 2000 г.-20 003г. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы и отчета.
Основные положения работы, представляемые к защите:
— Показана принципиальная возможность получения оптимальных проектных решений с учётом всех современных средств связи на САД.
— Разработка технологии и методики получения проектных решений по оптимальным САД.
— Поставлена и решена обобщённая задача оптимизации САД.
— Разработаны математические модели и методы оптимизации САД с учётом диалоговой оптимизации.
— Разработаны алгоритмы решения задач на графах, гиперграфах и гиперсетях, используемые при решении проблемы построения САД и основанные на принципах построения генетических алгоритмов с учётом взаимодействия исследователя и компьютера (ПЭВМ) в процессе решения задачи.
— Разработан алгоритм и программа визуализации и расчёта карточек вводов в жилые и нежилые помещения ГТС.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения приложения и списка литературы.
Выводы.
— Разработан обобщённый алгоритм оптимизации САД с возможностью применения МД — технологии.
— Проведена декомпозиция общей задачи на более простые задачи теории графов, гиперграфов и теории гиперсетей.
— Предложена новая математическая модель топоосновы, в которой можно учесть практически все градостроительные факторы, рельеф местности и метрические характеристики.
— Впервые сформулированы и решены задачи поиска медианных вершин в гиперсетях и задачи поиска сетей оптимального вида в гиперсетях.
— Сформулирована и решена задача покрытия вершин гиперсети графами (сетями) специального вида. Приведены оценки стоимости решения задач по всем алгоритмам.
Задача поиска независимого максимального множества рёбер в гиперграфе решена с учётом применения МД — технологии и метода локального перебора.
Заключение
.
В диссертации были рассмотрены существующие (классические) и перспективные методы проектирования современных сетей абонентского доступа, даны описания существующих систем связи применяемых в настоящее на сетях САД. При решении основной задачи, связанной с поиском проектных решений оптимальных сетей абонентского доступа использовался системных подход, который позволил создать эффективную методику синтеза оптимальных сетей связи с учетом: разнообразия сетевого оборудования, градостроительных факторов и распределения абонентов по каждому виду услуг электросвязи.
В процессе работы над диссертацией были получены следующие результаты:
— предложена методика поиска проектных решений по построению оптимальных САД, на основе иерархических гиперсетей и применения геоинформационных технологий;
— показана возможность применения мультидиалоговой технологии моделирования и оптимизации для сетей абонентского доступа;
— была разработана математическая модель и сформулирована задача выбора номенклатуры услуг электросвязи;
— приведена системная постановка задачи синтеза САД с учётом всех современных систем применяемых на САД, при этом учтены практически все существующие факторы, влияющие на структуру и стоимость САД, включая некоторые показатели живучести (связность, к — связность и др.).
— приведена и обоснована декомпозиция задачи построения САД и разработаны соответствующие алгоритмы решения частных задач синтеза САД.
Разработан обобщённый алгоритм оптимизации САД с возможностью применения МД — технологии.
— Предложена новая математическая модель топоосновы, в которой можно учесть практически все градостроительные факторы, рельеф местности и метрические характеристики.
— Впервые сформулированы и решены задачи поиска медианных вершин в гиперсетях и задачи поиска сетей оптимального вида в гиперсетях.
— Сформулирована и решена задача покрытия вершин гиперсети графами (сетями) специального вида. Приведены оценки стоимости решения задач по всем алгоритмам.
Задача поиска независимого максимального множества рёбер в гиперграфе решена с учётом применения МД — технологии и метода локального перебора.
Ряд разработанных алгоритмов реализованы в электронном учебнике по теории графов, разрабатываемый в отделе Телекоммуникационных систем ИВМ и МГ СО РАН, некоторые программы внедрены в цикл проектирования сетей ГТС в ПКГ ОАО «Сибирьтелеком» .
Данная работа может быть положена в основу системы автоматизации проектирования абонентских сетей ГТС, что позволит существенно облегчить поиск проектных решений при строительстве САД.
Список литературы
- CC1.T Manual «Local Network Planning», ITU, Geneva, 1979, 246 p.
- Fenton F.M., Sipes J.D., Architectural and Technological Trends in Access: An Overview. Bell Labs Technical Journal, Vol. l, No. 1, summer 1996, pp. 3−10.
- Hadden A.D., Personal Communications Networks: Practical Implementation. -Artech House, Boston-London, 1995, 294 p.
- H. Ishihara. Plans for an Optical Access Network. NTT Review, Vol.6, No.4,1994, pp. 11 18.
- ITU-TS. Handbook on Transmission Planning. Geneva, 1993, 74 p.
- IEEE 802.11., IEEE 802. a Рекомендации IEEE Geneva, 1998. 85 c.
- Lee W.C.Y., Cellular has a future in PCS. TE&M, February, 15/1992, pp. 41−43.
- Shinohara H., Yamashima I., Miki Т., Evolution Scenario for the Integrated Fibre-Optic Subscriber System. Telecommunication Journal, N 3, 1993, pp. 109 -118.
- Sakakibara I., Higashiyama F., Future Development of Optical Subscriber Network. NTT Review, Vol. 3, No 6, 1991, pp. 21 — 26.
- Sokolov N., Digital Cross Connects Application for the Future Subscriber Network. ITC Specialists Seminar/Cracow, Poland, 1991, April 22 — 27, Vol. 2, pp. 215−218.
- Бесслер P., Дойч А. Проектирование сетей связи. M.: Радио и связь, 1988, 272 с.
- Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: Наука, 1967, 608 с.
- Bell Atlantic Trials NT ADSL 36.- Communications International, May 1993, p.
- Булгак В.Б., Варакин JI.E., Ивашкевич Ю. К., Москвитин В. Д., Осипов В. Г. Концепция развития связи Российской Федерации. М.: Радио и связь, 1995, 224 с.
- Варакин JI.E., Экономика, связь, развитие общества: макроэкономические закономерности развития связи // Электросвязь, 1994. -№ 1.
- ГОСТ Р50 889−96 Линейные сооружения городских и сельских и комбинированных телефонных сетей. Термины и определения, 1996.
- Горбачевская JI.E., Дементьев В. Т., Шамардин Ю.В.: Двухуровневая экстремальная задача выбора номенклатуры изделий -Новосибирск. Препринт/РАН. Сибирское отделение ИМ СО РАН, 1997, 26 с.
- Гроднев И.И., Верник С. М., Кочаловский JI.H., Линии связи. М.: Радио и связь, 1995,489 с.
- Гэри М., Джонсон Д., Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. М.: Мир, 1982.
- Дубровский Е.П., Канализационно кабельные сооружения связи. М.: Высшая школа, 1991, 320 с.
- Зыков А.А. Гиперграфы. Успехи математических наук. Вып. 6., 1974 с 89- 154.
- Зыков А.А. Основы теории графов. М.: Наука, 1987.
- Исследования по прикладной теории графов. Новосибирск., Наука, 1986. стр. 29 32.
- Исследование операций. Том 2 «Модели и применения». Пер. С англ. / Под ред. Дж. Моудера и С. Элмаграби. М.: Мир, 1981, 677 с.
- Каменев А.Ф. Технические системы: закономерности развития. Л.: Машиностроение, 1985.
- Кристофидес Н., Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.
- Льюис К.Д., Методы прогнозирования экономических показателей. М.: Финансы и статистика, 1986.
- Лутов М.Ф., Жарков М. А., Юнаков П. А., Квазиэлектронные и электронные АТС. М.: Радио и связь, 1988.
- Лихтциндер Б.Я., Кузякин М. А., Росляков А. В., Фомичев С. М., Интеллектуальные сети связи. М.: Эко Трендз. 2000.
- Майника Э., Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир. 1981.
- Оре О., Теория графов. М.: Наука, 1968.
- Попков В.К., Кауль С. Б., Нечепуренко М. И., Методы оптимизации структур зоновых сетей связи. Новосибирск. ВЦ. 1983.
- Попков Г. В., Бежаева Е. Б. Планирование и оптимизация топологии телефонных сетей абонентского доступа. ГИС ассоциация. Информационный бюллетень № 3(15) 1998 г. с.45−46.
- Попков Г. В., Моделирование градостроительных факторов при проектировании сетей абонентского доступа. Международный семинар. Сибдальтелеком 99. Новосибирск, 1999. с. 117.
- Попков Г. В., Оптимизация городских сетей абонентского доступа. Международный симпозиум по проблемам модульных систем и сетей. ICSNET 2001, М.: 2001.
- Попков Г. В., К вопросу оптимизации построения сетей абонентского доступа.Труды ИВМиМГ СО РАН серии информатика -4. Новосибирск, 2002.
- ПФИС'91., Проблемы функционирования информационных сетей. Материалы конференции. Новосибирск., 1991. 238 -246 с.
- Романовский И.В. Алгоритм решения экстремальных задач М.: Наука. 1977. 351 с.
- Росляков А.В., Самсонов М. Ю., Шибаева И.В., IP телефония. М.: Эко -Трендз., 2001.
- Руководство по проектированию сети электросвязи в сельской местности. М.: Связь, 1976.
- Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Книга II. М.: Прейскурантиздат, 1988, 313 с.
- Рогинский В.Н., Теория сетей связи. М.: Радио и связь, 1981.
- Семёнов А.Б., Стрижаков С. Н., Сунчелей И. Р., Структурированные кабельные системы. М.: Лайт ЛТД., 2001.
- Смолянский М.Е. Проектирование линейных сооружений ГТС. М.: Радио и связь, 1989, 176 с.
- Соколов Н.А. Эволюция местных телефонных сетей. Издательство ТОО Типография «Книга», Пермь, 1994, 375 с.
- Соколова О.Г., Разработка интерактивной системы анализа и синтеза проектных решений в сетях электросвязи. Диссертация, Новосибирск, ИВМ и МГ СО РАН, 2002. 140 с.
- Саркисян С. А., Ахундов В. М., Минаев Э. С. Анализ и прогнозразвития больших технических систем. М.: Наука, 1982. 225 с.
- Фрэнк Г., Фриш И. Сети, связи и потоки. М.: Связь, 1978. 175 с.
- Харари Ф., Теория графов. М.: Мир, 1973. 300 с.
- РД 45.196 2001: Правила построения системы телефонной связи общего пользования. Министерство связи РФ, введено с 2001 г. М., 2002 г.
- РД 45.164 2000: Оборудование радиотехнологии DECT, применяемое на ТФОП. Общие технические требования. М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000.
- РД 45. 120 2000: Городские и сельские телефонные сети. М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000.137