Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях
Пропонується метод множинного оцінювання параметрів об’єктів керування, нечутливий до викидів — стрибків значень збурень за апріорні обмеження. Використання в процедурі множинної ідентифікації даних, спотворених викидами, може призводити до збоїв, які полягають у тому, що множинна оцінка стає пусто...
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Проблемы управления и информатики |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206891 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях / В.Н. Шевченко // Проблемы управления и информатики. — 2006. — № 5. — С. 42-51. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-206891 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-2068912025-09-27T00:07:32Z Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях Отримання гарантованих множинних багатогранних оцінок параметрів об’єктів керування за наявності викидів у обмежених збуреннях Obtaining of guaranteed polyhedral set estimates of controlled objects parameters in the presence of outliers in bounded disturbances Шевченко, В.Н. Методы идентификации и адаптивного управления Пропонується метод множинного оцінювання параметрів об’єктів керування, нечутливий до викидів — стрибків значень збурень за апріорні обмеження. Використання в процедурі множинної ідентифікації даних, спотворених викидами, може призводити до збоїв, які полягають у тому, що множинна оцінка стає пустою. Робастність запропонованого методу оцінювання базується на виявленні та усуненні даних, спотворених викидами, обробка яких призводить до збоїв. Алгоритм визначення нехарактерної поведінки збурення реалізовано у вигляді функції в середовищі програмування MATLAB. The method of estimating parameters of controlled objects insensitive to outliers — jumps of disturbances values beyond a priori bounds. The use in procedures of set identification of data distorted by outliers can result in malfunctioning because of the fact that estimating set becomes empty. Robust property of the suggested estimation 2006 Article Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях / В.Н. Шевченко // Проблемы управления и информатики. — 2006. — № 5. — С. 42-51. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206891 519.71:510.22 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Методы идентификации и адаптивного управления Методы идентификации и адаптивного управления |
| spellingShingle |
Методы идентификации и адаптивного управления Методы идентификации и адаптивного управления Шевченко, В.Н. Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях Проблемы управления и информатики |
| description |
Пропонується метод множинного оцінювання параметрів об’єктів керування, нечутливий до викидів — стрибків значень збурень за апріорні обмеження. Використання в процедурі множинної ідентифікації даних, спотворених викидами, може призводити до збоїв, які полягають у тому, що множинна оцінка стає пустою. Робастність запропонованого методу оцінювання базується на виявленні та усуненні даних, спотворених викидами, обробка яких призводить до збоїв. Алгоритм визначення нехарактерної поведінки збурення реалізовано у вигляді функції в середовищі програмування MATLAB. |
| format |
Article |
| author |
Шевченко, В.Н. |
| author_facet |
Шевченко, В.Н. |
| author_sort |
Шевченко, В.Н. |
| title |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| title_short |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| title_full |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| title_fullStr |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| title_full_unstemmed |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| title_sort |
получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Методы идентификации и адаптивного управления |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206891 |
| citation_txt |
Получение гарантированных множественных многогранных оценок параметров объектов управления при наличии выбросов в ограниченных возмущениях / В.Н. Шевченко // Проблемы управления и информатики. — 2006. — № 5. — С. 42-51. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Проблемы управления и информатики |
| work_keys_str_mv |
AT ševčenkovn polučeniegarantirovannyhmnožestvennyhmnogogrannyhocenokparametrovobʺektovupravleniâprinaličiivybrosovvograničennyhvozmuŝeniâh AT ševčenkovn otrimannâgarantovanihmnožinnihbagatogrannihocínokparametrívobêktívkeruvannâzanaâvnostívikidívuobmeženihzburennâh AT ševčenkovn obtainingofguaranteedpolyhedralsetestimatesofcontrolledobjectsparametersinthepresenceofoutliersinboundeddisturbances |
| first_indexed |
2025-09-27T01:13:12Z |
| last_indexed |
2025-09-28T01:09:38Z |
| _version_ |
1844468020605353984 |
| fulltext |
© М.М. ЛАСТОВЧЕНКО, В.И. БИЛЯК, В.И. МАРУЩАК, 2006
32 ISSN 0572-2691
УДК 004.738
М.М. Ластовченко, В.И. Биляк, В.И. Марущак
АДАПТИВНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ
МУЛЬТИМЕДИЙНОГО ТРАФИКА
В СИТУАЦИОННЫХ ЦЕНТРАХ УПРАВЛЕНИЯ
Во всех европейских проектах создания интеллектуальных сетей (ИС), под-
держивающих ситуационные центры управления (СЦУ), особое место занимают
проекты создания корпоративных зон интеллектуального информационного про-
странства (ИИП) с достаточно развитым мультимедийным сервисом (ММС) само-
го СЦУ [1–3]. Самое важное требование, предъявляемое к ММС СЦУ, функцио-
нирующим как в структуре силовых министерств (МЧС, МО, МВД), так и в инте-
грируемой транспортной сети (железнодорожные и автомобильные сети дорог с
сетями аэродромных узлов), состоит в передаче с заданным качеством QoS [2]
мультимедийного трафика (ММТ) от территориально распределенных объектов.
Последующее представление ММТ в виде аудио- и видеоинформации требует, в
свою очередь, реализации заданных режимов его синхронизации в реальном мас-
штабе времени [4]. На сегодняшний день уже создана концептуальная модель ИС,
которая поддерживает передачу ММТ в ИИП [5]. Однако для ММС СЦУ только
предпринимаются попытки апробации новых стандартов (MPEG-4, MPEG-6) [6]
для регламентации сервиса в реальном масштабе времени [4, 7].
Наиболее перспективные на сегодня ММС (в рамках новых стандартов
MPEG-4, MPEG-6) базируются на использовании информационных услуг (ИУ)
ИС для СЦУ в двух областях: интерактивные графические приложения (синтети-
ческое содержание) и интерактивный мультимедийный сервис (например, Интер-
нет (IP) с распределением и доступом к содержимому), что не позволяет обеспе-
чивать мониторинг и управление в реальном масштабе времени.
Первоочередная задача для решения этой проблемы заключается в создании
средств поддержания заданных режимов синхронизации аудио- и видеообъектов.
1. Анализ функциональной структуры мультимедийного сервиса ситуа-
ционного центра управления. Принципиальное отличие новых технологий
(MPEG-4 и MPEG-6) состоит в том, что экранное отображение визуальных объек-
тов связано с речевой информацией в реальном времени [4, 7]. Кроме того, аудио-
визуальные сценарии MPEG-4 состоят из нескольких медиаобъектов, которые ор-
ганизованы иерархическим способом. В иерархии можно дойти до примитивных
медиаобъектов, а именно:
— стилевых изображений, устанавливающих картографический фон;
— видеообъектов (видео и речь без фона);
— звуковых объектов (речь, связанная с объектом).
MPEG-4 стандартизирует множество медиаобъектов, совместимых как с
естественными, так и с синтетическими типами, которые могут быть 2- (2-D) или
3-мерными (3-D). На рис. 1 в функциональной структуре ММС СЦУ закодировано
представление объектов типа «видео и речь», или «синтетический разговор», ко-
торые связаны с графикой.
На схеме ММС системы диспетчеризации аэродромного узла (АУ) [8] (рис. 1,
ВД — воздушное движение, ВС — воздушное судно) показаны связи, в соответ-
ствии с которыми аудиовизуальный сценарий представлен и как система индиви-
дуальных объектов, и как система, интегрирующая примитивные медиаобъекты
[7]. Примитивные медиаобъекты отвечают на запросы в описательном дереве, в то
время как составные медиаобъекты охватывают полные поддеревья.
Проблемы управления и информатики, 2006, № 5 33
Мультиплексированный
поток предпосылок
с картографическим фоном
Исходные предпосылки
аудиовизуализации ВД
Эталоны аудиовизуальных
объектов
Уровень нижнего потока
Речь
Видео
Мультиплексированный
поток динамики ВД
с корректором координат
сценария и ВС
Уровень верхнего потока
Мониторинг процессов
ММС и подаваемого ММТ
Плоскость
коррекции
Плоскость
синхронной
поддержки
Видеосборщик
Видеосистема Аудиосистема
Экран главного диспетчера
Манипулятор
Анализ
ситуаций
Контроль выполнения
принятых решений
Координаты
сценария ВС
2-D «задний фон»
3-D «задний фон»
Аудиосборщик
Рис. 1
Такая структура ММС разрешает диспетчерам и пилотам в рамках СЦУ реа-
лизовывать сложные сценарии, обеспечивая их отображения на одном из выбран-
ных картографических интерфейсов.
В качестве базовых составляющих функциональной структуры ММС опреде-
лены: 1) транспортная платформа (ТП); 2) интерфейс между взаимодействующи-
ми услугами ММС (ИМВУ, DMIF) и ТП; 3) система формирования услуг (СФУ)
ММС [7].
1. ТП в рамках стандарта MPEG-4 определяет транспортные пласты, как это
принято в эталонной модели взаимодействия открытых систем. На сегодня в
большинстве случаев адаптация к определенному, уже существующему транс-
портному пласту корректирует как передачу ММТ в транспортных потоках
MРEG-2, так и передачу в рамках IP-технологии.
2. Интерфейс DMIF как структура интеграции передаваемого ММТ обеспе-
чивает согласование между приложением и транспортом, что освобождает пользо-
вателя от необходимости контролировать этот транспорт. Отдельное приложение
может работать в разных транспортных пластах при поддержке DMIF, который
обеспечивает следующие функциональные возможности:
— реализация прозрачного MPEG-4 DMIF-прикладного интерфейса с управ-
лением установкой каналов FlexMux;
— использование гомогенных сетей между сетями с разными технологиями:
сетевого уровня IP, асинхронного метода передачи (АТМ), мобильной связи [2, 4];
— поддержание команд пользователя с сообщениями подтверждений при
управлении синхронизацией MPEG-4.
34 ISSN 0572-2691
3. Система формирования услуг ММС определяет комплект инструментов в
виде усовершенствованных алгоритмов сжатия для звуковой и визуальной ин-
формации. Потоки данных (элементарные потоки (ЭП)), которые определяются
процессом кодирования, могут быть переданы или сохранены отдельно. Они
должны быть составлены так, чтобы создавать фактическое мультимедийное
представление на стороне приемников ММС. Для этого в рамках MPEG-4 реали-
зуется обращение к описанию отношений между аудиовизуальными компонента-
ми, которые формируют сценарий. При этом отношения описываются на двух
главных уровнях (рис. 1):
— на нижнем — дескрипторы объекта определяют отношения между эле-
ментарными потоками, которые поступают для каждого объекта (аудио- и видео-
потоки каждого участника видеоконференции);
— на верхнем — двойной формат для сценариев описывает пространствен-
но-временные параметры объектов в сценариях (пользователи могут управлять
объектами, перестраивая их в рамках сценариев или изменяя их собственные па-
раметры в 3-мерном виртуальном окружении).
2. Анализ особенностей реализации мультимедийного сервиса. Прежде
всего необходимо выделить ряд характерных особенностей функциональной
структуры ММС, который реализуется в рамках MPEG-4, а именно:
— стандартный формат файла поддерживает обмен и авторизацию содержа-
ния сценариев в рамках MPEG-4 с инструментом для сохранения MPEG-4-данных
в файле;
— инструмент для мониторинга и интеграции многоразовых потоков в еди-
ный поток с учетом времени подачи информации;
— независимость транспортного пласта, где картография совместима с
транспортным стеком протоколов [4, 7].
Отметим особенности формирования звуковых и визуальных объектов. Зву-
ковые объекты характеризуются следующим:
1. Звуковые сигналы. Поддержка кодирования потока звуковых сигналов в
пределах от малых до больших значений битрейтов, что обеспечивает высокое
качество кодирования.
2. Сигналы речи. Кодирование потока речевых сигналов осуществляется в
пределах от 2 до 24 Kбит/с с использованием специального инструмента. Малая
задержка возможна для коммуникационных приложений. При использовании
HVXC-инструментов [7] скорость и подача потока могут быть изменены пользо-
вателем на протяжении всего времени воспроизведения. Если используются ин-
струменты CELP [7], то изменение скорости воспроизведения потока может быть
достигнуто за счет дополнительного инструмента обработки эффектов.
Затем можно выделить три базовых свойства масштабируемости видео-
объектов [7]:
I. Пространственная масштабируемость, которая позволяет декодерам
расшифровывать поднабор общего потока, сделанный кодирующим устройством
для восстановления и показа структур, изображений и видеообъектов в умень-
шенном пространственном разрешении.
II. Временнáя масштабируемость, которая позволяет декодерам расшифро-
вывать поднабор общего потока, сделанный кодирующим устройством для вос-
становления и показа видео в уменьшенном временнóм разрешении.
III. Качественная масштабируемость, которая позволяет потоку быть разо-
бранным на множество поточных пластов разного уровня так, чтобы комбинация
поднабора пластов могла расшифровываться в значащий сигнал. При этом разбор
потока происходит или на протяжении передачи, или в декодере.
Таким образом, главные составляющие ММС на базе технологии MPEG-4
должны обеспечивать:
1) размещение медиаобъектов в заданной системе координат;
Проблемы управления и информатики, 2006, № 5 35
2) изменение геометрии возникающих медиаобъектов;
3) группирование примитивных медиаобъектов для формирования заданных
медиаобъектов;
Стандарт MPEG-4 в режиме визуализации (этот режим сложнее формирова-
ния звуковых объектов) определяет кодирование гибрида естественных (пиксел-
базируемых) изображений и видео вместе с синтетическими (сделанными компь-
ютером) сценариями, благодаря чему возможно, например, присутствие пользова-
телей ММС в реальном режиме времени. Для этого включаются инструменты и
алгоритмы, которые поддерживают как кодирование пиксел-базируемых стилевых
изображений и видеопоследовательностей, так и инструменты для поддержки
сжатия синтетических 2- и 3-мерных графических параметров [4, 7].
Самое главное требование — ММС должен корректировать потоки данных к
медиаобъектам для изменения их признаков: звука, который «оживляет» динамику
структуры сценария (ДСС) или модели визуализации виртуальной реальности
(МВВР) в сроки, необходимые для раскрытия ДСС. Важность проблемы соблюде-
ния заданных сроков с учетом функциональных возможностей узлов состава объ-
екта, при условии его расширения, требует синхронизации потоков; поскольку ме-
диаобъектам нужны частые потоки данных, которые передаются в одном или не-
скольких элементарных потоках в ММТ [9]. Дескриптор объекта (ДО) иден-
тифицирует все потоки, связанные с одним медиаобъектом. Каждый поток
характеризуется набором дескрипторов для информации о конфигурации с иден-
тификацией единиц доступа и времени. Независимо от типа медиа этот ДО позво-
ляет идентифицировать тип единицы доступа (например, видео или звуковых сиг-
налов, команды описания сценария) в элементарных потоках, а также восстано-
вить медиаобъект, что обеспечивает синхронизацию потоков [7].
Таким образом, ДО конфигурируется большим количеством путей, что дает
возможность использовать его в широком спектре систем связи, обеспечивая вы-
полнение заданных требований по синхронизации ММТ.
3. Обоснование требований к режиму синхронизации мультимедийного
трафика. Синхронизированная передача информации с разными QoS определяет-
ся как сроками пласта синхронизации, так и сроками пласта передачи, содержаще-
го мультиплексор с двумя блоками [7–9]. На рис. 2 представлена модель систем-
ной сферы ММС.
SL SL SL SL SL SL SL
Элементарные потоки Интерфейс элементарного
потока
FlexMux-канал
FlexMux FlexMux
Сфера синхронизации
Интерфейс сети DMIF SL — пакетированные потоки
FlexMux
TransMux-канал
Сфера DMIF
Интерфейс сети DMIF FlexMux-потоки
Файл
AAL2
ATM
Интерак-
тивный
режим
Радио-
трансляция
(RTR)
UDP
IP
H.223
PSTN
(PES)
MPEG2
TS
DAB
Mux
… Сфера TransMux (пока не
специфицирован в MPEG-4)
С
л
о
й
т
р
ан
сп
о
р
ти
р
о
в
к
и
Рис. 2
Первый пласт мультиплексирования определен DMIF-спецификацией. Этот
мультиплекс воплощен в ММС MPEG при помощи определенного FlexMux-инст-
36 ISSN 0572-2691
румента, позволяющего группировать ЭП с малым мультиплексированием. Муль-
типлексирование в этом пласте может использоваться, например, для группы ЭП с
подобными QoS-требованиями, для уменьшения количества связей или задержки
в режиме «точка-точка» (end-to-end) [7].
Второй пласт TransMux (мультиплексирование и транспортирование) моде-
лирует режим, предлагаемый транспортному сервису, который отвечает необхо-
димому QoS. Другим существующим стеком, пригодным для транспортного про-
токола типа (RTP)/UDP/IP, (AAL5)/ATM, может быть транспортный стек потока
MPEG-2.
Мультиплексирование FlexMux используется в качестве дополнительного.
Как показано на рис. 2, этот пласт может быть пустым, если основной пласт
TransMux обеспечивает все необходимые функциональные возможности.
Особо следует выделить пласт синхронизации, который всегда должен при-
сутствовать для реализации таких функций [7]:
— идентифицирование единицы доступа, идентифицирование потерь данных;
— поддержание мониторинга данных от разных элементарных потоков, ин-
тегрируемых в FlexMux-потоки;
— передача информации управления;
— определение необходимого QoS для каждого элементарного потока и
FlexMux-потока;
— обеспечение реализации QoS-требования фактическими ресурсами сети;
— увязка элементарных потоков с медиаобъектами;
— передача картографических элементарных потоков к FlexMux- и TransMux-
каналам [7, 8].
Части функциональных возможностей управления доступны только в соеди-
нении с управлением передачей подобно DMIF-структуре, в частности с обеспе-
чением требований по взаимодействию с медиаобъектами.
Таким образом, пользователи (диспетчеры, пилоты) должны наблюдать сце-
нарий, составленный в соответствии с проектом сценария главного диспетчера.
Однако в зависимости от степени возможностей, предоставленных им, другие поль-
зователи также имеют возможность взаимодействовать с главным экраном (экраном
главного диспетчера (ЭГД)). При этом действия, которые могут выполнять поль-
зователи, должны обеспечивать реализацию следующих возможностей [8]:
— изменять место просмотра/прослушивания сценария (ЭГД);
— изменять положение медиаобъектов сценария;
— вызывать каскад событий на определенном объекте, например начинать
или останавливать видеопоток;
— выбирать желательный язык, при возможности использовать несколько
языков.
Кроме того, должны быть доступны более сложные виды обращения, напри-
мер: если звонит виртуальный телефон, диспетчер отвечает и устанавливается
связь.
4. Формализация процессов синхронизации с учетом приоритетного об-
служивания. Для создания синхронизированных SL-пакетизированных потоков
(TransMux-пласта с обеспечением всех функций синхронизации) распределенные
мультиплексоры можно представить в виде сети кросточечных коммутаторов
(КК), блоков памяти (БП) и селекторов (СЕЛ) (рис. 3).
Пусть для мультисервисного обслуживания заданного сценария нужны два
вида трафика. Первый 1 поддерживает видеовзаимодействие (ВВ) в ММС,
а второй 2 — аудиовзаимодействие (АВ). Характеристики структуры ММТ и
требования, предъявляемые к качеству QoS передачи ММТ [9], сведены в таблицу.
Проблемы управления и информатики, 2006, № 5 37
nm
KK
nm
KK
БП1
БП2
БПn
СЕЛ1
СЕЛ2
СЕЛn
Вход
Запись
Выход
Рис. 3
Таблица
Тип трафика
Структура ММТ Допустимые пороги
Форманты видео Реквизиты аудио Потери пакетов Задержка в доставке
)BB(1 80 % 20 % 2,01 Q мс25,01add T
)АВ(2 20 % 80 % 1,02 Q мс5,02add T
Из требований допустимой задержки следует что поток 1 (ВВ) имеет при-
оритет перед потоком 2 (АВ).
Рассмотрим два варианта формирования сценариев: нормальный и быстрый.
Для этих вариантов количество КК соответственно 6)1( =m и 12)2( =m с интен-
сивностью обслуживания каждым 3= (рис. 3). Необходимо определить такие
предельные значения распределяемой памяти в мультибуферной структуре
11БП( r= и ),БП 22 r= при которых потери неприоритетного потока 2 (АВ) не
превышали бы необходимого порога ,2Q а задержки были бы не больше допу-
стимых границ при определенных величинах 1 и .2
Сущность динамики перераспределения памяти между 1БП и 2БП заключа-
ется в том, чтобы адаптивно, согласно изменениям интенсивностей 1 и ,2
поддерживать в процессе коммутации синхронную передачу, обеспечивая задан-
ное соотношение 21 / в заданных границах, а в тех случаях, когда этот режим не
обеспечивается, ограничивать интенсивность поступления потока 1 (ВВ), исходя
из разных требований по поддержке: всегда 21 rr и .2 12 rr
5. Аналитическая модель анализа потерь непредпочтительного потока.
В работе [9] приведена аналитическая модель потерь Q2 в зависимости от нару-
шения соотношения 1 и 2 для двух вариантов функциональной структуры
ММС 6)1( =m и 12)2( =m с двумя предельными значениями памяти в 1БП и
2БП ,1( 1 =r ;22 =r ,41 =r )82 =r для каждого варианта.
В качестве основы модели принята система уравнений для определения ста-
ционарных вероятностей ),,0( 2rmjQ j += которая отображает процесс перехо-
дов в системе массового обслуживания (СМО) в новые состояния (система «гибе-
ли и размножения» [10]). Вероятности переходов зависят от интенсивности по-
ступления потоков 1 и ,2 а также от интенсивности обслуживания (передачи
информации) каждым каналом .i Количество состояний, в свою очередь, опре-
деляется количеством каналов m и размером памяти (т.е. количеством мест ожи-
дания передачи) r.
38 ISSN 0572-2691
Система алгебраических уравнений для определения стационарных вероят-
ностей ),0( 2rmjQ j += имеет вид [9]
,
);11(
;);12(
)1(
;2;
12
1
21
1
12
1
2
1
1
12
1
2
1
1
01
12
0
1
1
2
2
2
0
1021
1
0
21
1
0
02
22
QQiP
rjQiPQQiP
QiPQQiPmj
QPjiPQQPjiP
QPPQQPQPQ
rmrmim
m
i
jm
m
i
imjmjm
m
i
im
m
m
i
immm
m
i
im
ji
jm
i
j
i
imjj
jm
i
i
j
i
im
m
i
im
m
i
i
m
i
i
−++−
=
++
=
−−++
=
−
+
=
−−
=
−
+
−−
==
−−
−
=
−
=
−
−
=
−
−
=
−
=
=
−+=
+
+=
+−
+++=
++
++=
+=
(1)
где — интенсивность обслуживания потоков.
Заменив последнее уравнение из системы (1) (при этом возможна такая же
замена любого другого уравнения из (1)) для Q rm 2+ новым уравнением, получен-
ным из нормированного условия
,1
2
0
=
+
=
j
rm
j
Q (2)
получаем
.1
1
0
2
2
j
rm
j
rm QQ
−+
=
+ −= (3)
Решая далее систему уравнений, полученную из системы (1) исключением
уравнения для Q rm 2+ и введением в нее уравнения (3), определяем стационарные
вероятности состояний неприоритетного потока ,2 в том числе вероятность
Q rm 2+ потерь требований этого потока.
Определение значения вероятности потери Q rm 2+ требований потока 2
дает возможность найти среднее количество потерь требований неприоритетного
потока 2 за очень большой промежуток времени t. Действительно, поскольку
среднее количество требований потока ,2 которые поступают в СМО за вре-
мя t, равно ,2t то среднее количество потерь требований равно .
2
2 tQ rm+
На рис. 4 приведены графики вероятности потерь неприоритетного потока
2 в зависимости от допустимых значений интенсивностей приоритетного пото-
ка 1 в отношении к росту интенсивности потока 1 для двух вариантов функ-
циональной структуры ММС (ЗНФ — зона нормального функционирования (син-
хронизации)). Как видно из этих графиков, удвоение количества КК (с 6 до 12)
расширяет коммутируемый диапазон трафиков не менее чем в два раза. В каче-
стве границы диапазона значений принята та интенсивность ,2 при которой не
нужно ограничивать ,1 а значение задержек находится в заданных границах ре-
жима синхронизации.
Проблемы управления и информатики, 2006, № 5 39
1 1 1 1
1 1 1 1
ЗНФ
при m=6
ЗНФ
при m=12
0,25
;2,1 21 ==−− rr 8,4 21 ==−− rr
0,1
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
2
0,2
Qn
Рис. 4
6. Имитационное моделирование режимов синхронизации. В аналитиче-
ской модели не учитываются возможные повторы передач пакетов из-за недоста-
точной надежности каналов обработки.
На рис. 5 приведена укрупненная блок-схема алгоритма моделирования для
количественного анализа эффективности синхронизации с учетом обеспечения
безошибочности передачи данных:
• блок 1 — определение соотношения синхронизации двух потоков (от 1 до 2,
от 1 до 3, от 1 до 4);
• блок 2 — генератор сбоев (меняется интенсивность сбоев);
• блок 3 — инициализация начальных переменных;
• блок 4 — иллюстрирует работу системы без применения средств по повы-
шению уровня безошибочности;
• блок 5 — иллюстрирует работу системы с внедрением средств повышения
уровня безошибочности;
• блок 6 — обеспечивает повышение уровня безошибочности за счет увели-
чения размера полинома;
• блок 7 — обработка и вывод результатов алгоритма моделирования.
Начало
Koef = L_1/L_2
L_sb = 0.1
L_sb = 0.2
1
2
L_1, L_2,
T_DopL T_DopL
Flag_Kritish
3
Flag_Bezosh = 0
Flag_Bezosh = 1 Flag_Bezosh = 0
5 4
mas_L1,
mas_L2 = > ‘data.txt’
6
‘data.txt’= > series
7
Конец
+ −
Рис. 5
40 ISSN 0572-2691
7. Количественный анализ эффективности синхронизации с учетом вве-
дения средств повышения безошибочности. Как следует из алгоритма, пред-
ставленного на рис. 5, программа моделирования позволяет проанализировать пе-
редачи (обслуживания) двух параллельных потоков L_1 и L_2 и определить их
соотношение для двух режимов: без улучшения безошибочности (в алгоритме —
блок 4) и с повышением уровня безошибочности за счет повторов (блок 5).
На рис. 6 приведены графики вероятности потерь пакетов второго потока в
зависимости от увеличения интенсивностей обоих потоков 1 и 2 при ,11 =r
;22 =r ,41 =r 82 =r без повторов и с учетом повторов, где принято, как и ранее
(рис. 4), соотношение интенсивностей потоков 2 к 1.
Из графиков следует, что оба потока 1 и 2 возрастают до уровня, когда
поток данных 2 не может увеличиваться в связи с тем, что время повторов пре-
вышает допустимое время .addT В этот момент времени cr11 t− фиксируется та
новая критическая точка ,402 = которая сигнализирует о необходимости кор-
рекции режима синхронизации, т.е. реализуется переход ко второму режиму син-
хронизации с повышенной степенью обработки трафика (увеличение m и r), что-
бы заданное соотношение потоков осталось неизменным.
1, r1 = 1
0,25
0,1
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
2
0,2
Qn
0
1, r1 = 4
1, r2 = 2
1, r2 = 8
Без повторов
С учетом повторов
1, r2 = 2
Рис. 6
Заключение
На сегодняшний день концепция создания интеллектуальных ситуационных
центров управления (ИСЦУ) с активным мониторингом обновляемых в реальном
масштабе времени баз знаний [12] как основы его ММС не может быть ограниче-
на только теоретическими исследованиями [8, 9, 11]. Реализация концепции тре-
бует проведения экспериментов — полунатурных испытаний на полигоне взаи-
модействующих стендов в каждом из компонентов ИСЦУ [13].
М.М. Ластовченко, В.І. Біляк, В.І. Марущак
АДАПТИВНА СИНХРОНІЗАЦІЯ
МУЛЬТИМЕДІЙНОГО ТРАФІКА
В СИТУАЦІЙНИХ ЦЕНТРАХ КЕРУВАННЯ
Проведено аналіз функціональної структури мультимедійного сервісу. На підс-
таві вимог до мультимедійного трафіка розглянуто приклад імітаційної моделі
його режимів синхронізації.
Проблемы управления и информатики, 2006, № 5 41
M.M. Lastovchenko, V.I. Bilyak, V.I. Marushchak
THE ADAPTIVE SYNCHRONIZATION
OF THE MULTIMEDIA TRAFFIC
IN SITUATIONAL CONTROL CENTRES
The analysis of functional structure of multimedia service is made. On the basis of
requirements to the multimedia traffic the example of simulating model of its modes
of synchronization is considered.
1. Research networking in Europe // Europen Commision. — 2001. — 42 p.
2. Ahamed S.V., Lawrence V.B. Intelligent broadband multimedia networks. — Kluwer : Kluwer ac-
ademic publishers, 1997. — 211 p.
3. Ластовченко М.М., Горбунов И.Э., Марущак В.И. Концептуальные положения создания
интеллектуального информационного пространства гражданской авиации // Проблеми ін-
форматизації та управління. — 2005. — № 4. — С. 123–132.
4. Синекон В.С., Цикин И.А. Система компьютерной видеоконференцсвязи : Мобильные ком-
муникации. — СПб. : БХВ «Петербург», 1999. — 232 с.
5. Гольдштейн Б.С., Ерхиель И.М., Рерле Р.Д. Интеллектуальные сети. — М. : Радиосвязь,
2000. — 502 с.
6. ISO/IEC ITC/SC11/WG02 N1011 H3** Stockholm. — 1995. — 58 p.
7. ISO/IEC ITC/SC29/WG11 N1730 MPEG4 Stockholm. — 1997. — 28 p.
8. Ластовченко М.М., Артемова А.В. Проблемы создания мобильной программной среды ак-
тивного мониторинга системы диспетчеризации воздушного движения // Проблемы про-
граммирования. — 2004. — № 2/3. — С. 546–555.
9. Ластовченко М.М., Ярошенко В.Н., Биляк В.И. Математические аспекты коммутационных
систем передачи мультимедийного трафика // Математические машины и системы. —
2004. — № 1. — С. 39–51.
10. Вентцель Е.С. Исследование операций. — М. : Советское радио, 1975. — 512 с.
11. Ластовченко М.М., Бернацкая Ю.Н., Витвицкий А.Н. Методология анализа формирования
режимов передачи мультимедийного трафика в широкополосных сетях связи // Проблемы
управления и информатики. — 2005. — № 6. — С. 89–97.
12. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. — СПб. : Питер,
2001. — 384 с.
13. Ластовченко М.М. Интеллектуальные системы тренажеров как базис развития авиации
Украины // Проблеми інформатизації та управління. — 2005. — № 3(14). — С. 89–98.
Получено 08.06.2006
После доработки 24.07.2006
|