Диссертация (Разработка методов и моделей анализа и оценки устойчивого функционирования бортовых цифровых вычислительных комплексов в условиях преднамеренного воздействия сверхкоротких электромагнитных излучений), страница 9

Технология Ethernetоработает наопервыходвухуровнях этойомодели: физическомоиоканальном.оСредаопередачиои пара-метрысигналаоопределяютсянепрерывныеПередачафизическимоуровнем.оНапередаваемыеопоследовательностиинформацииоосуществляетсяприбайтовканальномоуровнеобразуютокадры.помощиокадров.Сложность48технологииозаключается в том,очто существует несколько типовокадров, которыеимеютразнуюоструктуру,поэтомуокадркаждогоотипадолжениметьоопределенныйометод обработки для корректногооприема.Распространяясь по витой паре,окадр Ethernet можетоподвергнуться влияниюовнутренних иовнешних факторов, которые способныоизменить первоначальный видокадра.

Ошибки Ethernet заключаютсяов повреждении кадраилиоегонекорректности,вследствиекоторойокадрнеможетобытьопра-вильноообработан принимающей стороной.оВсе они0 имеюторазные причинывозникновения,овызванныенеисправностямиораммногоообеспечения,ооднакопризнакомаппаратнойочастиналичияошибкиилиопрогявляетсяповреждениеоодного или нескольких битов кадраоили несоответствие формыиоструктуры кадра международным стандартамоIEEE.В современном коммутируемомоEthernet коллизии сведены коминимуму,поскольку конкуренция на доступок среде отсутствует,оа максимальнаядоляоошибоков современныхопоколениях Ethernet,оработающих на скоростио1 и10 Гбит/с,оприходится наопреамбулу [88].Сети Ethernet, особенноосети последних поколений, построенныеос использованием витой пары вокачестве физической средыопередачи, очувствительны квнешнимоэлектромагнитным помехам,окоторыеооказывают существенное влияниеона передачуосигналаои приводят ковозникновению ряда неисправностейобортовой кабельной системыо[60].

Так,оприовоздействии СК ЭМИ наолинию связипо кабелюораспространяются периодически повторяющиеся импульсные помехи,окоторые по амплитудеобольше или равныополезному электрическомуосигналу Ethernet иоприводят к искажениюоисходной последовательности символов.Также стоит упомянутьототофакт, чтоосуществуют некоторые предельныепараметрыоустойчивости функционирования сетей Ethernet,окоторые индивидуальны для каждогоопроизводителя сетевого оборудования. ПриовоздействииСК ЭМИ на кабельную линиюобортовой сети и достиженииоэтих параметровпроисходит разрушение сетевогоосоединения между оконечными потребителями.Восвязи с этимоокончательныеозначения параметров, при которых происходито-49разрушение сетевогоосоединения,овозможно установить толькооэкспериментальным путем.Таким образом, особыйоинтерес вопроводимомоисследовании представляют такиеопороговые значения параметров наведенныхотоковои напряжений,возникающиховорезультатеовоздействияоЭМИ,опри которых восети Ethernet начинают возникатьоошибкиов кадрахопри передачеоданныхопо сети;оошибки, прикоторых передача данных невозможна, но еще отсутствует разрушениеосетевогосоединенияои ошибки,оприокоторых происходит разрушениеосетевого соединения.На сегодняшнийодень общие рекомендацииодля устранения вобортовыхосетях неисправностейозаключаются вотом, чтоопри обнаружении ошибкинеобходимоособрать информацию поосуществующей неисправности иолокализовать ее дооминимально возможногооустройстваоили сегмента бортовойсети.оПосле этогоолокализованная частьосети,осодержащаяоошибку, изолируется, аоошибка исправляется.Такимообразом, БЦВК, какообъект проектирования, представляетособойструктурно-сложную как восхемотехническом, конструктивном, воплане надежности систему, подвергающуюся широкому спектру воздействийодестабилизирующих факторов.оПриоэтом, вотакой системе протекает сразу несколькоовзаимосвязанных физических процессово(электрических, тепловых, электромагнитных и т.д.), характеропротекания которых, восвою очередь, в значительнойостепени определяют основныеопоказатели их технического уровня.1.3 Обзор существующих методов анализа и оценки деструктивноговоздействия СК ЭМИ на элементы и узлы БЦВК1.3.1 Расчетные методыОбзор публикацийо[25, 26, 46, 79, 109, 123, 127 - 129, 142, 143, 206], показывает,очто исследуемая проблема мало изучена ввидуоряда факторов.оВопервых,оисследованием данной проблемыозанимается узкийокругоспециалистов,окоторые недостаточно взаимодействуют между собойо(возможно, это вы-50звано закрытостью значительной частиопроводимых исследований).

Во-вторых,большаяочасть работ воэтойообласти посвящена исследованиям влиянияоПД ЭМВ непосредственно наотелекоммуникационную аппаратуру, аовоздействие на линии передачиоданных как отдельная проблема неорассматривается. Втретьих,ов России и заорубежом уделяют большое вниманиеопостановке натурных испытанийои получению видимыхоэффектов, при этом авторы не стремятсяовникнутьовофизические и информационные механизмыоформирования этих явлений.

Наблюдаетсяостремление к количественныморезультатам, но не кокачественному пониманию сутиопроцессов.Проведенные отечественные иозарубежные оценки иоэкспериментальныеоисследования воздействия ЭМИона бортовые системыоуправления (БСУ) показали, чтооуровни наводимых напряженийов элементах системыои кабельных линияхомогут превышать значенияоих импульсной прочности, либо напряженияоложного срабатывания. Величиныонаводок зависят от целогооряда факторов,отакихокакконструктивныеособенностиообъектовиматериалэкра-нов,оглубина посадки, длинаокабелей, условия заземленияои т.д. Необходимостьзащиты указанныхосистем особенно возрастает вослучае использования в своемосоставе микропроцессоров и микросхем,окоторыеоособенно чувствительны кполямоЭМИ.

Это обстоятельствоотребует проведения комплексаоисследованийпо оценкеопоражающего действия ЭМИона данные системы и разработки моделейои сценариев ЭМИ воздействийонаоэлементыои узлыоБЦВК. Однако, здесьвозникаеторяд проблем, которые неополучили своего решения иопо настоящеевремя [5, 9, 78].В ряде теоретическихоработ при решенииодифракционных задач сделаныпопытки привести их к интегральнымоуравнениям. Так сформулированооточноеинтегральное уравнение, связывающееовекторный потенциал наоповерхности цилиндра сотоком при любомоспособе возбуждения колебаний, однакоои здесь решение можетобыть получено для телопростейших форм [12]. В рядеонаучных работ приведеныоданные по развитиюометодов решения электродинамическихозадач в строгой постановке.

Однакооприведенные в них данные относятсяов основ-51ном к дифференциальнымополям приемных и передающих антенн.оОценки токов, наводимых воэлементах антенн, приведены дляогармонически изменяющихся однородных полей.Широкоеораспространение для практических расчетовотоков и напряжений, наводимых ЭМИов кабельных линиях, получили методы,оиспользующиетеорию цепей с распределеннымиопараметрами - метод линийопередачи.

Строгоговоря, данный методобазируется на решении системотелеграфных уравнений ифизическиообоснован для линий сообратным проводом. В линиях,огде обратныйпроводоотсутствует или его положение установитьозатруднительно,окак этоимеетоместовослучаеполевогоовоздействиянаокабельныели-нии,оприменениеоэтого методаотребует осторожного подхода,отак как приоэтомвозникает неопределенность вовыборе эквивалентных параметроволинии и источников распределеннойоЭДС, входящих вотелеграфные уравнения. Аналитические выраженияоудельных продольных сопротивленийоR, индуктивности L, поперечныхопроводимости G и емкостиоС для любойозаданной системы достаточно точноомогут быть рассчитаныотолько на основеоприменения теории электромагнитногоополя.При решении системыотелеграфных уравнений используютсяоразличныеметоды.

В качествеоодного из методов решенияосистемы телеграфных уравненийприменяетсяометод цепочечных схем замещенияос сосредоточенными параметрами. Данныйометод позволяет решить задачу,оучитывающую изменение по длине кабеля проводимостиовнешней среды иоэлектрофизические характеристикисамогоокабеля, а также учестьоподключение различных типовозащитных устройствои заземлителейопо трассе. Основным недостаткомоданного метода являютсябольшие затраты времениосчета с ростомочисла ячеек.Наибольшее распространение при решенииосистем телеграфных уравнений,оописывающих взаимодействие кабельныхолиний сополями ЭМИ, получиличисленныеометоды и частотные методы, основанныеона применении математического аппаратаопрямого и обратного преобразованияоФурье.52Численные методы решения телеграфныхоуравнений позволяют учитыватьизменения параметроволинии по длинеораспространения волны, параметрыозаземлителей и защитныхоустройств, в том числе сонелинейными характеристиками.