Ткаліч О.П., Ткаліч О.В., Слободян О.П.

Національний авіаційний університет Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ ДІАГНОСТУВАННЯ ПРИЙМАЧА БЕЗПРОВОДОВОГО АДАПТЕРА СТАНДАРТУ ІЕЕЕ 802.11

Розглянуто питання вибору оптимального методу діагностування приймача безпроводового адаптера стандарту ІЕЕЕ 802.11 WI-FI. Проведено аналіз методів діагностування. Побудовано програму діагностування. Проведено порівняння інформаційного та інженерного методу діагностування.

Постановка проблеми.

Розвиток сучасних засобів зв’язку та передачі даних потребують адекватних рішень щодо їх експлуатації [1], а саме питань діагностування. Теорія та діагностування складних технічних систем для пересічного користувача не є прийнятною. Для спеціалістів завдання проведення діагностування в класичному вигляді також є складним.

Аналіз досліджень та публікацій

Основи теорія експлуатації, надійності та діагностування є поширеним науковим напрямком багатьох вищих навчальних закладів та науково-дослідних інститутів. Робіт пов’язаних з дослідженням та розробкою діагностичних моделей дуже багато [1-7]. Написано велика кількість кандидатських та докторських робіт. В багатьох роботах проводяться методи діагностування основані на інтегрованих алгоритмах в пристрої [3] та за допомогою спеціального програмного забезпечення [4], але ці методи не дозволяють зробити висновок про непрацездатність вузла, це також може бути програмна помилка або людський фактор [1, 3, 5]. Деякі методики розроблені на основі імітаційного моделювання, але це не дає можливості оцінки роботоздатності пристрою, оскільки не завжди є можливість зробити імітацію зовнішніх факторів та резервованих систем [1, 3, 7].

Постановка завдання

Провести розрахунок оптимального методу діагностування приймача (з класичних методів) адаптера безпроводового доступу WI-FI стандарту ІЕЕЕ 802.11 g. Побудовати програму діагностування. Провести порівняння класичних методів діагностування.

Основні поняття та визначення

Надійність – властивість об'єкта зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах технічного обслуговування, зберігання й транспортування.

Безвідмовність – властивість об'єкта безупинно зберігати працездатний стан протягом деякого часу або наробітку.

Довговічність – властивість об'єкта зберігати працездатний стан до настання граничного стану.

Ремонтопридатність – властивість об'єкта, що полягає в пристосованості до підтримки й відновлення працездатного стану шляхом технічного обслуговування та ремонту.

Стандарт ІЕЕЕ 802.11 (Wireless Network – безпроводові мережі) описує рекомендації щодо використання безпроводових мереж. Сатндарт включає наступні специфікації a, b, g, і, w, n (специфікації відрізняються швидкостями передачі даних, методами шифрування даних, найбільш поширеними є b, g, специфікаціz n ще не є стандартизованою).

Розрахунок оптимального методу діагностування приймача і передатчика WI-FI

Дана стаття є початковою в циклі статей присвячених тематиці діагностування цифрових пристроїв безпроводового доступу, тому в статті будуть розглянуті лише класичні методи діагностування. Причиною розгляду класичних методів є те, що деякі виробники апаратури в технічних паспортах надають відомості про напрацювання пристроїв до відмови. Тому на початковому етапі потрібно розглянути питання відмов «заліза», а потім вплив зовнішніх факторів та збої програмного забезпечення.

Технічне діагностування це процес визначення технічного стану об’єкта. Зміна технічного стану відбувається у результаті відмови або пошкодження, тобто технічне діагностування це пошук в об’єкті елемента, що відмовив. Пошук відмов виконується за допомогою програм діагностування. В загальному випадку в програмі діагностування відбувається контроль діагностичних параметрів по визначеному алгоритму. При розробці програми діагностування параметрів вирішують задачі синтезу та аналізу. Синтез – визначення алгоритму діагностування. Аналіз – розрахунок показників ефективності програми діагностування.

При синтезі виконують такі роботи:

1. обстеження об’єкта діагностування та розробка його діагностичної моделі. Діагностичні моделі будують на основі структурних та функціональних схем;

2. вибір метода діагностування;

3. визначення ряду параметрів, які характеризують об’єкт діагностування та конкретні операції ();

4. на основі ряду методів роблять декілька програм діагностування, виконують аналіз їх ефективності та вибирають кращу.

Методи діагностування ділять на дві групи:

- статистична інформація;

- аналітичні методи.

Методи статистичної інформації засновані на статистиці відмов та пошкоджень та збираються по схемі: дата відмови, ознаки прояви, причина відмови або пошкодження.

Аналітичні методи діляться на дві підгрупи:

- методи, які визначають спосіб пошуку відмови (зовнішній огляд, імітація вхідних сигналів);

- методи, які визначають черговість пошуку елементів в об’єкті діагностування, що відмовили.

Основні етапи аналізу:

1. на основі діагностичної моделі та програми діагностування побудова графа пошуку елементів, що відмовили в об’єкті діагностування;

2. визначення необхідних численних значень параметрів;

3. складання розрахункових формул на основі графів та виконання обчислень.

Проведемо технічне діагностування для приймача і передатчика WI-FI двома способами, а саме інженерним методом та на основі інформаційного критерію.

Зобразимо приймач у вигляді схеми на рис. 1

Рис. 1 Структурна схема приймача

Тоді діагностична модель матиме вигляд на рис. 2

Рис. 2 Діагностична модель структурної схеми приймача

Для прикладу розрахунку самостійно задамо дані часу, який затрачується на перевірку компонента схеми та ймовірність відмови.

Нехай: – час, який затрачується на перевірку компонента схеми.

t₁=10 хв.; t₂=13 хв.; t₃=11 хв.; t₄=12 хв.; t₅=10 хв.; t₆=10 хв.; t₇=11 хв.; t₈=20 хв.; t₉=20 хв.; t₁₀=12 хв.; t₁₁=12 хв.; t₁₂=15 хв.; t₁₃=9 хв.; t₁₄=35 хв.

Ймовірність відмови () – це ймовірність того, що в певних умовах в межах заданої тривалості роботи устаткування відмовить.

Q₁=0.05; Q₂=0.07; Q₃=0.01; Q₄=0.02; Q₅=0.03; Q₆=0.22; Q₇=0.1; Q₈=0.09; Q₉=0.1; Q₁₀=0.02; Q₁₁=0.07; Q₁₂=0.04; Q₁₃=0.07; Q₁₄=0.11.

Дані ймовірності відмови відповідають паспортним даним на устаткування.

Побудуємо на основі інженерного методу програму діагностування і зобразимо її на рис. 3.

Рис. 3 Програма діагностування на основі інженерного методу

Шлях діагностування для кожного компоненту системи зобразимо на рис. 4.

Рис. 4 - Шлях діагностування для кожного компоненту системи

Скориставшись рис. 4 виведемо формулу розрахунку часу діагностування системи за допомогою інженерного методу.

(1)

Після підстановки відповідних t та Q до виразу 1 отримаємо хв.

Побудуємо на основі методу інформаційного критерію програму діагностування. Спочатку складемо таблицю станів нашої системи і зобразимо її у вигляді таблиці 1.

Таблиця 1

		S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10	S11	S12	S13	S14
5	X1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
4	X2	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
3	X3	1	1	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
1	X4	1	1	1	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
	X5	1	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	0	0	0
	X6	1	1	1	1	1	0	1	0	1	1	1	0	0	0
2	X7	1	1	1	1	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0
	X8	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1	1	0	0	0
	X9	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	1	0	0	0
	X10	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	0	0	0
	X11	1	1	1	1	1	1	1	1	0	1	0	0	0	0
	X12	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0
	X13	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0
	X14	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0

		S5	S6	S8	S9	S10	S11	S12	S13	S14
4	X5	0	1	1	0	1	1	0	0	0
3	X6	1	0	0	1	1	1	0	0	0
1	X8	1	1	0	1	1	1	0	0	0
2	X9	1	1	1	0	1	1	0	0	0
5	X10	1	1	0	1	0	1	0	0	0
	X11	1	1	1	0	1	0	0	0	0
	X12	1	1	1	1	1	1	0	0	0
	X13	1	1	1	1	1	1	1	0	0
	X14	1	1	1	1	1	1	1	1	0

Метод інформаційного критерію полягає в тому, що першим вибирається той елемент системи в якому різниця сум «1» та «0» мінімальна.

Побудуємо на основі методу інформаційного критерію програму діагностування і зобразимо її на рис. 5.

Рис. 5 Програма діагностування на основі методу інформаційного критерію

Шлях діагностування для кожного компоненту системи зобразимо на рис. 6.

Рис. 6 Шлях діагностування для кожного компоненту системи

Скориставшись рис. 6 виведемо формулу розрахунку часу діагностування системи за допомогою методу інформаційного критерію.

(2)

Після підстановки відповідних t та Q до виразу 1 отримаємо хв.

Висновки

Оскільки час діагностування системи за допомогою інженерного методу менше ніж час діагностування системи за допомогою методу інформаційного критерію , то можна вважати, що інженерний метод є оптимальнішим. Але необхідно враховувати схемне рішення та елементну базу при розрахунку вищенаведеними методами.

Список літератури

1. Ткалич О. П. Алгоритм моделирования процесса технической эксплуатации радиоэлектронного оборудования // Проблеми інформатизації та управління. – 2005. – №3(14). – С. 133–142.

2. Ткаліч О. П. Формалізована модель системи технічного обслуговування БРЕО// Математичні машини і системи. 2005 – №2. – С. 76–88.

3. Древс Ю.Г., Зорин А.Л. Применение ПЭВМ в системах измерения и обработки данных. Часть 2. Технические средства сбора информации в измерительно-вычислительных комплексах. Учебное пособие. М.: МИФИ. 2001.

4. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М.: Высшая школа, 1989.

5. Щербаков Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. М.: Машиностроение, 1989.

6. Жаров І. К., Колісник М. М., Ткаліч О. П. Достовірність контролю бортових обчислювальних машин // Вісник ДУІКТ – 2006. – Вип. 4. Т. 4.– С. 262–267.

7. Потапов В. Г., Тараненко А. Г., Ткалич О. П. Моделирование процесса диагностирования резервированных радиоэлектронных систем // Електроніка та системи управління. 2005 – №3(5). – С. 128–133.