Введение к работе
Актуальность темы
Рост численности населения в мегаполисах приводит к потребности в обеспечении связью новых абонентов, что вызывает необходимость расширения номерной ёмкости существующих телефонных сетей общего пользования (ТфОП) и снижает эффективность функционирования телекоммуникационных систем (ТС) в переходный период. Существующие способы и методы оценки качества услуг и функционирования сети не предоставляют возможности в полной мере Оценить эффективность функционирования ТС до, во время и после модернизации. Поэтому разработка критериев и методики оценки комфортности качественных показателей телефонного общения, а также способов снижения дискомфортности в условиях многообразия изменения, например телефонной нумерации, является ключевым направлением данного исследования. В классическом понимании комфортность -состояние удобства и удовлетворения человека в процессе его жизнедеятельности. В диссертации под комфортностью телефонного общения подразумевается разница между непосредственным общением людей, происходящим на расстоянии 0,6 м, и дискомфортностью (совокупностью затруднений), появляющейся при их общении посредством ТС. Типовыми причинами возникновения дискомфортности при эксплуатации ТС являются воздействие шумов и помех, а также влияние характеристик каналов связи и параметров оборудования. Для существующих абонентов дискомфортность, привносимая современной модернизацией АТС, усугубляется отсутствием единовременного и единообразного перехода на новую нумерацию, многообразием вариантов набора телефонного номера из одного кода в другой, а также наличием четырёх поколений АТС, совместимых на аналоговом уровне. Снизить последствия указанной дискомфортности возможно за счёт применения аудиоин-формационных устройств (АИУ). Анализ существующей на сегодня базы телефонной сети на примере МГТС показал, что оптимальным решением данной проблемы является подход, обеспечивающий совместимость АИУ со всеми представленными на сети поколениями АТС. Обеспечить 100% совместимость возможно только на аналоговом уровне, определяемом наименее современным составом АТС. Поэтому в АИУ необходимо использовать аналоговый интерфейс, реализуемый на базе имеющих по сравнению с цифровыми меньшее энергопотребление дискрвшо-аналоговых накопителей речевой информации (ДАНРИ).
Спецификой современного изменения телефонной нумерации является то, что на ряде объектов групповой АИУ, оповещающий абонентов о новом порядке набора телефонных номеров, устанавливается только после переключения всей АТС. Это требует значительного временного интервала, порой до месяца, в течение которого абоненты не будут информированы об изменении, что является недопустимым особенно для социально значимых организаций. Для них необходимо устанавливать индивидуальные АИУ, обеспечивающие показатель надёжности передачи информации, соизмеримый с групповыми АИУ. В связи с этим требуется разработка АИУ, которые в отличие от своих аналогов, в том числе выполненных на базе ПК, не подвержены влиянию компьютерных вирусов и не требуют у станрвки дорогостоящего лицензионного ПО; абсолютно пожаро- и электробезопасны; обеспечивают не только энергонезависимое хранение, но и передачу информации; обладают
вдвое сниженным суммарным энергопотреблением.
Дополнительные аналитические исследования продемонстрировали возможность расширения области применения ДАНРИ в приложениях, в которых необходимо обеспечение комфортного акустического интерфейса взаимодействия человека с устройствами, сетями, системами, машинами. Например: устройства для задержки интерактивного вещания и лечения логоневроза; конверторы текста в речь; системы массового оповещения и пожарной сигнализации и т.д. Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью повышения комфортности при эксгшуатации телекоммуникационных систем за счёт развития АИУ на базе инновационных энергосберегающих и энергоэффективных технологий.
Исследования комфортности телефонного общения опираются на результаты работ российских ученых: М. А. Сапожкова, А. А. Пирогова, И. Е. Горона, Н. Б. Покровского, Г. В. Вемяна и др. Существенный вклад в её развитие внесли Н. С. Мардер, С. Л Мишенков, Б. В. Зверев, А. П. Пшеничников, В. Н. Гордиенко, Ю. Н. Прохоров, О. Б. Попов, С. Г. Рихтер, В. В. Добровольский, С. С. Шаврин, В. Г. Орлов, И. Ф. Зорин, Л. Г. Лишин и др.
Цель и задачи исследования
Целью диссертации является повышение комфортности телефонного общения при эксплуатации и снижение дискомфортности при модернизации телекоммуникационных систем за счёт развития аудиоинформационных устройств.
Поставленная цель предполагает решение следующих основных задач:
-
Выявление основных аспектов и критериев, определяющих комфортность телефонного общения. Исследование причин дискомфортности и минимизация последствий изменения телефонной нумерации в мегаполисах (на примере г. Москва).
-
Уточнение системно-сетевых аспектов применения аудиоинформационных устройств на телефонной сети, обобщающих подход к повышению комфортности телефонного общения.
-
Аналитическое исследование способов записи и методов кодирования информации и оценка целесообразности их применения в аудиоинформациоїшьк устройствах для телефонных сетей общего пользования. Модернизация интерфейсов взаимодействия аудиоинформационных устройств с абонентскими линиями. Оценка возможности использования дискретно-аналоговых накопителей речевой информации в аудиоинформационных устройствах.
-
Оценка психоакустических аспектов взаимодействия абонентов с аудио-информационными устройствами, в том числе и для абонентов с нарушениями слухового и речеобразукяцего аппарата. Разработка методики экспресс-оценки качества передачи речи в аудиоинформационных устройствах с энергонезависимой передачей информации.
-
Исследование возможности расширения сферы применения аудиоинформационных устройств в системах безопасности жизнедеятельности, сотовой и громкоговорящей связи.
-
Разработка принципов функционирования аудиоинформационного устройства с энергонезависимой передачей информации. Создание и проведение испытаний, а также обеспечение внедрения аудиоинформационных устройств с энергонезависимой передачей информации.
Методы исследований
Результаты диссертационной работы получены на основе имитационного моделирования и натурного эксперимента. При решении поставленных задач использовались методы теории вероятности и систем массового обслуживания. Оценка качества передачи и разборчивости речевых информационных сигналов выполнялась с использованием компьютерного моделирования и опытных образцов аудиоинформационпых устройств.
Научная новизна
-
Выявлена и проанализирована связь между таким сугубо субъективным показателем, как комфортность телефонного общения с параметрами передаваемых сигналов и методами организации информационного обмена Предложены основные показатели комфортности и определены причины возникновения дискомфортности, что позволило разработать методику оценки и обеспечить оптимизацию комфортности телефонного общения.
-
Предложен подход к повышению показателя комфортности телефонного общения, на основе разработанного оригинального аудиоинформационного устройства с энергонезависимой передачей информации. Разработаны функциональные схемы и зарегистрированы программные обеспечения аудиоинформацион-ных устройств, не оказывающих существенного влияния на параметры сигналов абонентских линий и не ограничивающих их функциональные возможности. Определено функциональное назначение аудиоинформационных устройств в качестве информационного буфера в системе Человек-Машина-Среда (ЧМС).
-
Выявлены с позиции комфортности телефонного общения оптимальные способы записи и методы кодирования информации и разработана методика экспресс-оценки качественных показателей речевого сигнала в аудиоинформационных устройствах. Выявлено влияние на комфортность телефонного общения информационных, акустических, психоакустических, энергетических, аспектов функционирования аудиоинформационных устройств.
-
Получена зависимость мощности, обеспечиваемой стшшионньод, источником электропитания посредством абонентских линий, для электропитания аудио-информационных устройств от их длины, позволяющая выработать рекомендации и требования к аудиоинформационньш устройствам с энергонезависимой передачей информации.
Практическая ценность
-
Определены качественные показатели и количественные параметры информационных сигналов и методов организации обмена для оценки комфортности телефонного общения.
-
Разработано аудиоинформационное устройство, повышающее комфортность телефонного общения, как при эксплуатации, так и при изменении телефонной нумерации.
-
Предложены схемотехнические реализации способов записи и методов кодирования информации в аудиоинформационных устройствах, улучшающие качество передачи и, как следствие, комфортность телефонного общения.
-
Разработан способ получения психоакустической оценки от применения
аудиоинформационных устройств на телефонной сети и методика экспресс-оценки субъективных показателей речевого сигнала.
-
Разработано программное обеспечение для моделирования интенсивности и закона распределения неперепрограммируемых ячеек. Предложены рекомендации по применению аудиоинформационных устройств с позиции повышения комфортности телефонного общения.
-
Предложены способы адаптации телекоммуникационных систем для абонентов с ограниченными возможностями для обеспечения их комфортного взаимодействия.
Реализация и внедрение результатов работы
Результаты работы внедрены на «Московской городской телефонной сети» в виде однокадальных и четьгоехканальных аудиоинформационных устройств с энергонезависимой передачей информации, что позволяет осуществить переход на 11-значную нумерацию в г. Москва без существенного снижения комфортности телефонного общения, а также в учебном процессе МТУСИ, что подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы в период 2002 - 2010 гг. докладывались и обсуждались более чем на 20 научно-технических конференциях и форумах, в том числе международных: межрегиональных конференциях Московского НТОРЭС им. А. С. Попова «Обработка сигналов в системах телефонной связи и вещания»; научных конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ; международных НТК «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения»; международных научно-технических школах-конференциях «Молодые учёные»; отраслевых научных конференциях «Технологии информационного общества»; международной НТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ' 2008»; международных научно-технических школах-конференциях «Интерматик»; отраслевых научных конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» и др.
Публикации
По теме диссертации опубликованы 35 печатных работ, в том числе 5 статей в ведущих рецензируемых журналах, отвечающих требованиям ВАК, имеется 1 авторское свидетельство на изобретение, 4 свидетельства об официальной регистрации программного продукта.
Объём и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 114 наименований, 11 приложений. Изложена на 151 странице, содержит 95 рисунков и 38 таблиц.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Влияние на комфортность телефонного общения информационных, акустических, психологических и энергетических аспектов при использовании ау-
диоинформационных устройств с энергонезависимой передачей информации необходимо рассматривать на модели системы Человек-Машина-Среда.
-
Параметры информационных сигналов, передаваемых по линиям связи, и методы организации информационного обмена позволяют связать их с комфортностью такого обмена.
-
Повышение комфортности телефонного общения за счёт применения аудиоинформационных устройств нового поколения возможно путем изменения выявленных уровней комфортности информационного обмена и устранения основных причин возникновения дискомфортности.
-
Расширенные и дополненные сведения о месте, назначении и функционировании аудиоинформационных устройств в глобальной информационной системе позволяют обобщить подход к повышению эффективности их использования и способствуют разработке основополагающих принципов нового поколения АИУ, как в переходный период модернизации, так и при функционировании телекоммуникационных систем.
-
Оптимальные схемотехнические реализации способов записи и методов кодирования информации в аудиоинформационных устройствах, а также алгоритм перераспределения адресного пространства позволяют повысить комфортность телефонного общения и увеличить ресурс функционирования дискретно-аналоговых накопителей речевой информации.
