Тараненко Вера Владимировна

Факультет Компьютерные науки и технологии
Кафедра Автоматизированных систем управления
Специальность: Информационные управляющие системы и технологии

Тема выпускной работы:

Прогнозирование отказов телекоммуникационного оборудования

Научный руководитель: Светличная Виктория Антоновна

Реферат по теме выпускной работы

         Телефонная связь является основным видом телекоммуникации, которая непрерывно и весьма интенсивно растет как базовая для других видов связи и поэтому, развитию, совершенствованию, планированию, проектированию и прогнозированию сетей телефонной связи постоянно уделяется особое внимание. Следовательно, важно правильно отладить режимы активного состояние оборудования, работающие в реальном времени, применительно к сложным телекоммуникационным сетям особо крупных размеров.

         Целью данного исследования является построения алгоритма прогнозирования отказов телекоммуникационного оборудования.          Осуществление поставленной цели предполагает решение следующих задач:

         1. Проанализировать структуру объекта и анализ отказов оборудования.

         2. Определить закономерности возникновения отказов.

         3. Исследовать возможность описания отказов, их параметры и выбрать параметр, с помощью которого будет оцениваться работоспособность оборудования.

         4. Проанализировать методы прогноза временных рядов. Выбрать метод прогноза, используемый для прогнозирования выбранного параметра.

         При анализе существующих отказов оборудования АТС, отказы можно классифицировать по техническим устройствам самой АТС. Современное оборудование АТС состоит из трёх основных групп: оборудования станций, оборудование связи с абонентами, оборудования связи АТС между собой.

         На АТС имеется «горячий» резерв оборудования первой группы на случай того, если какой-либо блок или плата сломаются, однако, вероятность поломки такого рода оборудования достаточно мала.

         Поломки второй группы оборудования легко устранимы и не несут большой опасности для всей сети телекоммуникации.

         Что касается третьей группы оборудования, то выход из строя такого оборудования влечёт за собой целый ряд последствий устранение, которых занимает достаточно много времени и средств.

         Следовательно, основные поломки и отказы телекоммуникационного оборудования приходятся на так называемые транспортные сети, то есть каналы связи. Несмотря на то, что паспортный показатель согласно ГОСТу у каналов связи достаточно высок, на практике же, по данным статистики, он значительно ниже.

         Таким образом, актуальной является задача учёта и анализа отказов транспортных сетей. Возникший отказ требует выполнения ремонта, а это в свою очередь, требует определённых материальных затрат, связанных как с оплатой работы, так и с заказом, доставкой технического оборудования для выполнения ремонта. Так как отказы телекоммуникационных сетей требуют самого быстрого устранения, отделы ремонта АТС должны быть оснащены всем необходимым современным техническим оборудованием. Отсюда возникает задача прогнозирования появления отказов с целью обеспечения своевременного и качественного ремонта.

         АТС является большой и сложной системой, которая требует соответствующего современного процесса управления и контроля. Сеть АТС Донецка является одной из достаточно больших в стране, соответственно нагрузки на сеть очень велики и поломки неизбежны, поэтому процесс учёта отказов требует отдельной автоматизированной системой управления.

         Одним из наиболее важных участков работы системы ликвидации и учёта отказов является отдел бюро ремонта, который занимается непосредственным приёмом заявок, определением типа поломки, направлением мастеров, ведением учёта запасного оборудования. Именно этот отдел является своеобразным коммутатором, благодаря которому АТС всего города не теряют связь между собой. В последнее время в связи с появлением большого количества новых средств обмена информацией, таких как всемирная сеть Internet, мобильная связь нагрузка на телекоммуникационное оборудование значительно возросла.

         Соответственно, можно сделать вывод, что усовершенствование данной системы управления ремонтом является одним из важных направлений современной сферы телекоммуникаций.

         Тему «Исследование и разработка механизмов обеспечения надежности транспортной телекоммуникационной сети для городов-миллионников» рассматривал в своей магистерской работе В. С. Чепак. С. В. Котов занимался темой «Исследование методов построения и оптимизация структуры региональной телекоммуникационной сети». Вопросы надёжности защиты информации исследовал в своей магистерской работе «Исследование и разработка технической защиты информации на транспортной АТМ-сети» Д. В. Ткаченко.

         Вопросы прогнозирования рассматривали следующие специалисты: А. В. Бондаренко, С. А.Кошечкин, И.Ю. Софийский. Методы устранения, диагностики отказов и надёжностью оборудования рассматривали в своих работах: Игорь Панов, А. Н. Берлин, Ю. П. Косинов, И. Н. Липатов, А. А Романов.

         Системы прогнозирования появления, диагностики и устранения отказов освещены в работах зарубежных авторов А. Г. Каграманзаде, Dr. Rajender Thusu, Team Leader, Robert Hudyma. Также зарубежные фирмы разрабатывают программные продукты для пронозирования отказов телекоммуникационного оборудования. Наиболее крупные из них: «RAM Commander» и «iManager».

         Для выбора и реализации метода прогноза необходимо выполнить анализ процесса отказов. С этой целью были использованы статистические данные по отказам на нескольких АТС города Донецка за 5 лет, которые содержат количество отказов по месяцам (рис. 1)

Рис.1 - Графики количества отказов за пять лет, значения полиноминального тренда, построенная модель прогнозирования (анимация объёмом: 36 KB, состоящая из 3 кадров, цикл повторения 8 раз выполнена с помощью программы GifAnimator).

         В процессе работы был проанализирован ряд методов прогнозирования:

        1) модель Хольта;

        2) модель Хольта-Уинтерса;

        3) модель Тейла-Вейджа – усложненная модель Хольта, учитывающая сезонность и аддитивный тренд, в отличии от модели Хольта-Уинтерса аддитивно включает линейный тренд. Пусть задан временной ряд: y_i…y_t, y_i € R.

где s - период сезонности, - сезонный профиль, b_t - параметр тренда, a_t- параметр прогноза, очищенный от влияния тренда и сезонности . Выбирать параметры € (0,1) предлагается экспериментально, используя метод минимизации среднеквадратичной ошибки:

        4) метод экспоненциального сглаживания;

        5) метод скользящей средней;

        6) метод экстраполяции.

         И был сделан вывод о том, что модель Тейла-Вейджа, в большей степени отвечает необходимым требованиям для прогнозирования отказов телекоммуникационного оборудования, поскольку, процент погрешности при её использовании составляет менее одного процента.

         На основе выбранного метода была определена: сезонная компонента, построен полиноминальный тренд и модель прогноза (рис. 1).

         Результаты исследования отказов телекоммуникационного оборудования позволяют сделать следующие выводы:

         1. Усовершенствование данной системы управления отказами является одним из приоритетных направлений современной сферы телекоммуникаций.

         2. Отделы ремонта АТС должны быть оснащены всем необходимым современным техническим оборудованием.

         3. Целесообразным будет выбрать параметр количество отказов за единицу времени.

         4. Модель Тейла-Вейджа в большей степени отвечает необходимым требованиям для прогнозирования отказов телекоммуникационного оборудования, поскольку, процент погрешности при её использовании составляет менее одного процента.

         5. Как видно из графика модели прогноза, построенные кривые практически совпадают, что свидетельствует об эффективности применения данного метода.

         1. Гуров С.В. Основы теории надёжности. - СПб: Издательство БХВ – Петербург – 2006. – 560 с.

         2. Лукашин Ю. П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования временных рядов. — М.: Финансы и статистика – 2003. – 416 с.

         3. Курносов В. И., Михачев А. М. Методология проектных исследований и управления качеством сложных технических систем электросвязи. – СПб:Тирекс – 1998 – C. 365-373.

        4. Множественная регрессия. [Электронный учебник StatSoft.]: Режим доступа: URL:   http://www.statsoft.ru/HOME/TEXTBOOK/modules/stmulreg.html#index.

         5. Надежность телекоммуникационного оборудования// Автоматика, связь, информатика. – №9. – 2007. – C. 7-9.

         6. Каграманзаде А. Г. Прогнозирование и проектирование телекоммуникационных сетей. – Баку: Бакинский Университет. – 1998. – 242 с.

         7. Берлин А.Н. Алгоритмическое обеспечение АТС. – М. “Радио и связь”. – 1986 – 128 с.
         8. Мосейкин А.А. Электронная библиотека Донецкой дирекции ОАО «Укртелеком».[Электронный ресурс]: Режим доступа: URL: http://uprav.dc.ukrtelecom.net/lib.html (Доступ только внутри ОАО «Укртелеком»)

         9. Назарян С. А. Развитие методов управления надежностью сложных технических систем с зависимыми отказами элементов: Автореф. дис. канд. техн. наук : 05.13.06. – Липецк. – 2004. – 140 c.

         10. Жабина А. В. Коэффициент готовности развивающихся телекоммуникационных сетей/ В. Е. Митрохин, Зо Зен Чхор // Материалы межрегионального информационного конгресса. Омск: МИК–2004 – 2004. – Ч. 3. – С. 137 – 139.

©ДонНТУ 2010, Тараненко В. В.