Внешние и внутренние параметры систем ПДС

Системы ПДС описываются совокупностью параметров, которые можно разделить на два подмножества: внешние и внутренние. Внешние параметры, задаваемые вектором описывают систему ПДС с точки зрения заказчика или потребителя. Внутренние параметры, задаваемые вектором , описывают систему с позиций разработчика. На внешние и внутренние параметры накладываются ограничения, предписываемые техническим заданием.

Внешние параметры классифицируются на информационные, технико-экономические и технико-эксплуатационные.

Информационные параметры характеризуют качество передачи. К ним относятся: верность, скорость и время передачи.

К технико-экономическим параметрам системы ПДС относятся: стоимость, габаритные размеры, масса. В качестве оценки стоимости иногда принимают стоимость передачи 1 бит информации, которая складывается из капитальных расходов на изготовление и эксплуатацию аппаратуры.

К технико-эксплуатационным параметрам относятся: температурный диапазон работы, механические характеристики и характеристики надежности.

Рассмотрим основные характеристики надежности.

1. Время наработки на отказ , которое определяется как среднее значение длительности непрерывной работы комплекса между двумя отказами: , где - время работы между и м отказами, N – общее число отказов во время испытаний.

2. Для характеристики безотказности отдельных элементов и узлов применяется интенсивность отказов , которая представляет собой условную плотность вероятности возникновения отказа в рассматриваемый момент времени при условии, что до этого отказ не возникал.

3. Состояние отказа характеризуется величиной среднего времени восстановления , которое определяется как среднее время простоя комплекса, вызванное отысканием и устранением данного отказа: , где - длительность -го отказа.

4. Для оценки ремонтопригодности устройств наряду с величиной используется интенсивность восстановления , характеризующая число восстановлений в единицу времени.

5. Обобщенным показателем надежности комплекса является коэффициент готовности , характеризующий вероятность того, что комплекс будет находиться в исправном состоянии в произвольно выбранный момент времени: .

6. Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что за данный отрезок времени t не произойдёт отказа: .

В качестве основных показателей надежности тракта передачи данных обычно выбирается коэффициент готовности и среднее время наработки на отказ T₀.

К числу внутренних параметров системы ПДС относятся характеристики элементной базы, характеристики помех и такая важная характеристика как сложность. Различают алгоритмическую и структурную сложность. Систему ПДС можно рассматривать как некоторую вычислительную систему, реализующую последовательность операций по определенному алгоритму над входным сигналом для преобразования его в выходной сигнал. Поэтому алгоритмическую сложность оценивают числом логических и арифметических операций и объемом памяти запоминающих устройств, необходимых для выполнения преобразований в системе ПДС.

Структурная сложность определяется числом базовых узлов, необходимых для построения надежно функционирующей системы. Сложность базового узла принимается равной единице. В качестве базовых могут приниматься узлы, выпускаемые промышленностью: триггеры, операционные усилители и интегральные микросхемы.

Внешние и внутренние характеристики системы связаны определенными зависимостями. В общем случае каждый из внешних параметров может быть представлен в виде функции его внутренних параметров: .

Подобная система уравнений называется уравнениями связи и задаёт математическую модель проектируемой системы ПДС.

При проектировании системы ПДС приходится решать задачу поиска наилучшей в определенном смысле системы, поскольку внутренние параметры противоречиво влияют на внешние. Эта задача оказывается чрезвычайно сложной прежде всего из-за огромного числа внешних и внутренних параметров системы ПДС. Поэтому успех оптимизации, как правило, зависит не столько от точности математической модели системы, сколько от удачно выбранного критерия оценки качества системы. В качестве критерия качества обычно выбирается один из параметров системы, который считается наиболее важным.

Рассмотрим некоторые обобщенные показатели системы ПДС.

1. Информационная эффективность, характеризует степень использования пропускной способности канала: , где V – скорость передачи информации, С – пропускная способность канала.

2. Показатели удельной скорости, то есть скорости, отнесенной к одному из параметров канала связи. К ним относятся:

2.1. Частотная эффективность: , где V – скорость передачи информации, - полоса пропускания канала связи.

2.2. Энергетическая эффективность: , где V – скорость передачи информации,

- средняя мощность сигнала, - спектральная плотность шума в канале. Показатель используется при оптимизации систем, для которых первостепенное значение имеют энергетические показатели, в частности, космические и спутниковые системы связи. В системах проводной связи более важным показателем является показатель частотной эффективности .

3. Иногда при оптимизации систем применяют обобщенный показатель качества , где n – число учитываемых параметров системы, - i-й внешний параметр системы.

Широко используется оценка в виде линейной функции , где - весовые коэффициенты, учитывающие значение i-ой компоненты, и определяемые методом экспертных оценок. Обычно налагается ограничение . Последняя оценка привлекательна тем, что выражается одним числом и в то же время учитывает все существенные параметры системы. Однако эта оценка обычно слишком формализована, что является её недостатком.