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AVS在电信行业中的应用

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Ⅰ Deutsche Telekom 公司

采用AVS/Express进行发射机规划

用AVS/Express进行发射机规划有助于优化服务并增加收入

德国电信公司（Deutsche Telekom）是欧洲最大的电信服务商。他的地位和信誉决定了在进入下一个世纪时，在关键技术开发以及将全球推向信息社会和世界范围内通讯自由化等方面，将扮演一个先导的角色。

作为准备，该公司在世界范围内建立了一个最为现代化的通信基础设施，包括大于12万公里的光纤电缆，一个可扩展的ISDN网络和一个跨国敷设的宽带电缆。

在广播业方面也是如此，德国电信公司做出保证要进行革新。与有关发射机设计和最优化服务方面相比，再也没有其他方面能更清楚地体现德国电信的革新承诺。广播电台一直试图最优化它的无线电和电视发射机的有效覆盖范围。当设计一个新发射机时，他们需要选择一个最佳位置和最适宜的设备；他们还需要考虑新发射机和现存设备之间的相互影响；当然他们还需地以最低的价格获得可能达到的最大覆盖范围。

一．今后的规划

　　为了继续追求高效率、低价格与有效覆盖率之比，德国电信公司不断地对它全部现存的和计划中的发射机进行评估，以便寻找到调谐覆盖范围的轨迹，从而避免与国内或国际广播电台或其他发射机之间的相互干扰。

建立新的项目和路径监控时产生的统计数据是复杂而多变的，包括从一个地点的高度到天线高度，外形设计、功率输出，交换频率，以及诸如高大建筑物或多山区域的影响等局部特证。

　　同样重要的是需要提供给广播电台，也包括广告客户以保证最大可能的听众覆盖率。据此，统计技术必须扩展到人口统计数据，诸如人口密度、社会经济等类型的数据。

最后，全部图片都必须以一定的方式综合到一起，以帮助德国电信公司明确自己的技术保证；为广播电台和广告客户提供最需要的信息；并将结果以图形方式显示出来，为德国电信公司的技术专家的研究“怎麽办?"提供选择。

二．用AVS/Express迎接的挑战

德国电信公司接触了德国VISTEC软件公司，并邀请了他们的技术队伍提出了一个解决所有这些问题的办法。通过使用AVS系统，VISTEC技术队伍开发了RUVIS，这是一个基AVS/Express的一个发射传播模拟工具（Radiation Propagation Modelling Tool），它可以支持工程师进行有关项目各个阶段的设计工作。

第一阶段：确定设计方案

定义有问题的区域，输入附加的数据，全部所需的数据均以压缩方式存贮在VISTEC的“LadMan”（大型数据管理系统）数据库中。这个接口允许方便地存取各种不同类型的数据，如高程、土地使用率、道路图、人口密度、模拟数据等。空间数据可以选择任意分辨率，以进行诸如融合或统计等进一步处理。

第二阶段：场地模拟和评估

这一阶段的目标是考虑周围的地形且评估它对电波传播的影响。工程师们使用了一些工具，包括用AVS/Express将其处理为一个重点规划问题的3D投影图，一个可以给出发射覆盖区一级近似的可视化模拟器。这个阶段之后，用视线勾出的区域即为推荐区域，可用德国电信公司的GIS数据库将其记录下来,并可作为场地选择的一级近似。

第三阶段：可视化和最优化

下一步骤是用电波传播模型对所复盖的区域进行可视化。具体应用是通过电波传播模型配以将覆盖区的地形图，进行3D投影显示。同时，还可以选择和增加其他的发射机和设计变量，并显示其影响。通过使用AVS/Express，可方便地修改研究的各种发射机的设计方案，并可立即显示修改后的效果。

第四阶段：接口和输出

一个软件系统如果想充分显示出它的好处，那么，一个清晰的、功能强的、有效的界面则是必不可少的。AVS/Express的色彩模块，使用户通过定义,可以交互式地控制图标和颜色，以适应特定的工程需要。而且,其他的AVS/Express模块也可以使用它们，从而形成一个协调的、交互式的用户友好的应用。系统也可用图像模态输出到打印机，并产生一个为设计和研究中的发射机提供信息的文本文件。

总而言之，使用AVS/Express可以得到用户友好的、交互式的和灵活的应用。它的快速应用开发能力,也意味着开发RUVIS仅花了传统编程所需的一点时间，这样就可以加快投放市场的速度并减少开发和后续利用的费用。

三．现在和未来

在德国建成了发射传播模拟工具，并已用于东德和世界其他国家的广播覆盖设计。工程数据结合人口统计数据来模拟覆盖区范围与人口密度之比。该系统所具的灵活性，可以使用户反现工程模拟，从人口密度、反向追踪，到发射机定位。

随着新技术的出现，诸如数字广播等，德国电信公司确信，它的模拟系统使工程师们能提出很好的解决方案以满足所有客户的需要。

W.Schmeing（德国VISTEC软件公司可视化部首席工程师）如是说:“通过使用AVS/Express，我们可以很容易地，只通过改变或添加几个对象，来增加或修改应用程序的功能。”

Ⅱ 英国电信工业中AVS的应用

一．英国电信公司：在电信工业中使用AVS的用户实例

由于电信工业需要我们提供的技术，从而为AVS公司提供了一个非常的机遇。电信工业公司由一些世界上最大公司组成，它们中间很多都在快速地发展。他们都是现代计算机技术的热心用户，又在世界上财政情况最好的公司之列。AVS和Toolmaster产品非常适用于电信工业,因为电信公司需要开发大量内部使用的软件，使它们成为理想的开发工具。图形和可视化在上述许多应用中扮演着非常重要的角色，从而也提高了AVS产品的适应性。

AVS技术在电信工业中应用的实例。我们采访了英国电信公司（BT）实验室系统研究技术部负责人Graham Walker。Graham的研究组被特许在BT实验室研究可视化和基于可视化的应用，以确定如何将该项技术全面地应用于大型电信机构。

Graham Walker和他的同事最近发表了一篇题为“电信网络数据的可视化”的文章，登载在BT技术刊物（Vol.11，No4，1993.10）上。Graham就AVS（应用可视化系统）在BT中的应用与AVS公司进行了对话。

二．面临的挑战

这篇文章摘要地叙述了BT面临的挑战。这些观点也适用于其他大型电信公司。

计算机处理能力的增强和实验及测量设备复杂性的加大，肯定是未来的一种主要趋势，况且，它们要直接用到现代化的电信网络中。一方面，目前正在开发更为精细和高级的网络模型，以辅助将来的规划过程。另一方面，更复杂的发射和交换设备，为现行网络的重构提供了更大的自由度和灵活性，以及造成在单个网络单元上运行的原始数据的量不断增加。全部网络运行的最优化，需要有效地使用来自所有这些信号源的数据，而且需要在诸如市场、网络规划和日常管理等传统的不同领域之间，进行信息和思想的动态交换。

在BT网络中，可视化技术有着无数潜在的应用。这个网络有六千多个切换设备和两千五百多万条客户线。从而产生了每分钟几兆字节的网络状态和控制数据。覆盖物理网络的是一个包括声音、数据和图象服务的广阔领域，其中每一项都有自己的数据和管理要求。此外，现代网络不受国界的限制，是一个覆盖很多国家和载体的国际性结构，因而其潜在的数据量和复杂程度均以更大的数量级在递增。

用知识库系统进行数据分析来实现处理过程完全自动化，通过网络单元实现自身管理，大概还需几年的时间。在此期间，很多功能还需要人工启动，这就增加了对克服数据超载的决策支持系统的需求。

三．用于通信网络数据可视化的AVS

通过对BT面临挑战的全面论述，Graham认识到了促进可视化作用快速增长的两个主要因素：

• 研究人员和管理人员终日面对着巨大数据量的压力。
• 由于计算机图形的发展，在中档PC机和工作站上己均能实现高分辨率彩色图象的实时处理和动画功能，同时，随着像AVS这类应用软件的开发，使得可视化技术为社会所广泛接受。

BT正在寻找一个快速应用开发框架，以建立高级的复杂2D和3D图形的基本应用，并且该开发框架能在各种基于工业标准的计算机平台上使用。

在1992年年中，BT的研究机构即决定采用AVS做为可视化开发环境和应用程序开发工具包来建立特定应用。BT希望能有一个现成的应用开发工具包，因为他们知道，他们必须为电信工业开发特定应用。正如Graham所说：“BT不是一个计算机图形公司，也不是大学，我们是一个对应用有兴趣的商业企业。我们需要的是一个具有图形功能的开发特定应用的工具包，若能这样，我们就不会陷入开发图形和用户界面等从零开始做的困境。”

根据Graham的观点，AVS的优点包括如下几个方面：

• AVS是仅有的一个真正的多平台的可视化和应用开发工具；
• AVS具有BT需要的“嵌入”式图形功能；
• AVS公司是专门致力于可视化和可视化编程技术的公司；
• AVS公司设有一个大型研究开发机构，专门致力于图形、可视化和可视化编程等领域的现在和未来的开发；
• AVS可视化编程能力，为在很短的交付时间进行快速模型化和应用开发，提供了极大的灵活性和可扩展性。

BT使用AVS网络编辑器和AVS几何显示器，编写了很多特定的AVS模块，以便建立他们的应用。

和很多客户一样，BT也需要开发他们自己特定的应用。他们不可能使用任何另外来源的Sun Catalyst目录来选择他们所需要的应用。因此，BT需要编写自己的应用程序以供内部使用。

四．AVS应用

研究机构快速开发了一些基于可视化的应用，以展示如何使用可视化技术可以大大改进公司的决策支持系统、网络管理、网络模拟和仿真能力。

下面叙述由BT研究室建立的几个应用，它充分代表了绝大多数电信公司的需要。这些应用称作研究部门开发的作为概念证明的概念演示。

1．电信流通模式和网络监测

在BT网络中，每五分钟大约有六万个与数字开关相连的局域路径的运行情况要报告给中央操作单元（Ceutral Operations Unit），中央操作单元再将这些数字用于实时网络监测和控制。通过测量大量运行参数，每天要产生两千兆字节以上的数据。这些数据能形成地理的和瞬时的流通量剖面，流通量的标识允许将数据进一步分解为移动、费率和国际的。Graham认为：“可视化提供了有关流通模式和趋势方面的宝贵信息，而且还能增强你的洞察力，扩大你的眼界，而使用常规的数据分析和显示技术是不可能马上做到这点的。”

图形输出描绘了选择的运行参数的地理分布，以及你所感兴趣的时间间隔中的动画。每个区域中参数的最小值，最大值和平均值都可以用一个彩条图表示。经验表明，可视化用户需要观察变化的地理信息和一个小的嵌入时钟。为了避免注意力的分散，添加了一个可以说话的时钟，这样用户即可将他的全部注意力放在主要的图形显示上。

2．决策支持和统计分析

AVS已经越来越多地用于商业、金融和统计数据的可视化和分析。BT即是这种类型应用的一个范例。Graham小组为BT提供了一个令人激动的演示。这个演示说明了怎样将可视化和AVS可视化系统用于财务、销售和市场部门，分析提供特别促销的结果、制定价格变化、分析为客户提供的服务质量等。

在非空间数据中，诸如在财务指数或流通量统计中的应用，引起了BT更大的兴趣。很多用于工程和科学应用中的可视化工具和技术能够很快地转移到财务和统计中来。可视化应用成功的关键在于它为用户提供了交互式研究数据的能力，和揭示那些用其它方法虽有可能，但也是很困难揭示的趋势、循环和模式的能力。 在非空间数据范围内应用的一个典型例子是网络统计，其中包括记录单个网络单元的特性、开关、较大区域或地理分组等。另外“城市景象”（Cityscape ）可视化也是这方面的一项潜在的有用技术.。城市景象是一个3D条状图的扩展，其中2D域上的标量值表示为一个均匀网格上的街区或大楼。可视化表示出呼叫失败率的设想的统计资料，统计数据按十个地理区域的每月变化进行划分。

BT已将城市景象应用用于调查按月按区的服务来统计和按月按区的传送系统运行。同样的应用可以非常容易地用于金融信息，诸如每个区域，每个时间段股票收益情况，或按地理和按收入水平统计的消费总量。

城市景象演示可提供：

• 通过有效的可视化来揭示趋势和模式，突出重要的特性，并能交互地研究基础数据。
• 通过城市景像投影获得的直方图可提供极小值，平均值与极大值，从而给出国家清晰的趋势可视性，并能立即对单个地区进行对比。
• 部分地采用一组半透明的临界值平面可隐藏大多数数据，以便将注意力引导到超出某一预定目标值的数值，用报告以外的形式，进行数据管理的可视化模拟。此外，临界值的透明度和目标值的水平，都可以交互地变化，同时，临界值可以从一个简单的平面扩展到阶梯形，这就要求在后继的季度，改进网络运行情况。
• 用户可以在城市景像中选择一个单独的街区，取得其评细的定量信息。一个简单的扩展即可提供一个全新的数据组，从而允许用户可视化地研究一个分层数据结构。
• 可视化可以设计来促进用户进行交互和探索，并且提供了从国内、地区或自己交换的电话中选择数据的可能性，同时还能从最近六年的数据中进行选择。
• 通过可以连续放映一个城市景像画面的动画工具，辅助寻找模式或趋势。

3．系统分析―雷电袭击

当整个网络的可靠性的要求继续增加时，为保证服务质量，在雷电防护或易损线路的动态重新布线等方面，必将需要增加支出费用。电信公司通过使用灵活的可视化界面来确定雷电闪击和瞬态发射系统警报之间的相互关系，让这些费用最小。BT开发了一个概念演示，以帮助识别雷电闪袭击中最为危险的地理地段。

• 雷电袭击地理数据（近20万次放电）和所显示的色彩是用每一个时间周期内放电的总次数来表示的。
• 故障报告数据复盖了一个UK网络的地理区域，并且包括故障周期内记录的单独报警。
• 将所选择时间间隔中的数据绘成两个变形图（雷电数据在上面，警报数据在下面），用片的高度和颜色分别标识雷电闪击的数目或警报的数目。
• 在确定了有兴趣的数据段后，用户可以设计一个动画顺序，它在一天内，以10分钟的时间间隔循环显示，从而可以更详细地分辨出的区域上和时间上的相互关系。显示结果表明：雷电闪击与瞬时故障报告之间是紧密相关的。

4．模拟一自组织切换

最后的概念应用是一个复杂系统计算机模型可视化界面，它允许用户通过对初始条件和模型参数的交互控制来探索系统的特性。演示可以使用户更好地理解底层系统的特性，还可以将吸收彻底了解结果及分析结果的延迟时间缩到最小。 模型考虑了一个无中心控制和路径选择的循环切换矩阵电路实现数据包的通信。数据包的运动就像位势场中的带电粒子，当它们传播时，就引起电位的变化，因此可在切换内形成线路。可视化可以将切换线路结点上的电位表示为一个彩色网，上面覆盖着几乎全部现行数据包的线路。用户可以使用拨号盘和对话框调整重要的模型参数，如数据包的初始速度、位势场强度等，除此之外，还可以观察这些变化对切换特性的影响。交互式和探索式的可视化界面，可以提供对切换运行情况的深入了解，而这是通过分析手段不能得到的。

5．在电信领域的其他应用

可视化和应用程序开发工具包的用途很广，从通过对恶劣天气、电话接入和假日使用高峰等产生的偶然事故和特殊事件的计划而进行实时网络管理和控制，到长期策略和销售等各个方面。电信公司还有研究机构在诸如:物理、化学、电子和工程分析等一般科学领域内进行研究工作。

五.总结

研究小组高效的演示，充分展示了使用可视化和应用程序开发框架，可以开发出一些电信工业中要求2D和3D图形的复杂的实际应用。

BT曾寻找过快速开发特定应用的环境，这个环境可提供：

• 现成的应用开发工具包和可视化环境；
• 对于技术应用的应用开发框架和组件；
• 先进的嵌入式的图形和体视化技术；
• 多平台支持。

在Graham和研究组的最近报告中提及的评论如下：

“交互和可视化的表达，使得数据易于被广大关心者所接受，并可提供关于网络和客户的新见解。”

“能提供各种可视化方案和能用于产生特定应用的特定解决方案的复杂的工具包，允许开发者集中于可视化应用，而对计算机图形的基本技术的要求不高；从而使他可以快速开发初样，而不必耗费图形编程时间。许多成功的可视化系统的关键是用户和数据之间的实时交互，并允许进行推测性的探索和实验。”

“结论是由于可视化对日益显著的“数据超载”问题，可以提供近实时的解决方案，将对电信的信息处理和工作实践，产生重要的影响。日益增加其量的数据肯定是有用的，而在竞争中获得优势的关键在于尽快提练有用的信息。”

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