На правах рукописи

ПАВЛОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

УСТРОЙСТВ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ

РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА КОНТРОЛЬНЫХ ПРОВЕРОК

Специальность: 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Серпухов- 2011 г.

2

Работа выполнена в Межрегиональном общественном учреждении «Институт инженерной физики» (МОУ «ИИФ»)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Царьков Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Цимбал Владимир Анатольевич кандидат технических наук, доцент Ковальков Денис Анатольевич

Ведущая организация: ФГУП Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры «ПРОГРЕСС», г. Москва

Защита состоится « 21 » декабря 2011 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 520.033.01 в Межрегиональном общественном учреждении «Институт инженерной физики" (МОУ «ИИФ») по адресу:

142210, Московская обл., г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1а.

Отзывы на автореферат в 2-х экз. просьба направлять по адресу: 142210, Московская область, г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1а, Межрегиональное общественное учреждение «Институт инженерной физики» (МОУ «ИИФ»), ученому секретарю диссертационного совета Д 520.033.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Межрегионального общественного учреждения «Институт инженерной физики" по адресу:

142210, Московская обл., г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1 а.

Автореферат разослан «17» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 520.033. кандидат технических наук, доцент О.В.Коровин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Современная экономика опирается на новейшие информационные, телекоммуникационные технологии и системы.

В процессе эксплуатации на аппаратуру телекоммуникационных систем действует ряд независимых один от другого воздействий, которые приводя к возникновению ошибок в обрабатываемой информации.

Прежде всего, основной причиной возникновения ошибок в телемеханических устройствах является наличие в материале полупроводниковых элементов молекул урана и тория, распад которых вызывает появление альфа-частиц. Второй причиной отказа являются космические лучи причём, чем выше плотность упаковки элементов в кристалле, тем сильнее влияние этих факторов.

Кроме этого, происходит старение элементов. На работу системы также влияют флуктуационные колебания, связанные с изменением температуры, величин нагрузки, электромагнитные наводки, изменение значений питающих напряжений и, возможно, целенаправленные дестабилизирующие воздействия.

Таким образом, при создании компонентов и устройств телекоммуникационных систем весьма важно обеспечить их достоверность функционирования в условиях воздействия естественных (грозовые разряды, космические лучи, электромагнитные поля и др.) и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Устройства хранения информации являются наиболее важными функциональными узлами телекоммуникационных систем и представляют собой наиболее динамичную область развития микроэлектроники.

Так как эффективность телекоммуникационных систем в значительной обрабатывается в данных системах, то особую актуальность приобретает вопрос обнаружения ошибок в устройствах хранения информации.

Объектом исследования являются устройства хранения информации (УХИ) телекоммуникационных систем.

При организации контроля данных устройств возникает необходимость выбора методов обнаружения ошибок, наиболее полно удовлетворяющих основным требованиям, предъявляемым к средствам контроля:

- высокому значению коэффициента обнаружения ошибок;

- низким аппаратурным затратам (высокой вероятностью безотказной работы) схем контроля;

- низкими временными затратами, характеризующими степень влияния средств контроля на быстродействие контролируемого устройства.

Обобщенным показателем, характеризующим методы контроля является достоверность функционирования:

где Робн1 - коэффициент обнаружения одиночных ошибок;

Робн2 - коэффициент обнаружения двойных ошибок;

Рисх(t) - вероятность безотказной работы исходной схемы;

Рк(t) - вероятность безотказной работы схемы контроля;

Рро(t) - вероятность безотказной работы решающего органа;

Р1 - вероятностью возникновения одиночной ошибки;

Р2 - вероятностью возникновения двойной ошибки.

Большой вклад в обеспечение надежности и достоверности функционирования дискретных устройств внесли работы C.М.Доманицкого Г.В. Дружинина, А.М.Гаврилова, А.Д. Закревского, Б.М.Кагана А.М.

Половко, В.В.Сапожникова, И.А. Ушакова, и других ученых.

поэлементное резервирование, дублирование, парафазную логику, мажоритарный метод, логику с переплетением имеют высокую обнаруживающую способность, однако требуют больших аппаратурных затрат.

Методы аппаратного контроля, включающие методы контроля по модулю и коды обнаруживающие и исправляющие ошибки, в отличие от структурных методов резервирования, позволяют решать данную задачу при меньших аппаратурных затратах резервного оборудования.

Вопросам использования корректирующих кодов для построения отказоустойчивых вычислительных систем посвящены работы А.М. Гаврилова, В.А.Дементьева, В.В.Зеленевского, А.И.Кострыкина, Н.Д. Путинцева, Ю.Л. Сагаловича, Е.С. Согомоняна, Я.А. Хетагурова, А.Н. Царькова, В.А. Цимбала, С.Н.Шиманова, Н.С. Щербакова и других ученых.

Среди зарубежных работ в области использования корректирующих кодов для решения вопросов обеспечения надёжности и достоверности функционирования дискретных устройств телекоммуникационных систем большое значение имеют труды фон Неймана, Мура и Шеннона, Ф.Дж. МакВильямс, Э. Берлекэмпа, У. Питерсона.

телекоммуникационных систем на основе контроля информации по модулю и кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки.

Для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем наиболее широко используется контроль по mod 2 (контроль на четность), который позволяет обнаруживать одиночные (нечетные) ошибки и требует минимальных аппаратурных и временных затрат по отношению к известным методам обнаружения ошибок.

Недостатком данного метода является низкая обнаруживающая способность, так как при его использовании обнаруживаются нечетные ошибки, т.е. только 50% возможных ошибок.

В то же время опыт эксплуатации дискретных устройств показывает, что наиболее вероятным событием является возникновение одиночных и двойных ошибок (на одиночные ошибки приходится до 80%, на двойные ошибки до 20-25% и на ошибки прочей кратности до 2%), т.е. основным недостатком метода контроля на четность является невозможность обнаружения двойных ошибок.

Контроль информации по mod3 позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и 50% двойных ошибок, однако реализация данного метода требует больших временных затрат, связанных с задержкой прохождения сигнала в схеме сверток.

Увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность двойных ошибок, однако при этом происходит значительное увеличение аппаратурных и временных затрат. Кроме этого, требуется увеличение контрольных разрядов для формирования остатка.

Применение циклических кодов для защиты запоминающих устройств нецелесообразно, так как они требуют существенно большего времени на кодирование и декодирование информации.

Для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации наиболее целесообразно использовать линейные корректирующие коды, однако использование известных корректирующих линейных кодов для обнаружения одиночных и двойных ошибок требует большой информационной избыточности (избыточных контрольных разрядов и соответственно аппаратурных затрат).

Так, например, немодифицированный код Хемминга, построенный для обнаружения ошибок в двенадцатиразрядном наборе, потребует пять контрольных разрядов и при этом обнаруживает только 18% двойных ошибок (контроль по mod3 требует только два контрольных и обнаруживает 50% двойных ошибок, но требует в четыре раза больше временных затрат на кодирование информации). Модифицированный код Хемминга позволяет обнаруживать 100% двойных ошибок, но при этом требуется еще один дополнительный контрольный разряд.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют эффективные методы (правила) построения линейных кодов, обнаруживающих одиночные и двойные ошибки.

телекоммуникационных систем позволяет выявить противоречие между необходимостью повышения их обнаруживающей способности и ростом аппаратурных и временных затрат, связанных с этой целью.

Выявленное техническое противоречие определяет научную задачу исследований, заключающуюся в необходимости разработки метода обнаружения одиночных и двойных ошибок без значительного увеличения информационной, аппаратурной и временной избыточности на основе рационального выбора числа контрольных проверок, обеспечивающей выполнение условия:

где D(t ) – достоверность функционирования телекоммуникационных устройств;

DТР(t) – требуемое значение достоверности функционирования;

СН – наименьшее количество аппаратурных затрат на средства контроля (по отношению к известным методам контроля);

tК – время контроля информации разработанным методом;

tЧ – время контроля информации при контроле на четность;

kЗАД – заданное число информационных разрядов;

tЭЗАД – заданное время эксплуатации телекоммуникационной системы.

Цель диссертации -повышение достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем на основе разработки метода контроля дискретной информации, обнаруживающего 100% одиночных ошибок и требуемого процента двойных ошибок на основе рационального введения числа контрольных разрядов.

Методы исследования При решении стоящей научной задачи использованы теоретические методы исследований, основанные на научных положениях: теории кодирования, теории надежности, теории дискретных автоматов.

Результаты, представляемые к защите:

1. Метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок.

функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Научная новизна результатов заключается в том, что впервые:

1. Разработан метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок, отличающийся от существующих тем, что:

позволяет обнаруживать 100% одиночных ошибок и более 50% двойных ошибок при использовании двух контрольных разрядов (имеет большую обнаруживающую способность по отношению к контролю по mod3, требующим такое же количество контрольных разрядов);

для обнаружения требуемого процента двойных ошибок, по отношению линейным кодам, имеет меньшую информационную избыточность за счет ограничения числа контрольных разрядов путем рационального выбора дополнительных проверок, имеющих наибольшую обнаруживающую способность.

2. Разработан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации, включающий:

основные положения методики использования предлагаемого метода контроля информации; блок–схему алгоритма рационального выбора дополнительных проверок; функциональную модель устройства хранения информации повышенной достоверности функционирования, математические выражения для оценки аппаратурных затрат и обнаруживающей способности разработанного кода, который, в отличие от известных, позволяет обеспечить требуемую достоверность функционирования при наименьшей информационной, аппаратурной и временной избыточности.

Научная значимость результатов заключается в выявлении свойств, закономерностей и теоретических положений, позволяющих определить две основные проверки линейного кода (два контрольных разряда), имеющие наибольшую обнаруживающую способность одиночных и двойных ошибок и формировании правил рационального выбора дополнительных проверок, обеспечивающих обнаружение требуемого процента двойных ошибок.

Практическая значимость результатов заключается в повышении достоверности функционирования устройств хранения и передачи информации телекоммуникационных систем при воздействии естественных и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Достоверность полученных результатов применением широко известных частных научных результатов, обоснованием и доказательством впервые полученных результатов, ясной физической интерпретацией полученных результатов и их непротиворечивостью с существующими методами обнаружения ошибок.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на шести международных и межрегиональных НТК (г.Москва, Владимир-Суздаль, Воронеж, Калуга, Протвино, Серпухов).

Публикации. Основные результаты исследований отражены в трудах (9 статей в изданиях, входящих в Перечень ВАК; 4 патента на изобретения и полезные модели; 3 статьи в зарубежных изданиях; опубликованных докладов и тезисов докладов на Научно-технических конференциях). Общее количество публикаций по теме исследований – 70, из них около 31 статьи из Перечня ВАК и более 28 патентов.

Результаты научных исследований реализованы:

при разработке устройств хранения информации повышенной достоверности функционирования: ФГУП Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры «ПРОГРЕСС», г. Москва;

ОАО «Воронежский опытный завод программной продукции», г. Воронеж; ЗАО Научно-технический центр «Модуль», г. Москва.

Диссертационная работа состоит из введения и трех глав.

Во введении проводится обоснование актуальности и научной значимости поставленной научной задачи, исследование состояния вопроса и постановка цели научных исследований.

В первой главе проводится анализ методов обнаружения ошибок устройств хранения информации телекоммуникационных систем, выбрана модель исследований, приняты ограничения и допущения. Обоснованы требования, предъявляемые к средствам контроля информации.

Проведено исследование причин отказов и сбоев в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем, методов их обнаружения.

Показана целесообразность использования линейных кодов для повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Обоснована необходимость разработки новых методов контроля информации, позволяющих обнаруживать 100% одиночных ошибок и требуемого процента двойных ошибок рациональным введением числа контрольных разрядов, обеспечивающих минимальные временные и аппаратурные затраты (соизмеримые с временными и аппаратурными затратами при использовании контроля на четность).

Вторая глава посвящена разработке метода контроля информации на основе рационального выбора контрольных проверок.

Основу теоретических положений предлагаемого метода составляют результаты исследования информации, представленной двоичным набором:

При этом используются следующие свойства двоичного набора.

двоичные наборы множества N3=2 отличаются между собой хотя бы в одном разряде.

Осуществим попарное сложения по mod2 информационных символов в соответствии с правилом:

символов, результаты попарного сложения а1, а2, а3 будут соответствовать одной из четырех комбинаций:

Так, например, значения информационных символов х1=0, х2=1, х3= образуют вектор m4=101.

символов вектора mj в двух разрядах.

Следствие 1. Любой двоичный набор множества N3 может быть представлен кодовым набором:

где а1, а2, а3 –характеризуют значения контрольных разрядов.

Следствие 2. Так как информационные наборы отличаются в одном разряде, а значения контрольных - в двух разрядах, то имеем кодовые наборы с d=3, т.е. имеем линейный код, способный корректировать одиночную ошибку и обнаруживать двойную ошибку.

Обоснование возможности обнаружения одиночных и двойных ошибок предлагаемым кодом при увеличении числа информационных разрядов без увеличения контрольных проведем на примере шестиразрядного двоичного набора:

Заданную совокупность информационных символов разделим на два блока информации, по 3 разряда в каждом блоке: х1,х2,х3 и y1,y2,у3.

Осуществим парное сложения по mod2 информационных символов столбцов матриц в соответствии с правилом (2):

представленных правилом (6):

соответствует одной из четырех комбинаций: 000; 011; 110; 101, характеризующих значения информационных символов х1,х2,х3, y1,y2,y3 и, которые различаются между собой в двух разрядах.

Следствие 3. Любой двоичный набор множества N6 может быть представлен линейным кодом с тремя контрольными разрядами:

Следствие 4. Так как информационные наборы отличаются в одном разряде, а значения контрольных - в двух разрядов, то имеем кодовые наборы с d=3, т.е. имеем линейный код, способный обнаруживать одиночную и двойную ошибки.

Следствие 5. Множество Nk=2 кодовых комбинаций может быть разделено на четыре подмножества, каждое из которых характеризуют два символа вектора: { r1r2 }или { r1r3 } или { r2r3 }.

В этом случае исходный набор двоичный набор Y= х1,х2,х3, y1,y2,y может быть представлен линейным кодом с двумя контрольными разрядами:

где ri rj –значение сигналов контрольных разрядов.

Таким образом, для формирования двух основных проверок линейного кода используется следующие правило кодирования информации:

1) Двоичный набор разбивается на блоки информации (пусть число информационных разрядов кратно трем), по три разряда в каждом блоке (блоки информации в двоичном наборе разделены запятыми):

2) Проводится формирование значений двух контрольных разрядов по правилу:

В табл.1 представлены ошибочные кодовые наборы для одиночных и двойных ошибок относительно шести информационных разрядов, имеющих нулевые значения: 00000000.

Примечание: Символом “*” обозначен признак обнаруживаемой ошибки в соответствующем контрольном разряде, символом “-” – не обнаруживаемой.

Анализ предлагаемого метода кодирования информации позволяет выявить следующие свойства:

Таблица 1. Обнаруживающая способность кода YК x1 x2 x3, у1 у2 у3, r1r ошибок.

ошибки, вызванные одиночными ошибками в одноименных разрядах блоков информации (для рассматриваемого примера это ошибки представленные в строках 24,29,33 табл.1), и двойные ошибки, вызванные одиночными ошибками в информационных разрядах и одиночными ошибками в контрольных разрядах (ошибки, представленные строками 10, 13, 18 табл.1) т.к. данные ошибки приводят к нулевому значению синдрома ошибки (“маскируются”).

снижению обнаруживающей способности двойных ошибок предлагаемого кода.

Получено выражение для определения числа не обнаруживаемых ошибок MНО рассматриваемого кода:

где w-число блоков информационных разрядов, СW - число сочетаний из w по 2.

Коэффициент необнаружения двойной ошибки составит:

где Nn=2, n=k+r (k-число информационных разрядов, r-число контрольных разрядов).

Тогда коэффициент обнаружения двойной ошибки рассматриваемым кодом составит:

Проведено исследование обнаруживающей способности предлагаемого метода кодирования информации в зависимости от числа информационных разрядов. Коэффициент обнаружения двойных ошибок, в зависимости от числа информационных разрядов, составит: в шестиразрядном двоичном коде РО6=0,75, для девятиразрядного двоичного кода РО9=0,745, для двенадцатиразрядного – РО12=0,74, пятнадцатиразрядного – РО15=0,73, восемнадцатиразрядного – РО18=0,72, двадцати одного разрядного – РО21=0,7, для двадцатичетырехразрядного – РО24=0,695, для двадцати семиразрядного – РО27=0,690, …….., для шестидесятиразрядного-РО60 =0,67.

Таким образом, предлагаемый метод при практическом использовании имеет большую обнаруживающую способность, чем широко используемый для этих целей контроль по модулю три ( обнаруживающий 50% двойных ошибок, требующий такое же число контрольных разрядов и гораздо большие временные затраты на вычисление их значений).

В связи с тем, что с увеличением числа информационных разрядов предлагаемый код снижает свои обнаруживающие способности двойных ошибок, возникает необходимость компенсировать данный недостаток за счет введения дополнительных контрольных разрядов, т.е. модификации рассматриваемого кода.

Определена верхняя граница числа дополнительных контрольных модифицированного линейного кода обнаруживающего одиночные и двойные ошибки.

обнаруживающего одиночные и двойные ошибки с двумя основными контрольными разрядами, число дополнительных контрольных разрядов rД равно:

Квадратные скобки в представленном выражении указывают, что результат логарифма округляется до большего значения.

Действительно, t- кратная ошибка в кодовом наборе обнаруживается, если для кодового расстояния d, выполняется условие dt+1 (где t-число ошибочных разрядов в кодовом наборе), т.е. для обнаружения двойных d=3.

В этом случае линейный код обнаруживает двойную ошибку и корректирует одиночную, т.к. выполняется условие для коррекции одиночной ошибки d2t+1.

Для коррекции одиночных ошибок количество контрольных разрядов r=n-k определяется из следующего неравенства:

Так как, для построения рассматриваемого линейного кода требуется два основных контрольных разряда, то для построения модифицированного линейного кода, обнаруживающего 100% двойных ошибок потребуется rД = log2(n+1) -2 дополнительных контрольных разряда.

В третьей главе проводится разработка методического аппарата повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникуационных систем.

Обосновано правило рационального введения двух дополнительных проверок (по 3w/2 информационных разрядов в каждой проверке), одна из них включает старшие информационные разряды и обнаруживает наибольшее количество ошибочных кодовых наборов, а последующие проверки формируются относительно оставшихся ошибочных наборов, используя минимальное число разрядов, на которых ошибка появляется.

Для матрицы не обнаруживаемых ошибок (16), построенной относительно двенадцати информационных разрядов (четырех блоков информации), на основе полученных правил, имеем дополнительные проверки соответственно: r3= х1 х2 х3 у1 у2 у3, r4= у1 у2 у3 z1 z z3, r5= s1 s2 s3, обнаруживающие 100% двойных ошибок.

В этом случае дополнительная проверка r3 позволяет обнаружить шестнадцать двойных ошибок (из 26 необнаруживаемых ошибок), расположенных в строках: 2,3,4,5,8,9,10,11,14,15,16,17,19,20,23,24, т.е.

наибольшее количество двойных ошибок, расположенных в старших разрядах (оказывающих наибольшее влияние на точность вычислений).

Проверка r4 позволяет обнаружить семь двойных ошибок, расположенных в строках: 1,6,7,12,13,21,25.

Проверка r5 позволяет обнаружить три двойных ошибки, расположенные в строках: 12,22,26.

При рациональном кодировании информации третью дополнительную проверку использовать нецелесообразно (т.к. она обнаруживает наименьшее количество двойных ошибок, но требует аппаратурных затрат для хранения ее значения в накопителе информации, как и другие проверки).

Таким образом, рациональный выбор дополнительных проверок включает следующие правила:

1) Для кода, обнаруживающего одиночные и двойные ошибки строится матрица необнаруживаемых ошибок.

2) Выбирается необходимое число дополнительных проверок (контрольных разрядов), в которых обнаруживается наибольшее количество двойных ошибок (содержащих ошибки старших разрядах двоичного набора, оказывающих наибольшее влияние на точность вычислений)) до получения требуемого значения достоверности функционирования устройства (требуемого процента обнаружения двойных ошибок).

Разработана блок-схема алгоритма, реализующая предлагаемый метод построения кода с обнаружением одиночных и двойных ошибок, и правила рационального выбора дополнительных проверок.

Разработана функциональная модель устройства хранения информации повышенной достоверности функционирования. Получены выражения для оценки обнаруживающей способности, аппаратурных и временных затрат для предлагаемого метода кодирования информации.

Проведено сравнение аппаратурных и временных затрат, необходимых для обнаружения одиночных и двойных ошибок предлагаемым методом, с наиболее широко используемыми методами: контролем на четность, контролем по модулю три, контролем по модулю пять (соответственно контролем по mod2, mod3, mod5), кодом Хемминга на примере обнаружения ошибок в двенадцатиразрядном двоичном наборе.

Результаты сравнения представлены в табл.2.

Таблица 2. Сравнительное значение показателей, характеризующих предлагаемый метод контроля информации и существующие методы Наименование

rО СКУ СН ССК СРО СО

контроль на четность (mod2) модифицированн код Хемминга ПМ2(2 контр.

Примечание: Аппаратурные затраты выражены через простейшие двухвходовые логические элементы; Временные затраты выражены через время - время прохождения сигнала через простейший логический элемент;

Робн1-коэффициент обнаружения одиночных ошибок;

Робн2-коэффициент обнаружения двойных ошибок;

rО- число контрольных разрядов;

-временные затраты решающего органа;

СКУ- аппаратурные затраты на построение кодирующего устройства;

СН- аппаратурные затраты для хранения значений контрольных разрядов в накопителе информации;

ССК- аппаратурные затраты схемы контроля;

СРО- аппаратурные затраты решающего органа;

СО- общие аппаратурные затраты оборудования на организацию контроля информации;

Пм2- предлагаемый метод контроля информации с двумя контрольными разрядами;

ПМ2М1- модифицированный метод контроля информации с двумя контрольными разрядами и одним дополнительным контрольным разрядом;

ПМ2М2- модифицированный метод контроля информации с двумя контрольными разрядами и двумя дополнительными контрольными разрядами;

ПМ2М3- модифицированный метод контроля информации с двумя контрольными разрядами и тремя дополнительными контрольными разрядами.

На рис. 1. представлены зависимости, характеризующие достоверность функционирования рассматриваемого устройства при его контроле предлагаемым методом и существующими методами, Рисунок 1- Сравнительная оценка достоверности функционирования вариантов предлагаемого метода обнаружения ошибок с существующими где D1(t), D2(t), D3(t), D3М(t), D4(t), D5(t), D6(t), D7(t) - достоверность функционирования устройства при контроле соответственно: на четность; по предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами;

предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и одним дополнительным контрольным разрядом; предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и двумя дополнительными контрольными разрядами; предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и тремя дополнительными контрольными разрядами.

Проведенная сравнительная оценка позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый метод контроля информации обеспечивает наибольшую достоверности функционирования, минимизацию аппаратурных и временных затрат средств контроля по отношению к существующим методам.

При проведении научных исследований получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ основных факторов, воздействующих на аппаратуру телекоммуникационных систем, и обоснована необходимость повышения достоверности функционирования рассматриваемой аппаратуры в нормальных условиях эксплуатации и в условиях целенаправленных дестабилизирующих воздействий.

2. Обоснованы требования, предъявляемые к методам обнаружения ошибок в телекоммуникационных системах, к которым относятся:

обнаруживающая способность метода контроля; временные и аппаратурные затраты, достоверность функционирования устройства хранения информации.

3. Проведен анализ существующих методов контроля информации и обоснована необходимость разработки методов контроля дискретной информации, обеспечивающих требуемую достоверность функционирования устройств хранения информации при минимальных аппаратурных и временных затратах на обнаружения ошибки.

4. Обоснованы теоретические положения, включающие свойства и закономерности двоичного набора дискретной информации, позволяющие выявить две основные проверки линейного кода, имеющие наибольшую обнаруживающую способность. Сформулированы правила рационального кодирования информации (правила построения дополнительных проверок), позволяющие обнаруживать требуемый процент двойных ошибок.

5. Разработан метод контроля информации повышенной обнаруживающей способности с рациональным введением числа контрольных разрядов, позволяющий, по сравнению с существующим методами, минимизировать временные и аппаратурные затраты.

6. Получены выражения для оценки обнаруживающей способности и числа дополнительных контрольных разрядов для предлагаемого кода.

7.Создан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации, включающий функциональную модель устройства хранения информации, метод контроля информации, правила рационального выбора дополнительных проверок и алгоритмическое обеспечение.

8. Проведена сравнительная оценка аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемого метода контроля дискретной информации с существующими методами, показывающая, что предлагаемый метод, при одинаковой или большей обнаруживающей способности и меньших аппаратурных затратах, требует минимальных временных затрат (соизмеримых с временными затратами при контроле на четность) и более чем в четыре раза меньше временных затрат, чем контроль по mod3 (при одинаковом числе контрольных разрядов).

9.Проведено сравнение достоверности функционирования устройства хранения информации при использовании предлагаемого метода с существующим методам контроля информации, показывающее выигрыш в данном показателе в зависимости от числа дополнительных проверок.

Полученные научные результаты свидетельствуют о решении научной задачи, заключающейся в разработки метода обнаружения одиночных и двойных ошибок без значительного увеличения информационной, аппаратурной и временной избыточности на основе рационального выбора числа контрольных проверок, имеющей существенное значение для повышения достоверности функционирования телекоммуникационных систем и, следовательно, для экономики и обеспечения обороноспособности страны.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, 1.Павлов А.А., Новиков Н.Н., Оверченко Д.В. и др. Обнаружение и коррекция ошибок на основе логического кодирования. // Электросвязь. 2000, № 9. C. 26-28.

2.Павлов А.А., Шандриков А.В. Обнаружение и исправление модульных ошибок устройств хранения и передачи информации. //Машиностроитель 2001, №2. С.18-22.

3.Павлов А.А., Романенко Ю.А, Шандриков А.В. Метод обнаружения модульных ошибок ПЗУ специализированных ЭВМ. //Контроль.Диагностика 2001, №9. С.36- 4.Павлов А.А. Метод коррекции кратных ошибок устройств хранения информации микропроцессорных средств измерительной техники.// Измерительная техника. 2002, №2. С. 21-24.

5.Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. Функционально-кодовый метод обнаружения двойных ошибок в устройствах хранения информации автоматизированных систем контроля и управления. // Контроль диагностика. 2009, № 10. С. 60-64.

6. Павлов А.А., Хоруженко О.В., Ващенко А.П., Никулин В.С. Контроль ошибок в телекоммуникационных устройствах./ Серпухов: Известия Института инженерной физики. 2010, № 3. С.37-38.

7. Павлов А.А. Контроль процессора специализированных ЭВМ при выполнении логических операций. //Известия Института инженерной физики. 2010, № 4. С.36-39.

8. Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации телекоммуникационных систем. // Контроль. Диагностика. 2011, № 2. С. 69-71.

9. Павлов А.А Оценка эффективности методов повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //Известия Института инженерной физики. 2011, № 4. С.36-39.

Статьи, переведенные и изданные в научных изданиях за рубежом 10.Principles of constructing failure-resistant measurement technology microprocessor devices witha posteriori correction of multiple errors (discussion) A. A. Pavlov, A. V. Shandrikov. Measurement Techniques, 2000, Volume 43, Number 4, Pages 303- 11. Methods for Correcting Multiple Errors of Information Storage Devices Used in Microprocessor Facilities of Measurement Technology (a discussion) A. A. Pavlov, A. N. Tsar’kov, Measurement Techniques, 2002, Volume 45, Number 2, Pages 141- 12.Methods of Observing and Correcting Errors in Data-Acquisition Storage and Transmission Systems А.А. Pavlov, A. N. Tsar’kov,, A. V. Shandrikov, and et al.

Measurement Techniques, 2005, Volume 48, Number 3, Pages 205- Патенты на изобретения и полезные модели 13.Патент на изобретение № 2421786 «Устройство хранения информации повышенной достоверности функционирования» /Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. от 20.06.11 г.

14.Патент на изобретение № 2422923 «Устройство хранения и передачи информации повышенной достоверности функционирования» /Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. от 27.06.11 г.

15. Патент на полезную модель № 106771 “Устройство хранения и передачи данных с исправлением ошибок в байте информации и обнаружением ошибок в байтах информации ”/ Павлов А.А., Борисов К.Ю., Царьков А.Н. и др. от 20.07.2011г.

16.Патент на полезную модель № 107606 “Устройство хранения и передачи данных с исправлением одиночных ошибок в байте информации и обнаружением произвольных ошибок в байтах информации ”/ Павлов А.А.,,Борисов К.Ю., Хоруженко О.В., Царьков А.Н. и др. от 20.08.2011г.

Тезисы докладов на НТК 17. Павлов А.А., Крехов Е.В., ШандриковА.В. Обнаружение и исправление специализированных ЭВМ //Сборник докладов 13-го межгосударственного семинара: “ Дискретная математика и ее приложения“ МГУ, Москва. 2005.

C. 93-95.

18. Павлов А.А, Шандриков А.В., Обнаружение и исправление ошибок устройств хранения и преобразования информации специализированных ЭВМ. //I-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве».

Серпухов. 2007. С. 58- 19. Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Кодовый контроль ошибок в автоматизированных системах измерительной техники.// IV-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Серпухов. 2010. С.36- 20. Павлов А.А. Контроль ошибок в устройствах хранения и передачи информации. //IV-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве».

Серпухов. 2010. С. 40-43.

21. Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Подход обеспечения отказоустойчивости арифметико-логического устройства процессора ЭВМ.

//XXIX межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем». Серпуховской ВИ РВ. 2010. С.28-30.

22.Павлов А.А. Контроль ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем. //IX Международная научная конференция «Перспективные технологии в средствах передачи информации –ПТСПИиюня-1 июля 2011г. Владимир-Суздаль. С. 64-67.

23.Павлов А.А. Оценка эффективности методов повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //XII Международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века» 11-13 мая 2011, Воронеж, С.51-54.

24. Павлов А.А.Оценка методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем.// Международный симпозиум «Надежность и качество 20011», Интеллектуальные компьютерные обучающие системы, Пензенский государственный университет, Пенза. С 23 по 02 июня 2011.

С.28- 25.Павлов А.А. Оценка эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //НТК «Новые информационные технологии в связи и управлении» Калужский научноисследовательский институт телемеханических устройств, Калуга 1июня 2011. С.62-64.

26.Павлов А.А. Оценка эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. // XXIX межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем».

Серпуховской ВИ РВ. 2011. С.33- 27. Павлов А.А., Хоруженко О.В., Борисов К.Ю., Оценка показателей эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //V-Международная научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в образовании науке и производстве», Протвино. 2011. С. 72-74.