АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра автоматической электросвязи

 

 

 

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ (ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ)

Методические указания к выполнению лабораторных работ

 

(для студентов очной формы обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АЛМАТЫ 2006

 

 

 

 

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

КАФЕДРА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

 

 

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор Э.А. Сериков

_____________________________

“____”_________________ 2006 г.

 

 

 

 

 

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ (ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ)

Методические указания к выполнению лабораторных работ

 

(для студентов очной формы обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

 

 

 

 

Согласовано:

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры АЭС

Начальник УМО

Протокол №9 “ 22 ” июня 2005 г.

______________О.З. Рутгайзер

Зав. кафедрой «АЭС»

“___” ____________    2006  г.

________________ А.Д. Джангозин

 

“ ___ ” _______________ 2006 г.

 

 

Инженер по стандартизации

Составители:

_________________ Н.М. Голева

Старший преподаватель

“___” ____________    2006  г.

__________________ Б.С. Сахариев

Редактор

Старший преподаватель

_________________ Ж.М. Сыздыкова

__________________ С.С. Сахариева

“___” ____________    2006  г.

Ассистент

 

__________________ А.С.Толегенова

 

 

АЛМАТЫ  2006

 


СОСТАВИТЕЛИ: Б.С. Сахариев, С.С. Сахариева, А.С. Толегенова.

Основы автоматизированного проектирования телекоммуникационных систем (Геоинформационные системы). Методические указания к выполнению лабораторных работ. (для студентов очной формы обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации). Алматы: АИЭС, 2006. - 27с.

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания содержат общие положения по выполнению лабораторных работ. Исходные данные к выполнению заданий выдаются преподавателем в электронном виде. Приводится рекомендуемая литература.

Табл. - 6, библиогр. – 6 назв.

 

 

 

 

 

 

Рецензент                                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2006г.

 

 

©Алматинский институт энергетики и связи, 2006г.

 


 

Введение

 

Программой курса «Основы автоматизированного проектирования телекоммуникационных систем (Геоинформационные системы)» для студентов по специальности бакалавриата 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации предусмотрено выполнение лабораторных работ.

Основной задачей лабораторных работ является:

-     закрепление студентами полученных теоретических знаний;

-     формирование у студентов «пространственного» мышления для освоения основных понятий геоинформатики, представление информации на электронной карте и способов управления информационными ресурсами через ГИС-интерфейс;

-     демонстрирование возможностей современных геоинформационных технологий и разъяснение перспективы их развития;

-     приобретение ими практических навыков по применению новых геоинформационных технологий при анализе и синтезе телекоммуникационных сетей.

При решении административных и технических проблем возникает необходимость графического или табличного анализа, выбора альтернативных путей решения и прогнозирования топологического  состояния телекоммуникационных сетей на заданный период. Выполнению подобных задач помогают методы создания и анализа геоинформационных систем и электронных карт, которые предлагаются к практическому изучению в ходе выполнения лабораторных работ № 1,2,3.

Лабораторные работы предполагают использование прикладных программ геоинформационного моделирования на персональном компьютере. Полученные навыки дают возможность в дальнейшем реализовать изученные методы создания геоинформационных систем при решении практических задач пространственного моделирования.

 

1 Методика выполнения

 

1.1 Расчет оптимального расположения АТС

Задача выбора оптимального места расположения АТС решается по критерию наименьшей длины сети абонентских линий. В случае нерайонированной сети ГТС, когда в любом случае все вершины графа будут связаны с вершиной-центром, в качестве критерия часто принимают равенство сумм телефонных аппаратов слева и справа от центра, сверху и снизу.

Метод очевиден, хорошо иллюстрируется рисунком 1, на котором изображена абонентская матрица некоторого района с числом телефонов . Телефонным центром можно считать точку , координаты которой при суммировании значений  по столбцам матрицы удовлетворяют условию

.                                     (1)

Суммируя  по строкам для координаты , получим

.                                     (2)

Этот графический метод весьма прост, не требует особого обоснования и может использоваться как вручную, так и на ЭВМ.

В случае задания двух (и более) РАТС, на абонентской матрице задаются координаты предполагаемого размещения новых АТС.

Алгоритм основан на итерационном процессе последовательного формирования привязки элементов абонентской матрицы к тому или иному центру (по минимуму расстояния) и последовательной корректировки координат центра с учетом стоимости критерия.

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

 

1

8

13

54

7

23

47

7

3

0

0

0

 

162

162

7312

7150

2

130

104

130

0

23

146

106

150

47

0

0

 

835

995

7150

6317

3

173

56

2

0

0

2

108

120

7

0

0

 

468

1463

6317

4854

4

119

107

0

1

0

2

109

148

63

0

0

 

549

2012

5849

3837

5

117

109

28

0

0

0

108

146

157

28

0

 

693

2705

5300

2595

6

144

1

0

0

26

0

0

180

101

55

0

 

607

3312

4607

1295

7

106

81

125

119

277

124

56

1

146

82

0

 

1117

4429

4000

429

8

74

185

112

2

118

234

36

1

157

108

0

 

1027

5456

2883

2673

9

115

58

148

0

2

87

136

27

144

108

109

 

934

6392

1856

4534

10

53

92

75

0

0

0

87

108

189

108

1

 

713

7103

922

6181

11

54

31

102

0

0

2

2

5

3

0

0

 

209

7312

209

7103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1103

837

776

129

469

641

765

889

1114

489

110

 

 

 

 

 

1103

1940

2716

2845

3314

3955

4710

5599

6713

7202

7312

 

 

 

 

 

7312

6209

5372

4596

4467

5998

3337

2602

1713

699

110

 

 

 

 

 

6209

4269

2656

1751

1153

43

1153

2997

5000

6603

7202

 

 

 

 

 

Таблица 1 - Абонентская матрица телефонизируемого района

 

В том случае, когда район телефонизации велик, может быть введен промежуточный блок алгоритма — построить шкафные районы, определить местоположение распределительных шкафов и осуществить их привязку к АТС.

Описанный алгоритм проектирования реализуется тремя лабораторными работами, в процессе выполнения которых будут рассмотрены методики определения оптимального места расположения распределительного шкафа (с учетом и без учета ограничений на качество связи), оптимального районирования, центра телефонной нагрузки. Логическим завершением автоматизации проектирования сети абонентских линий являются работы по экономической оценке эффективности САПР.

 

1.2 Расчет координатной сетки

Полученная координатная сетка будет использована в следующих вычислениях. Сторона одной ячейки (квадрата) разбиения не превышает 300м, что определяется масштабом карты.

 

1.3 Расчет распределения емкости телефонной нагрузки

Результатом вычислений являются координаты АТС в системе построенной матрицы:

 

1.4     Расчет границ шкафных районов

Количество абонентов в каждом из них содержится в диапазоне от 822 до 1135 и не превышает установленное для распределительных шкафов значение 1200.

 

1.5 Расчет оптимального местоположения распределительного шкафа в пределах расчетных границ шкафного района

От места расположения распределительного шкафа (РШ) зависят затраты на прокладку распределительных и магистральных кабелей абонентских линий, которые учитывают стоимость канализации и стоимость самого кабеля. Поскольку границы шкафного района считаем известными, то стоимость канализации не будет существенно меняться при изменении положения РШ, поэтому в качестве критерия может быть принята только стоимость самого распределительного и магистрального кабеля, которая зависит от расстояния  от -тых абонентов до точки расположения РШ —  и от расстояния , от  до АТС, от принятого типа кабеля и распределения абонентов  по площади рассматриваемого шкафного района. В этих обозначениях название затрат можно представить следующей суммой

 

(3)

где  — стоимость распределительного кабеля, соответственно, от 1,2,..., абонента до места расположения РШ в т. ;

 — стоимость магистрального кабеля от  до АТС.

Для решения этой задачи воспользуемся методом сетевых графов.

План выделенного шкафного района разбивается на элементарные квадраты со стороной , и внутри каждого подсчитывается количество телефонных аппаратов , , где  — количество элементарных квадратов. Каждый квадрат примем за вершину графа. Тогда построенный граф  можно охарактеризовать набором весовых значений его вершин и дуг.

Весовые значения его вершин представляют собой количество ТА в элементарных квадратах, а весовые значения дуг — расстояния между вершинами. Весовые значения вершин представлены в виде одномерного множества , а весовые значения дуг — в виде квадратной матрицы расстояний.

.                        (4)

Кроме того, задано множество S — расстояния от каждой вершины до АТС

                  

Примем, что от каждой вершины графа до РШ будем прокладывать 10-парный кабель, а от РШ до АТС — 100-парный. Тогда длина кабеля определяется в зависимости от числа ТА

(5)

(6)

где  — целое число.

 

2 Организация выполнения лабораторных работ

 

2.1 Порядок работы

Для выполнения лабораторных работ академическая группа делится на подгруппы по числу имеющихся в учебном классе ПЭВМ.

Лабораторные работы выполняются в несколько этапов:

а) самостоятельная подготовка студентов к занятиям, включающая в себя ознакомление с методикой и проведение ручного счета лабораторных работ;

б) проверка знаний материала по лабораторным работам преподавателем и допуск студентов к занятию;

в) выполнение работы. Все аналитические расчеты к лабораторным работам выполняются с обязательным использованием ПЭВМ в среде прикладного программного обеспечения «MapInfo» и табличного процессора «MS Excel». Для этого студент открывает растровую электронную карту в окне «Карта MapInfo», векторизует её, и экспортирует в «MS Excel», где выполняет все необходимые расчеты (согласно разделу 1.5);

г) студентом оформляется отчет о работе, включающий все исходные данные, расчеты и анализ результатов по лабораторной работе;

д) защита лабораторной работы.

 

2.2 Оформление лабораторной работы

Отчет о лабораторной работе должен быть сохранён в электронном виде в папке «/Мои документы/Фамилия И.О. (студента)» в формате А4, согласно требованиям фирменного стандарта АИЭС. Страницы отчета по лабораторной работе должны быть пронумерованы и указаны в содержании. Задания следует располагать в порядке, указанном в задании. После этого приводится краткий теоретический материал. Расчетные формулы следует приводить с пояснением входящих в них буквенных обозначений. Следует сохранить блок-схему алгоритма и копии экрана окна «Карта». Оформить требуемые расчеты и схемы и представить в электронном виде (на дискете).

После выполнения лабораторной работы студент обязан оформить ее в виде отчета.

Структура отчета:

-           титульный лист (по прилагаемому отчету);

-           цель работы;

-           краткие сведения из теории;

-           таблица с результатами расчетов;

-           копии растровых электронных карт;

-           результаты графического анализа и выводы по работе;

-           список использованной литературы.

 

3 Выполнение лабораторных работ

 

3.1 Лабораторная работа №1. Изучение элементов инструментальной панели.
3.1.1 Цель работы:

- детальное ознакомление с элементами управления программы «MapInfo»,

- получение навыков управления инструментальной панелью программы «MapInfo».

3.1.2 Предварительная подготовка

Изучить техническое описание программы MapInfo.

3.1.3 Рабочее задание:

а) исследовать каждый элемент в инструментальной панели программы MapInfo;

б) создать свою папку, где должны содержаться все типы файлов MapInfo и файлы табличного процессора «MS Excel»;

в) произвести на электронной карте города районирование районов;

г) сохранить все созданные файлы программы MapInfo.


3.1.4 Методическое указание к выполнению лабораторной работы.

Значение каждого элемента в инструментальной панели.

 Новая таблица – создание нового слоя электронной карты.

 Открыть таблицу – применяется для нахождения своего сохраненного заранее файла или папки.

 Сохранить таблицу - обычно в лабораторных занятиях не применяется, (сохранение задается другим методом).

 Новый список – для отображения списка данных по районам.

 Новая карта – создание новой карты.

* Новый график – создание графического отображения данных.

 Новый отчет – создание формы отчета для печати.

 Районирование – выделение районов на электронной карте по заданному критерию.

 Справка – для получения справки относительно программы «MapInfo».

* Выбор – для выделения отдельных элементов на электронной карте.

 Выбор в рамке – для выделения в рамке, охватывает несколько элементов в рамке, выделяя их.

* Выбор в круге - для выделения в круге, охватывает несколько элементов по окружности, выделяя их.

 Выбор в полигоне - для выделения в полигоне, охватывает несколько элементов по полигону, выделяя их.

* Выбор в области - для выделения полигона произвольной формы.

 Увеличивающая лупа – для увеличения нужного вам места на карте или всей карты в целом.

 Уменьшающая лупа - для уменьшения нужного вам места на карте или всей карты в целом.

* Сдвиг – для сдвига всей карты относительно окна.

* Вывод информации о выделенных объектах.

* Подпись - для обозначения выделенных объектов на карте.

* Дубль окна – для переноски карты из окна программы «MapInfo» на приложения «Windows».

 Управление слоями – для вывода окна меню управления отображением электронной карты.

Для того чтобы войти в программу «MapInfo», необходимо выполнить следующие действия:

а) создать свою папку на рабочем столе (дать название вашей папке по фамилии и инициалам);

б) скопировать в созданную вами папку «Лабы Сапр» или «Лаб Раб» свою папку (внутри вашей папки- папка Лабы Сапр или Лаб Раб) и отправить в «Мои документы»;

в) открыть программу «MapInfo» (версия 6.5 на русском языке, версия 5.5 на английском языке) через меню «Пуск» или через ярлык на рабочем столе;

г) в верхней кнопочной панели открывшейся программы «MapInfo» нажать кнопку «Файл»;

д) открыть подменю «Открыть таблицу»;

е) найти в открывшемся окне проводника и открыть свою папку;

ж) открыть файл под названием «Кварталы».


Рисунок 1 - Окно «Кварталы Карта»

В открывшемся окне «Кварталы Карта» отобразится карта г. Алматы, разделенная на шесть районов (Рисунок 1).

Районирование происходит следующим образом:

а) в верхней панели нажимаем кнопку «Окно»;

б) находим в его подменю строку «районирование»;

в) нажимаем на нее – появляется окно «Новое районирование» (Рисунок 2);

г) в функциях окна «Новое районирование» задаем таблицу-источник - «кварталы», в поле группировки - «Name», в доступных полях выделяем «Sum (BLOCK ID)»;

д) затем нажимаем кнопку «добавить»;

е) выделяем «Sum (AREA)»;

ж) нажимаем кнопку «добавить»;

з) выделяем «Sum (Кол ТА)»;

и) нажимаем кнопку «добавить».


 


Рисунок 2 - Окно «Новое районирование»

После проделанных операций в окне меню «Поля в Списке» появляются добавленные строки с окна меню «Доступные поля».

Нажимаем ОК. Появляется окно таблицы под названием «Районы Список» (Рисунок 3). В этом окне отображены список районов, столбец под названием «Штрих» показывает, какими цветами раскрашены районы в окне «Кварталы Карта» (Рисунок 4), т.е. данные районы на карте районированы. В окне «Кварталы Карта» районы выделяются, т.е. районы раскрасятся разными цветами.


Рисунок 3 - Окно таблицы «Районы Список»

В верхней панели программы «MapInfo» нажимаем на кнопку «Новый список» и получаем окно таблицы под названием «Кварталы Список» (Рисунок 5). В этой таблице отображены данные по району, т.е. «BLOCK» - это сквозная нумерация по городу, «BLOCK ID» – это нумерация каждого блока в квартале, «NAME» – это название каждого района, «AREA» – это площадь каждого блока в квартале, «Кол ТА» – это количество телефонных аппаратов в каждом блоке.

После проделанных операций и команд необходимо сохранить все данные приложения. Делается это следующим образом:

а) в верхней панели программы «MapInfo» нажимаем на кнопку «Файл»;

б) выбираем подменю «Сохранить копию» и активируем её, после чего появляется окно под названием «Создать копию» (Рисунок 6).


 


Рисунок 4 - Районы на карте раскрасятся разными цветами

Рисунок 5 - Окно таблицы «Кварталы Список»


Рисунок 6 - Окно под названием «Создать копию»

В окне «Имя файла» необходимо задать свое имя, после чего нажать на кнопку «Сохранить». Открытие названного своим именем файла находим через кнопку: «Файл», «открыть таблицу», высвечиваем свой файл, нажимаем на кнопку «открыть».

 

3.2 Лабораторная работа №2. Изучение функциональных возможностей при обработке слоев электронной карты и обмен данными с приложениями “Windows

3.2.1 Цель работы: Изучение функциональных возможностей программы «MapInfo» при редактировании элементов электронной карты и обмен графическими и табличными данными с приложениями “MS Windows” в общем и “MS Office” в частности.

3.2.2 Предварительная подготовка

Детальное ознакомление с элементами редактирования электронной карты и функциональными возможностями программы «MapInfo».

Вспомнить элементы управления одного из приложения “MS Windows”, в частности, “MS Exсel”. 

3.2.3 Рабочее задание:

а) взять у преподавателя свой вариант, который выдается по списку в журнале;

б) произвести редактирование электронной карты с помощью инструментальной панели программы «Mapinfo»;

в) подписать каждый блок на электронной карте;

г) произвести обмен данными с приложениями “MS Windows”;

д) сохранить все графические и табличные данные в программе “MS Excel”;

3.2.4 Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Каждому студенту выделяется по одному району, район выдается преподавателем по списку в журнале. Например, студенту по варианту выдан Алмалинский район. Этот район он должен редактировать, подписать номер каждого блока в своем районе, произвести обмен данными с приложениями «Windows».  Редактирование своего района происходит следующим образом: находим в верхнем меню программы  «MapInfo» кнопку под названием «Управление слоями», нажимаем на нее, после чего появляется окно «Управление слоями» (Рисунок 7). В окне «Управление слоями» под элементом «Слой:» высвечиваем свой файл и ставим птичку на свободную ячейку под элементом «изменяемый», нажимаем на кнопку «ОК». После чего у нас появляется возможность редактирования электронной карты. Это делается следующим образом: окно «Кварталы Карта» (Рисунок 8) вы должны развернуть на все окно монитора, для удобства редактирования карты

·                                      Видимый

 

Доступный

Изменяемый

Подписывание



Рисунок 7 - Окно «Управление слоями»

 


Рисунок 8 - Окно «Карта»

 


Рисунок 9


С помощью инструментальной панели, о которой говорилось в лабораторной работе №1, вы удаляете все ненужные районы, оставляя только свой район по варианту (Рисунок 10). После чего нажимаем на кнопку «Свернуть в окно» которая находится справа вверху возле кнопки «Свернуть» (Рисунок 9). На рисунке 11 - редактируемая карта.

На рисунке 10 ваш отредактированный район, в данном случае это Алмалинский район.

Удаление ненужных районов производится с помощью следующих элементов инструментальной панели и клавишей на клавиатуре, например,


Рисунок 10 - Отредактированный  район

*Shift +       выделяете, потом клавишей Delete удаляете выделенные блоки.

*  Выбор – для выделения каждого блока на карте.

  Выбор в рамке – для выделения в рамке, охватывает несколько блоков в рамке, выделяя их.

*  Выбор в круге - для выделения в круге, охватывает несколько блоков по окружности, выделяя их.

  Выбор в полигоне - для выделения в полигоне, охватывает несколько блоков по полигону, выделяя их.

* Выбор в области - для выделения по нужному вам области района,  охватывает эту область района, выделяя их.

 Увеличивающая лупа – для увеличения нужного вам места на карте или всей карты в целом.

 Уменьшающая лупа  - для уменьшения нужного вам места на карте или всей карты в целом.

* Сдвиг – для сдвига всей карты в целом по нужному вам направлению.

* Подпись - для надписи названия района на карте.

 

Подпись каждого блока на карте, обмен данными с приложениями Windows

Подпись нумерации каждого блока производится с помощью элемента в инструментальной панели под названием «Управление слоями». Нажав на эту кнопку, выявляем окно «Управление слоями», высвечиваем в приложении «Слой:» свой файл, ставим птички на всех пустых ярлыках под элементами «видимый», «изменяемый», «доступный», «подписывание», нажимаем на кнопку «Подписи» (Рисунок 12).

 


Рисунок 11 - Редактируемая карта

 



Рисунок 12 - Кнопка «Подписи» в окне «Управление слоями»

 


После чего появляется окно под названием «Подписывание», в приложении «Из колонки:» высвечиваем строку «BLOCK ID», нажимаем на нее, в приложении «Стиль:» нажимаем на кнопку «Aa» (Рисунок 13), после чего появляется окно под названием  «Стиль текста», (Рисунок 14), в приложении «Шрифт:» высвечиваем «Arial CYR», нажимаем на нее – размер шрифта «4» - «Цвет текста:», произвольно выбираем «Фон:», «Эффекты:» по выбору, в приложении «Образец» показывается, как будет выглядеть на карте надпись на каждом блоке (Рисунок 14), после проделанных операций в каждом окне нажимаете на кнопки «ОК», утверждая команды для получения надписи на карте.

 


Рисунок 13 - Окно «Подписывание»

 



Рисунок 14 - Окно «Стиль текста»

 


Полученную карту с надписями необходимо расположить таким образом, чтобы карта была расположена в самом центре окна и заполняла все свободное пространство в окне (Рисунок 15). Делается это с помощью инструментальной панели: нажимаем на кнопку «сдвиг», с помощью этой кнопки ставим карту по центру, затем «увеличивающей лупой» увеличиваем карту на все окно, заполняя все свободное пространство в окне.

 


Рисунок 15 - Полученная карта с надписями

Обмен данными с приложениями Windows производится с помощью верхнего меню «Таблица» (Рисунок 16), в подменю высвечиваем строку «Экспорт», нажимаем на нее, появляется окно под названием «Экспорт таблицы в файл». В приложении «Тип файла:» высвечиваем строку «ASCII c разделителями (*.txt)» (Рисунок 17), нажимаем на кнопку «Сохранить».

 


Рисунок 16 - Меню «Таблица», подменю, строка «Экспорт»



Рисунок 17 – Выбор типа файла для сохранения

 



Рисунок 18 - Окно выбора набора символов

 



Рисунок 19 - Окно настройки импорта текстовых файлов


Появляется окно ASCII текст, ставим птичку в ярлык под названием «заголовки в первой строке», затем нажимаем на кнопку «ОК», таким образом, мы создали файл в виде блокнота (Рисунок 18).

 


Рисунок 20 - Лист «Карта» «MS Excel»

 


Теперь открываем в нижнем меню: «Пуск» - «Программы»  - «Microsoft Office» – «Microsoft Office Excel», т.е. открываем программу MS Excel. В верхнем меню программы Excel находим и производим следующие команды: «Файл» - «Открыть». В открывшемся окне  «Открытие окна» в приложении «Папка:» найти свою папку, т.е., «Мои документы». Находим названную вами папку, нажать на кнопку «Открыть», и чтобы выявить свой файл, который создавали в виде блокнота, в приложении «Тип файлов:» высветить строчку «Все файлы», затем еще раз нажмите на кнопку открыть. Открывается окно «Мастер текстов», в его командной строке «Формат файла:» высветить строку «1251 Кириллица (Windows)»,  нажать на кнопку «далее», в открывшемся окне нажать на кнопку «готово» (Рисунок 19). У вас экспортируется таблица данных из программы «MapInfo».

Для того чтобы перенести карту с программы  «MapInfo», вы должны вставить еще один лист. Делается это следующим образом: в верхнем меню программы «MS Excel» «Вставка» высветить строку «Лист». Появившийся лист переименовать в название «Карта». Теперь вы должны перенести карту из программы «MapInfo» в программу «MS Excel» лист «Карта» следующим образом. В открытом окне программы  «MapInfo» в инструментальной панели находим кнопку «Дубль окна», нажимаем на нее, наводим курсор на любое место на карте, щелкаем правой кнопкой мыши и, не убирая палец с кнопки мыши, подводим к свернутой программе «MS Excel» в нижнем меню и вставляем карту в лист «Карта» (Рисунок 20).

 

3.3 Лабораторная работа №3. Оптимизация пространственного размещения пунктов и линий связи на участке телекоммуникационной сети

3.3.1 Цель работы: оптимизация пространственного размещения пунктов и линий связи на участке телекоммуникационной сети.

3.3.2 Выбранный район разбивается на квадраты, производится подсчет количества абонентов в каждом квадрате (Рисунок 21).


Рисунок 21 - Подсчет количества абонентов в каждом квадрате

 


Число абонентов берется из матрицы, которую мы экспортировали из программы «MapInfo» (Таблица 2).

Составляем абонентскую матрицу (Таблица 3).

Далее определяем вершину расположения АТС (Таблица 4).

 

Таблица 2 - Матрица, экспортированная из программы «MapInfo»

BLOCK_

BLOCK_ID

NAME

AREA

Кол_ТА

2

890

Almalinsky

7120.500

71

3

896

Almalinsky

47861.500

479

4

909

Almalinsky

51256.250

513

5

921

Almalinsky

27817.000

278

6

922

Almalinsky

51803.750

518

7

941

Almalinsky

30126.000

301

8

953

Almalinsky

123454.750

1235

9

954

Almalinsky

21504.500

215

10

956

Almalinsky

65002.250

650

11

961

Almalinsky

29618.750

296

12

962

Almalinsky

27094.750

271

13

982

Almalinsky

20568.000

206

14

983

Almalinsky

55221.000

552

15

990

Almalinsky

42383.500

424

16

994

Almalinsky

34036.750

340

17

1005

Almalinsky

44706.250

447

18

1012

Almalinsky

52076.000

521

19

1015

Almalinsky

17765.000

178

20

1018

Almalinsky

32903.500

329

 


Таблица 3 - Абонентская матрица

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

1

67

80

61

69

2

57

55

61

69

3

81

44

46

79

4

47

56

73

79

Алгоритм основан на итерационном процессе последовательного формирования привязки элементов абонентской матрицы к тому или иному центру (по минимуму расстояния) и последовательной корректировки центра.

 

Таблица 4 - Определение вершины расположения АТС

 

1

2

3

4

аi

ai'

ai"

/ai'-ai"/

1

67

80

61

69

277

277

1293

1016

2

57

55

61

69

242

519

1016

497

3

81

44

46

79

519

1038

774

264

4

47

56

73

79

255

1293

255

1038

bj

252

235

241

296

 

 

 

 

bj'

252

487

728

1024

 

 

 

 

bj"

1024

772

537

296

 

 

 

 

/bj'-bj"/

772

537

296

728

 

 

 

 

В результате получили, что наиболее оптимальным месторасположением АТС будет квадрат 2-3 (Таблица 4).

На примере рассматриваемой задачи ознакомиться с принципами постановки оптимизационных задач формирования экономико-математической модели, выбора методов ее оптимизации. Для конкретного примера выбрать оптимальное месторасположение распределительного шкафа (РШ). Для решения этой задачи воспользуемся графовой интерпретацией. План выделенного района разбивается на элементарные квадраты. Каждый квадрат примем за вершину графа. Тогда построенный граф можно охарактеризовать набором весовых значений его вершин и дуг. Весовые значения представляют собой количества ТА в элементарных квадратах, а весовые значения дуг – расстояния между вершинами.

Весовые значения его вершин представлены в виде одномерного множества: N = (n1, n2… Nn ).

Весовые значения дуг в виде квадратной матрицы: Li,j.

Примем, что от каждой вершины графа до РШ будем прокладывать 10 – парный кабель, а от вершины до АТС – 100 – парный. Тогда длина кабеля в зависимости от числа ТА

Bi = (ni/10) + 1

 

 

.

 

 

Необходимо определить такое расположение РШ, которому бы соответствовало наименьшее количество распределительных кабелей. Длина кабеля в зависимости от расстояния между вершинами i и j и количества ТА в вершине ni

Di = Li,j * Bj.

Данный район разобъём на шкафные районы:


Рисунок 22 - Шкафной район

Произведем расчеты для определения оптимального положения шкафов (РШ, РШ' …РШ"') внутри шкафного района.

Расчет для РШ

Число аппаратов в каждой вершине:

 

N=

67

80

57

55

81

44

46

47

 

S = (600,700,600,500,400,500,400,300);

Таблица 6 - Матрица расстояний между вершинами графа

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

 

1

0

100

200

100

200

300

400

300

 

2

100

0

100

200

300

200

300

400

Li,j =

3

200

100

0

100

200

100

200

300

 

4

100

200

100

0

100

200

300

200

 

5

200

300

200

100

0

100

200

100

 

6

300

200

100

200

100

0

100

200

 

7

400

300

200

300

200

100

0

100

 

8

300

400

300

200

100

200

100

0

 


Рисунок 23

Ширину квадратной ячейки брать по 100м. Расстояние между каждой парой вершин (между центрами ячеек) и от АТС до каждой вершины вычислять как гипотенузу прямоугольного треугольника.

 

Шаг 1. Вычислим количество ниток кабеля, т.е. построим множество B.

Bi = (ni/10) +1;

i=

1

2

3

4

5

6

7

8

B =

8

9

6.7

6.5

9.1

5.4

5.6

5.7

 

Шаг 2. Вычислим P

P=

5.77  @ 6.

 

 

 

 

Шаг 3. Вычислим длину распределительного кабеля в предположении, что РШ расположен в вершине 1, 2 ….М, для этого умножим строки матрицы Li,j на столбец B.

 

Di1=

10400

Di2=

10600

Di3=

8400

Di4=

8200

Di5=

8600

Di6=

8800

Di7=

12000

Di8=

11800

 

Шаг 4. Вычислить стоимость распределительного кабеля

 

 

 

 

C1p=

15600

у.е

C2p=

15900

у.е

C3p=

12600

у.е

C4p=

12300

у.е

C5p=

12900

у.е

C6p=

13200

у.е

C7p=

18000

у.е

C8p=

17700

у.е

 

Шаг 5. Вычислить стоимость магистрального кабеля при расположении РШ в вершине i.

 

 

 

 

Cm1

18000

у.е.

Cm2

21000

у.е.

Cm3

18000

у.е.

Cm4

15000

у.е.

Cm5

12000

у.е.

Cm6

15000

у.е.

Cm7

12000

у.е.

Cm8

9000

у.е.

 

Шаг 6. Вычислить наименьшие затраты

F1 =

33600

у.е.

F2 =

36900

у.е.

F3 =

30600

у.е.

F4 =

27300

у.е.

F5 =

24900

у.е.

F6 =

28200

у.е.

F7 =

30000

у.е.

F8 =

26700

у.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=24900

 

 

Вершина J, соответствующая наименьшему значению стоимости, и будет оптимальным местом расположения шкафа.


Список литературы

 

1.           Давыдов Г.Б, Рогинский В.Н, Толчан А.Я. Сети электровязи.-М.: Связь, 1977.

2.           Теория сетей связи. Под ред. В.Н.Рогинского. – М: Радио и связь, 1981.

3.           Зайончковский Е., Пшеничников А.П и др. Автоматическая междугородная телефонная связь.-М.: Радиосвязь, 1984.

4.           Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах.- М.: Мир, 1981.

5.           Пятибратов А.Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникация.- М.: 2001.

6.           Норенков И.П. Телекоммуникационные технологии и сети. - М.: МГТУ им Н.Э.Баумана, 2000.

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение

3

1

Методика выполнения

3

2

Организация выполнения лабораторной работы

6

3

Выполнение лабораторных работ

7

 

3.1Лабораторная работа №1

7

 

3.2Лабораторная работа №2

11

 

3.3Лабораторная работа №3

19

Список литературы

25

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Сводный план 2006 г. Поз.____

 

 

 

 

 

Сахариев Бахыт Сембаевич

Сахариева Сауле Сембаевна

Толегенова Арай Сарсенгалиевна

 

Основы автоматизированного проектирования телекоммуникационных систем (Геоинформационные системы)

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов очной формы обучения

специальности 050719 – Радиотехника,

электроника и телекоммуникации)

 

 

 

 

Редактор            Ж.М. Сыздыкова

 

Подписано в печать“__”______2006г.

Тираж ____________ экз.

Формат 60х 84 1/16

Обьем ___28___ уч. изд.л.

Бумага типографская № 1

Заказ _____. Цена ______.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

050013, г. Алматы, ул. Байтурсынова, д. 126

 

 

*