Коммуникациялари техникуми оптик алоқа тизимлари

16- МАЪРУЗА


ТОЛАЛИ ОПТИК АЛОҚА ТИЗИМЛАРИНИ ЛОЙИҲАЛАШТИРИШ АСОСЛАРИ


Режа:
16.1. Тизим ва узатиш линияларини лойиҳалашга тизимли ёндошиш асослари.
16.2. Лойиҳалашга бошланғич маълумотлар. Асосий лойиҳа хужжатлари.
16.3. Лойиҳалашнинг асосий босқичлари.
16.4. Толали оптик узатиш линияларини лойиҳалаш бўйича асосий қоидалар.
16.5. Узатиш линияси участкаларининг узунлигини ҳисоблаш ва лойиҳалаш.


16.1. Тизим ва узатиш линияларини лойиҳалашга тизимли ёндошиш асослари

Лойиҳалашга тизимли ёндашув, якуний мақсадларга эришишга жуда ҳам сезиларли таъсир этувчи, алоҳида қисмларнинг ўзаро таъсирини ҳисобга олган ҳолда, муайян шароитларда аниқ функцияларни бажарувчи, тўлиқлигича ягона объект сифатида тизим ва унинг ишлашини ўрганишни кўзлайди. Бунда системология, системотехника, операцияларни тадқиқ этиш назарияси ва математик дастурлаш назарияси каби тизимли фанларнинг методологияси ва математик аппарати муваффақиятли ишлатилиши мумкин.

Тизимли ёндашув турли лойиҳалаш босқичлари (дастлабки эффект, техник лойиҳа, илмий тадқиқот иши ва б.қ.) да амалга оширилиши мумкин, бироқ энг самарали эффектга тизимнинг тузилиш схемаси танланадиган ва унинг асосий параметрлари баҳоланадиган, дастлабки лойиҳалаш босқичида эришилади.
Оптимал лойиҳалашга тизимли ёндашувнинг асосий принципларини қуйидагича ифодалаш мумкин:
1. Оптимал қисмдан таркиб топган тизим, умумий ҳолда оптимал ҳисобланмайди. Тўлиқ ҳолда тизимни оптималлаштириш, қисмлар бўйича оптималлаштириш билан алмаштирилганда, кўпинча хато хулосаларга олиб келиши мумкин. Қисмлар бўйича оптималлаштириш тўлиқ оптималлаштиришдагидек натижаларга олиб келади, фақатгина шу ҳолдаки, қачонки тизимнинг бир қисмининг параметрлари бошқа қисмининг параметрларини танлашга таъсир этмаса, бу амалиётда нисбатан кам учрайди.
2. Тизимни оптималлаштириш сон бўйича аниқ ва ягона, оптималлаш-тириш мақсадини математик кўринишда акс эттирувчи, мезон бўйича олиб борилиши керак. Тизимнинг оптималлаштириладиган параметрларининг функцияси кўринишида намоён бўлган, оптималлик мезони мақсад функцияси деб аталади. Қоида бўйича у ёки бу усуллар билан ўзаро боғлиқ, бир неча оптималлик мезонларининг мавжудлиги, жараённи логик тугагунгача етказишга имкон бермайди, сон бўйича аниқ мезоннинг мавжуд эмаслиги ишлаб чиқарувчи томонидан унинг олдига қўйилган вазифани етарлича тушинмаслиги хақида далолат беради.
3. Тизим оптималлаштирилиши керак, қачонки оптималлаштириладиган параметрларга сонли аниқ чегаралар берилса. Оптималлаштириш шароитларига боғлиқ бўлгани учун тизимнинг оптималлиги доимо нисбий, шартли. Шунинг учун оптималлаштириш шароитлари реал шароитлар билан етарлича аниқ мос келиши керак.
Оптимал тизимларни лойиҳалаш математик усуллар билан амалга оширилади, бунда тизимнинг математик ифодасига, яъни унинг математик моделини ишлаб чиқишга зарурият юзага келади. Математик модел асосини тизимнинг ташқи ва ички параметрлари ўртасидаги аналитик нисбатлар (алоқа тенгламалари) ташкил этади. Ташқи параметрлар тизимни фойдаланувчи нуқтаи назаридан таърифлайди. Хусусан, бундай параметрлар халақитларга бардошлилик, каналлар сони, ўтказиш қобилияти, ишончлилик, нархи, габарит ўлчами, оғирлиги ва б.қ. бўлиши мумкин. Ички параметрлар тизимни ишлаб чиқарувчи нуқтаи назаридан таърифлайди. Узатиш тизимлари учун бундай параметрлар қуйидагилар ҳисобланади: модуляция тури, код тури, ўзгартириш поғоналарининг сони, қўлланиладиган элементларнинг тури ва б.қ. Кейинги бобларда кенг ишлатилинадиган, аналитик кўринишдаги тизимнинг ташқи ва ички параметрлари ўртасидаги алоқа тенгламалари қуйидаги натижалардан олиниши мумкин:
- назарий тадқиқотлар (масалан, халақитга бардошлилик, ўтказиш қобилияти, ишончлилик ва б.қ. учун алоқа тенгламалари),
- техник – иқтисодий ҳисоблашлар (масалан, нарх – наво, келтирилган харажатлар ва б.қ. учун алоқа тенгламалари),
- экспериментал боғлиқликлар ёки эмперик маълумот аппроксимацияси (масалан, хатолик эҳтимоллиги, нутқ сигналларининг аниқлиги ва б.қ. учун алоқа тенгламалари),
- тизим ёки унинг кичик тизимларини ЭҲМ да имитацион моделлаштириш натижасида (масалан, қўлланиладиган код турига боғлиқ ҳолда халақитлардан ҳимояланганлик ёки хатоликлар характерига боғлиқ ҳолда синхронизация тизими параметрлари учун алоқа тенгламалари).
Алоқа тенгламаларидан баъзилари эҳтимолли характерга эга, чунки сигнал, канал ва халақитларнинг статистик характеристикаларини эътиборга олади.
Оптималлаштириш масаласини ечишда биринчи босқичда рўйхат тузилади, яъни эътиборга олиш керак бўлган омиллар танланади. Бу омилларни ишлатишнинг рухсат этилган чегараларини аниқлаш керак. Бундан келиб чиқиб, мумкин бўлган рухсат этилган ечимлар доираси аниқланади. Кейинги босқичда мезон ва чегаралар танланади. Мақсад (мақсадлар) лойиҳалаштириладиган тизимнинг исталган (мақсад этилган) холати сифатида, яъни ривожлантирувчи натижа сифатида аниқланади. Айтиб ўтилгандек, мақсадга эришиш кўпгина холатларда, тизимнинг ташқи ва ички параметрларининг қиймати каби эҳтимолли характерга эга ва нимани бажариш мумкин бўлишидан ажралмайди. Шу тарзда, мақсадлар уларга эришиш воситаларидан ажралмаган, бу мақсадларга эришиш доимо чегараланган. Натижада, қоида бўйича, мақсадлар иерархияси шаклланади, улардан бири (асосийлари) мезонлар вазифасида, бошқалари чегара вазифасида намоён бўлиши мумкин. Бунда уларни қарама – қарши қўйиш мумкин эмас, олдин мезон бўлганлар, кейинчалик чегара бўлиши мумкин ва аксинча.
Мезон – қарор қабул қилишнинг танланган вариантининг мақсадга мувофиқлигини баҳолаш имконини берувчи кўрсаткич. Мезоннинг математик таърифи – мезонли ёки мақсадли, функция.
Чегара – кўриладиган вариантлар сонини чегараловчи, омиллар.
Агар аналитик ифода ёрдамида у ёки бу Z масаланинг мақсадини ва унга эришиш воситалари х_i ни боғлашга эришилса, унда мақсадли ёки мезонли, W функция олинади:
Z = W (X, T),

бу ерда, Х – бошқарилувчи ўзгарувчилар (мақсадга эришиш воситалари); Т – чегара (йўналтирилган ўзгарувчилар).

Минимум ёки максимум Z – оптималлаштириш мезони, қабул қилинган қарор самарасининг чегаравий ўлчовини сонли ифодаловчи:

Z_{мин (макс)} = W* (х₁*, х₂*,…, х_m*, Т),

бу ерда, х_i* - Т чегараларда бошқарилувчи ўзгарувчиларнинг оптимал қийматлари, i = 1, m.

Оптималлаштириш масалаларини тўғри ва тескари ташкил этиш усуллари фарқланади. Масалан, тўғри ташкил этишда мезон сифатида С харажатлар (капитал, эксплуатацион ва б.қ.) биринчи ўринда туради, лекин Э қарор (ишончлилик, халақитбардошлилик, ўтказиш қобилияти, регенерациялаш участкаси узунлиги ва б.қ.) нинг эффект ёки самарадорлиги чегара ҳисобланади:

С_мин = мин (С₁, С₂, …, С_m), Э ≥ Э_тэ,

бу ерда, Э_тэ – эффектнинг талаб этиладиган қиймати (масалан, тайёрлик коэффициенти).
Масалани тескари ташкил этишда мезон сифатида эффект (қарор самарадорлиги) биринчи ўринда туради, харажатлар эса чегара ҳисобланади:

Э_макс = макс (Э₁, Э₂, Э_m), C < С _р.э,

Бу ерда, С _р.э – рухсат этилган харажатлар.

Ахборотлаштирилганлигига боғлиқ ҳолда оптималлаштириш масаласи қуйидаги шароитларда ечилиши мумкин:
- аниқлилик, қачонки тизимнинг ташқи ва ички параметрлари бир қийматли аниқланганда;
- стохастик (таваккал, хавфли шароитларда), қачонки параметрлар қиймати тасодифий характерга эга бўлса, лекин эҳтимолли характеристикалар билан аниқланиши мумкин;
- ноаниқлилик, қачонки параметрлар қиймати номаълум бўлса, яъни хаттоки уларнинг эҳтимоллик характеристикалари мавжуд бўлмайди.
Оптималлаштириш масалаларини ечиш учун қўлланиладиган, энг кенг тарқалган математик методларга, аниқлилик шароитларида чизиқли ва динамик дастурлаш усуллари киради, таваккал ва хавфли шароитларда – статистик синаш усуллари (Монте – Карло усули), ноаниқлилик шароитларида – иерархияларни тахлил қилиш усуллари киради [123].