ДонНТУ   Портал магистров

Содержание

Введение

Практически все современные информационные системы и технологии тем или иным образом связаны с необходимостью обмена информацией и использования каналов связи различных типов. Непосредственно каналы для передачи и приема информации, на основе кабельных систем должны иметь строгую иерархическую структуру. На сегодняшний день существуют три нормативных документа и стандарта, описывающих понятия, назначения, принципы построения, а также требования, предъявляемые к кабельным системам, которые получили название структурированные. Любая серьезная и перспективная структурированная кабельная система (СКС) на этапе подготовки к эксплуатации должна быть протестирована специальным оборудованием для выявления тех или иных дефектов и на соответствие заданным характеристикам, определяющихся заранее. Этот завершающий этап построения СКС имеет фундаментальное значение. От его результатов зависит как качество и долговечность установленной системы в целом, так и быстрота и мобильность передачи самой информации между оконечным оборудованием и подключенными пользователями. Тестирование современных компьютерных систем требует анализа не только классических константных неисправностей, но и более сложных моделей, которые учитывают временные характеристики схемы. Особенно это характерно для глубокого субмикронного проектирования. К ним относятся «перекрестные неисправности» (cross talk faults), где обычно рассматриваются два основных типа перекрестных помех:

1) “crosstalk” индуцированные импульсы.

2)“crosstalk” индуцированные задержки.

1. Понятие структурированной кабельной системы

Структурированная кабельная система – это универсальная кабельная система здания, группы зданий, предназначенная для использования достаточно длительный период времени без реструктуризации. Универсальность СКС подразумевает использование ее для различных систем:

1. компьютерная сеть.

2. телефонная сеть.

3. охранная система.

4. пожарная сигнализация.

Такая кабельная система независима от оконечного оборудования, что позволяет создать гибкую коммуникационную инфраструктуру предприятия. Избыточность подразумевает организацию новых рабочих мест без прокладки дополнительных кабельных линий, для чего СКС должна строится с запасом. Гарантированный срок эксплуатации – около 10–15 лет, что включает в себя понятие длительного использования без реструктуризации . Фактически структурированная кабельная система – это совокупность пассивного коммуникационного оборудования:

1. кабель – этот компонент используется как среда передачи данных СКС. Кабель различают на экранированный и неэкранированный

2. розетки – этот компонент используют как точки входа в кабельную сеть здания;

3. коммутационные панели – используются для администрирования кабельных систем в коммутационных центрах этажей и здания в целом

4. коммутационные шнуры – используются для подключения офисного оборудования в кабельную сеть здания, организации структуры кабельной системы в центрах коммутации.

Для облегчения проектирования и дальнейшего обслуживания кабельной системы были разработаны международные и европейские стандарты на структурированную кабельную систему (СКС):

1. международный стандарт ISO/IEC 11801 Generic Cabling for Customer Premises

2. европейский стандарт EN 50173 Information Technology Generic Cabling Systems

3. американский стандарт ANSI/TIA/EIA 568-A/568-В Commercial Building Telecommunication Cabling Standard.

Стандарты призваны служить общественным интересам, устраняя недопонимание между производителями и потребителями, обеспечивая взаимозаменяемость и универсальное качество продукции, наряду с ее доступностью и грамотным использованием. Стандарты телекоммуникационной инфраструктуры зданий должны обеспечить работу разнотипного оборудования любых производителей, создание кабельных системы на этапе строительства зданий и их длительную эксплуатацию.

2. Тестирование каналов и стационарных линий СКС

Комплекс измерений параметров отдельных электрических и оптических компонентов СКС, а также смонтированных линий на их основе предназначен для определения состояния СКС, предупреждения повреждений, накопления статистических данных, используемых при разработке мероприятий по повышению надежности связи и, наконец, является обязательной процедурой перед вводом СКС в эксплуатацию. Измерения производятся в следующих случаях:

1. в процессе выполнения входного контроля отдельных компонентов перед началом работ по их монтажу.

2. при проведении приемо-сдаточных испытаний СКС.

3. во время эксплуатации кабельной системы при выполнении профилактических, аварийных и контрольных проверок.

Структура видов измерений в СКС

Рисунок 1 – Структура видов измерений в СКС

Передаточные характеристики трактов, которые создаются с помощью СКС для передачи сигналов различных инженерных систем, обсуждаются и оцениваются в стандарте ISO/IEC 11801:2002(E) с помощью понятий канал (англ. channel) и стационарная линия (англ. permanent link). Под каналом понимается тракт передачи сигналов по СКС от одного активного оборудования до другого. Сами вилки на концах кабелей не входят в состав канала, поскольку их влияние на систему в целом учтено разработчиками активного оборудования . Под стационарной линией понимается часть тракта передачи сигналов по СКС, включающая в себя лишь стационарный кабель и соединители на его концах .

3. Основные параметры тестирования линий кабельных систем.

Поскольку автоматы Мура являются важной частью цифровых систем, то проблемы их синтеза, анализа, минимизации и реализации были широко исследованы как американскими, европейскими, японскими учеными, так и отечественными специалистами. Вопросам реализации цифровых устройств с помощью FPGA и Verilog HDL также посвящен ряд работ, в основном, исследователей западной школы.

Затухание (Attenuation) – потеря мощности сигнала. Это отношение мощности сигнала на выходе передатчика к мощности сигнала на входе приемника, выраженное в децибелах (дБ). Чем меньше затухание, тем сильнее сигнал на входе приемника, тем лучше связь.

А = lg (Р1 / P2),

где Р1 – мощность сигнала на выходе передатчика, P2 – мощность сигнала на входе приемника.

Распределение мощности сигнала

Рисунок 2 – Распределение мощности сигнала

A = 10 lg (P1 / P2) = 10 lg (U1 I1 / U2 I2) =10 lg (U1 * (U1 / R1) / U2 * (U2 / R2)),

принимаем R1 = R2, таким образом, A = 10 lg (U12 / U22) = 20 lg (U1 / U2).

Зависимость затухания от частоты сигнала

Рисунок 3 – Зависимость затухания от частоты сигнала

Тестирование производится для всего диапазона рабочих частот.

Оценка результата тестирования для каждой пары выводится на основании

наихудшего результата. Затухание канала и базовой линии является суммой

затуханий, вносимых всеми их составляющими элементами: горизонтальным

кабелем, оконечными и коммутационными шнурами и разъемами.

Максимально допустимое затухание можно выразить следующим образом: A = ? Aразъема + Aкабеля на 100м * (Lкабеля + 1,2 * ? Lшнуров) / 100, где ? Aразъема – сумма максимально допустимых затуханий, вносимых всеми разъемами (в канале может быть до четырех разъемов, в базовой линии всегда два разъема);Aкабеля на 100м – максимально допустимое затухание горизонтального кабеля на длине 100 м; Lкабеля – фактическая длина горизонтального кабеля канала или базовой линии; ? Lшнуров – фактическая сумма длин всех шнуров канала или базовой линии .

4. Принципы тестирования кабельных систем.

Конечные пользователи и проектировщики сетей постоянно планируют более высокие скорости передачи данных, возможности передачи большего количества данных, а также способность сети к гибкой и удобной переконфигурации. Бытует мнение, что около 20 % высокоскоростных сетей не обеспечивают возможного быстродействия, что является результатом некачественной реализации кабельных систем. Это особенно хорошо заметно на примерах высокоскоростных систем, в состав которых входят Fast Ethernet, коммутируемые LAN, Gigabit Ethernet. Однако некоторые низкоскоростные системы (Ethernet, Token Ring) могут приемлемо функционировать даже при неграмотной инсталляции .

Генерация тестов для неисправностей индуцированные задержки.

Генерация проверяющих тестов для этих неисправностей отличается от построения тестов для неисправностей типа задержка распространения сигналов несмотря на то, что она также основана на использовании пар тестовых наборов. При построении проверяющего теста для такой неисправности необходимо:

1) найти входные наборы, которые вызывают необходимый переход сигналов на линии-агрессоре.

2) найти входные наборы, обеспечивающие необходимое изменение сигнала на линии-«жертве» и распространение возникшей задержки от жертвы до одного из внешних входов.

Задача построения тестовой пары входных наборов для заданной пары линий схемы “жертва-агрессор” рассмотрена в предыдущей работе. Здесь рассматривается задача построения теста для кратных неисправностей задержек, индуцированных различными линиями агрессорами. В этой постановке задачи линии- жертвы входят в некоторый путь, связывающий внешний вход с внешним выходом схемы. Множество линий-агрессоров образуют те линии схемы, которые могут воздействовать на линии- жертвы и тем самым вызвать задержку распространения сигналов на указанном пути. При решении этой задачи необходимо решить как минимум три подзадачи:

1) выбор множества критических путей, формирующий линии-жертвы.

2) выбор множества линий-агрессоров для заданного критического пути.

3) построение пары входных тестовых наборов, проверяющих индуцированные задержки для заданного пути и множества линий- агрессоров.

c

6. Выбор множества критических путей.

Количество возможных перекрестных неисправностей – пар линий жертва-агрессор для реальной схемы очень велико. Но большинство таких неисправностей не имеет смысла или невозможно тестировать. Поэтому на первом этапе обычно находится сокращенное множество неисправностей индуцированных задержек на основе статического временного анализа схемы. При этом необходимо выполнить следующие действия:

1. Для каждой линии схемы необходимо найти «временное окно», которое определяется самым ранним и самым поздним возможным временем изменения сигнала.

2. Из максимальных значений поздних времен изменения сигналов найти самый долгий (критический) путь в схеме. Линии, входящие в этот путь образуют потенциальные «жертвы» для перекрестных неисправностей.

3. Временное окно для каждой линии – жертвы необходимо сравнить с временным окном потенциальной линии- агрессора. Если эти окна пересекаются, то эта пара жертва-агрессор заносится в множество перекрестных неисправностей.

7. Генетический алгоритм генерации теста.

Генетические алгоритмы широко применяются при построении проверяющихтестов для константных неисправностей и более сложных моделей, например, задержек распространения сигналов в силу простоты, устойчивости и эффективности. На наш взгляд их применение при построении тестов для более сложных моделей неисправностей еще более оправдано, поскольку в этом случае трудно использовать детерминированные методы. Ясно, что проверяющий тест для перекрестных неисправностей типа индуцированные задержки должен состоять из пар входных наборов, обеспечивающих приведенные выше условия. Очевидно, что желательно найти пары наборов с максимальной задержкой, которые позволяют проверить целевые неисправности. Очевидно, что в качестве особи ГА здесь целесообразно использовать пару входных наборов, множество которых составляет популяцию. В качестве фитнесс-функции проще всего использовать число проверяемых неисправностей, которое можно получить с помощью программы моделирования неисправностей

8. Заключение.

Измерения в СКС выполняются на всех этапах строительства и эксплуатации кабельной системы и являются необходимым условием обеспечения нормального функционирования и быстрого восстановления работоспособности каналов и трактов в аварийных ситуациях. Показано, что применение ГА в сочетании с логическим моделированием и временным анализом позволяет эффективно решать задачу построения тестов для неисправностей индуцированных

Структура видов измерений в СКС

Рисунок 1 – Структура видов измерений в СКС

9. Список источников.

1. Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. Структурированные кабельные системы. М.: Компания АйТи, ДМК Пресс, 2004. 640 с.

2. Самарский П.А. Основы структурированных кабельных систем. М.: Компания АйТи, ДМК Пресс, 2005. 216 с.

3.http://www.adp.ru/passive/teh_doc/for_test.htm.

4.http://www.cnts-net.ru/stati/statia40.dhtml.

5.1. Ю.А.Скобцов. Основы эволюционных вычислений. Учебное пособие.-Донецк: ДонНТУ,2008.-326с.

6.Ю.А.Скобцов, В.Ю.Скобцов. Логическое моделирование и тестирование цифровых устройств.-Донецк:ИПММ НАНУ, ДонНТУ, 2005.-436с.

7.E.Alba, M.Tomassini. Parallelism and evolutionary algorithms//IEEE trans. On evolutionary computation.-2002.-vol.6,N5.-P.443-462.