Способ моделирования многоуровневой распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи

Изобретение относится к области моделирования сложных организационно-технических систем. Технический результат заключается в повышении оперативности процессов сбора, обработки, преобразования информации состояния телекоммуникационного оборудования транспортной сети связи, полноты и достоверности получаемых результатов измерений, с учетом многоуровневого характера распределенной иерархической структуры информационно-измерительной системы мониторинга и управления и сложности реализуемых алгоритмов функционирования. Такой результат достигается за счет того, что формируют исходные данные для моделирования информационно-измерительной системы мониторинга; моделируют архитектуру транспортной сети связи с учетом используемых технологий построения; моделируют распределенную иерархическую архитектуру информационно-измерительной системы мониторинга транспортной сети связи; моделируют архитектуру подсистемы управления, алгоритмы настройки распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи, выбор параметров измерений i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; моделируют алгоритмы и протоколы мониторинга и управления транспортной сетью связи; оценивают качество алгоритмов мониторинга и управления, если качество алгоритмов мониторинга и управления удовлетворяет заданным требованиям, то рассчитывают параметры качества обслуживания в транспортной сети связи, оценивают качество обслуживания в транспортной сети связи, если качество обслуживания в транспортной сети связи удовлетворяет заданным требованиям, то моделируют процесс обработки результатов мониторинга и выработки прогнозируемых воздействий (решений) на объекты управления транспортной сети связи, строят обобщенный вариант модели информационно-измерительной системы мониторинга; оценивают качество (эффективность функционирования) распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сетью связи. 1 ил.

 

Изобретение относится к области моделирования сложных организационно-технических систем и может быть использовано при проектировании систем автоматизированного мониторинга (контроля) и управления систем связи.

Современные транспортные сети связи (ТСС) являются сложными многоуровневыми организационно-техническими системами, предназначенными для передачи информационных потоков между пользователями с требуемым качеством предоставляемых услуг. При этом эффективность функционирования ТСС определяющим образом связана с наличием в их структуре автоматизированных систем мониторинга и управления. [Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии протоколы. Учебник для вузов. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2010. - 944 е.: ил.].

Для обеспечения выполнения функций всех элементов многоуровневой иерархической системы управления необходима полная и достоверная информация о состоянии телекоммуникационного оборудования элементов транспортной сети. Решение задач построения информационно-измерительной системы мониторинга и управления (ИИСМ и У) транспортной сети связи вызывает необходимость наличия и применения соответствующей системы моделей, позволяющей осуществлять анализ и синтез структуры и алгоритмов функционирования систем подобного класса. Анализ современного состояния транспортных сетей связи только подтверждает необходимость разработки такой системы моделирования, которая может позволить построить соответствующую комплексную модель информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи специального назначения.

В общем случае под информационно-измерительной системой, к классу которой относится информационно-измерительная система мониторинга и управления, понимается совокупность функционально-объединенных измерительных и вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью предоставления потребителю в требуемом виде [ГОСТ 8.437 (81)].

ИИСМ и У должна обеспечивать:

автоматизированное формирование и поддержание структурированного по органам и пунктам управления связью параметрического ресурса транспортной сети;

автоматизированный измерительный контроль параметров качества функционирования и ресурсного обеспечения элементов транспортной сети;

сбор, обработку и хранение измерительной информации;

динамическую и статистическую оценку технического состояния и ресурсного обеспечения элементов сети для принятия решений должностными лицами органов управления связью (о необходимости регулировки элементов сети, замене элементов, реконфигурации и т.д.);

отображение состояния и ресурсного обеспечения элементов транспортной сети;

получение информации о фактическом состоянии транспортной сети;

принятие информационного решения о реальном (прогнозируемом) техническом состоянии транспортной сети и ее элементов для выполнения определенных функций;

диагностику неисправностей телекоммуникационного оборудования ТСС;

измерительный контроль основных параметров транспортной сети;

оценку качества предоставления услуг связи ТСС (на основании данных измерений и статистической информации);

формирование базы данных измерительной информации.

Предлагаемая система моделирования многоуровневой распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления ТСС может быть представлена комплексом, включающим в свой состав необходимую совокупность взаимосвязанных методов, моделей, алгоритмов, используемых для решения задач анализа и синтеза исследуемых процессов мониторинга и управления. Разрабатываемая комплексная модель информационно-измерительной системы мониторинга и управления представляется совокупностью структурно-функциональных моделей, раскрывающими, как структуру (архитектуру) системы, так и алгоритмы ее функционирования. Процесс разработки комплексной модели информационно-измерительной системы мониторинга и управления реализуется соответствующей последовательностью взаимосвязанных операций, на различных этапах которой осуществляется формирование, оценка и выбор рационального варианта моделируемой системы.

Известен аналог «Способ мониторинга цифровых систем передачи и устройство, его реализующее», патент РФ №2573266, G06F 11/00, опубликованный 20.01.2016, бюл. №2, заключающийся в том, что в ЭВМ формируют базу данных диагностических тестов и эталонных значений идентификационных кодов, по заданному типу n-ого объекта контроля из базы данных ЭВМ определяет логически связанные между собой: идентификационный код n-ого сменного адаптера и идентификационный код n-го объекта контроля, перед началом контроля заданный n-й объект контроля через n-й сменный адаптер подключают к комплекту программно-управляемых источников тестовых сигналов, который формирует комбинации тестовых сигналов и с соответствующих выходов подает их на вход n-го идентификатора сменного адаптера и вход n-го идентификатора объекта контроля, с помощью дополнительных каналов измерителя параметров сигналов отклика измеряют параметры и характеристики n-го объекта контроля и передают соответствующие идентификационные сигналы в устройство управления, которое на основе идентификационных сигналов формирует идентификационные коды n-го сменного адаптера и n-го объекта контроля и передает их в ЭВМ, которая сравнивает полученные идентификационные коды с эталонным значением и идентифицирует подключенный n-й объект контроля и n-й сменный адаптер, после этого ЭВМ формирует сообщение о пригодности n-го сменного адаптера для проведения диагностирования n-го объекта контроля и передает его в комплект программно-управляемых источников тестовых сигналов, который формирует комбинацию тестовых сигналов и через n-й сменный адаптер передает их в n-й объект контроля, с выходов n-ого объекта контроля на входы измерителя параметров сигналов отклика поступает ответная комбинация тестовых сигналов, измеритель параметров сигналов отклика измеряет поступившую ответную комбинацию тестовых сигналов и передает ее в устройство управления, которое передает ответную комбинацию тестовых сигналов в ЭВМ, которая на основании полученной информации определяет техническое состояние заданного n-го объекта контроля в момент времени t₁ и передает информацию о техническом состоянии заданного n-го объекта контроля в устройство управления, с помощью которого данная информация поступает в устройство вероятностного прогнозирования с целью прогнозирования технического состояния подключенного n-го объекта контроля на заданный интервал времени, устройство вероятностного прогнозирования по команде от устройства управления подключается к n-му объекту контроля и прогнозирует техническое состояние подключенного n-го объекта контроля на заданный интервал времени t₁+Δt, после этого с выходов измерителя параметров сигналов отклика и выходов устройства вероятностного прогнозирования на вход устройства управления передаются сигналы отклика о техническом состоянии n-го объекта контроля в момент времени t1 и сигналы отклика прогнозируемого технического состояния n-ого объекта контроля в момент времени t₁+Δt соответственно, на основании полученной информации устройство управления формирует идентификационные коды на заданный интервал времени h и интервал времени t₁+Δt, после этого устройство управления передает сформированные идентификационные коды в ЭВМ, которая сравнивает полученные идентификационные коды и формирует решение по выбору наилучшего n-го объекта контроля на время t₁+Δt, на основе сформированного решения оператор с помощью ЭВМ производит переключение на n-й объект контроля, обладающий наилучшими параметрами и характеристиками.

Известен аналог «Способ мониторинга распределенной системы управления и связи», патент РФ №2619205, G06F 11/26, опубликованный 12.05.2017, бюл. №14, заключающийся в том, что формируют структуру и топологию системы мониторинга, развертывают и включают в работу элементы системы мониторинга, измеряют характеристики объектов контроля в реальных условиях эксплуатации: количество объектов контроля, расстояние между объектами контроля, скорость передачи информации в зависимости от цифровой иерархии, периодичность и продолжительность контроля технического состояния, определяют значения норм всех параметров и характеристик n-х объектов контроля с учетом реальных условий их эксплуатации, формируют идентификационные коды на заданный момент времени t₁ и интервал времени t₁+Δt с учетом прогнозирования и нормирования значений всех параметров и характеристик n-х объектов контроля, сравнивают идентификационные коды с эталонными значениями, изменяют и реконфигурируют систему мониторинга с учетом технического состояния объектов контроля

Недостатком перечисленных аналогов является низкая достоверность процессов мониторинга и управления с точки зрения представления иерархии структуры исследуемых процессов.

Наиболее близким по своей технической сущности и выполняемым функциям прототипом к заявленному, является способ мониторинга, реализованный в изобретении РФ «Способ моделирования процесса мониторинга многоуровневых систем управления с распределенными элементами систем связи», патент РФ №2689806, G06F 11/261, опубликованный 29.05.2019, бюл. №16. Способ-прототип заключается в том, что определяют количество, периодичность и продолжительность внешних деструктивных воздействий на i-й объект контроля k-го уровня управления; определяют действительные значения n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления в момент времени t с учетом внешних деструктивных воздействий; определяют отклонения эталонных значений n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления, выбирают i-й объект контроля k-го уровня управления для проведения мониторинга, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям; и определяют существующий и необходимый ресурс для проведения мониторинга i-го объекта контроля k-го уровня управления, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям.

Недостаток прототипа: не раскрыта структура подсистемы управления моделируемой системы и алгоритмов ее функционирования.

Технический результат заключается в повышении оперативности процессов сбора, обработки, преобразования информации состояния телекоммуникационного оборудования транспортной сети связи, полноты и достоверности получаемых результатов измерений, с учетом многоуровневого характера распределенной иерархической структуры информационно-измерительной системы мониторинга и управления и сложности реализуемых алгоритмов функционирования.

Технический результат достигается за счет того, что моделируют определение эталонных значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления с учетом количества i-x объектов контроля k-го уровня управления, расстояния между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, скорости передачи информации между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, периодичности и продолжительности контроля технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления; моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления; определяют количество, периодичность и продолжительность внешних деструктивных воздействий на i-й объект мониторинга k-го уровня управления; измеряют n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; сравнивают измеренные и эталонные значения n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня; выбирают i-e объекты k-го уровня управления для проведения мониторинга, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям; определяют необходимый ресурс для i-го объекта мониторинга k-го уровня управления, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям; сравнивают существующий ресурс для проведения мониторинга каждого из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня; определяют техническое состояние каждого из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; изменяют и реконфигурируют систему мониторинга с учетом технического состояния i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; останавливают процесс моделирования. Кроме того, формируют исходные данные для моделирования информационно-измерительной системы мониторинга; моделируют архитектуру транспортной сети связи с учетом используемых технологий построения; моделируют распределенную иерархическую архитектуру информационно-измерительной системы мониторинга транспортной сети связи; моделируют архитектуру подсистемы управления, алгоритмы настройки распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи, выбор параметров измерений i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; моделируют алгоритмы и протоколы мониторинга и управления транспортной сетью связи; оценивают качество алгоритмов мониторинга и управления, если качество алгоритмов мониторинга и управления удовлетворяет заданным требованиям, то рассчитывают параметры качества обслуживания в транспортной сети связи, если нет, то возвращаются к блоку 2; оценивают качество обслуживания в транспортной сети связи, если качество обслуживания в транспортной сети связи удовлетворяет заданным требованиям, то моделируют процесс обработки результатов мониторинга и выработки прогнозируемых воздействий (решений) на объекты управления транспортной сети связи, если нет, то возвращаются к блоку 2; строят обобщенный вариант модели информационно-измерительной системы мониторинга; оценивают качество (эффективность функционирования) распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сетью связи, если качество распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления удовлетворяет заданным требованиям, то записывают в базу данных комплексную модель информационно-измерительной системы мониторинга, если нет, то возвращаются к блоку 3.

Заявленный способ поясняется следующим рисунком:

фиг. 1 - Блок-схема моделирования информационно-измерительной системы мониторинга ТСС.

Заявленный способ реализуется следующим образом. В блоке 1 осуществляется ввод исходных данных, необходимых для моделирования информационно-измерительной системы мониторинга и управления: идентификатор объекта мониторинга (ОМ) - i; идентификатор параметра i-го ОМ - n; количество параметров, характеризующих техническое состояние i-го ОМ - N; идентификатор ОМ определенного уровня управления - k; время проведения мониторинга - t; множество ОМ k-го уровня управления I^k(t); количество видов делимых невосстанавливаемых ресурсов, необходимых для проведения мониторинга i-го ОМ k-го уровня управления - М; объем делимых невосстанавливаемых ресурсов m-го вида, необходимый для проведения мониторинга i-го ОМ k-го уровня управления в момент времени требования к качеству алгоритмов мониторинга - Q_AM≥Q_{AM_доп}, требования к качеству обслуживания в ТСС - Q_обсл≤Q_{обсл_доп}, требования к ИИСМ - Q_Изм.

В блоке 2 осуществляется моделирование архитектуры транспортной сети связи с учетом используемых технологий построения. При этом могут применяться модели современных технологий транспортных сетей: PDH, SDH (NGSDH), ATM, MPLS/IP, Frame Relay, WDM, магистральный Ethernet [A.B. Боговик, А.Г. Нестеренко, С.М. Одоевский. Новые информационные и сетевые технологии в системах управления военного назначения. Вас, 2010. стр. 80-181].

В блоке 3 производят моделирование распределенной иерархической архитектуры информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи. Размещение элементов в модели ИИСМ и У осуществляется с учетом нескольких i-x объектов контроля k-го уровня управления. Для каждой группы i-x объектов контроля k-го уровня управления осуществляется генерация координат районов их размещения.

Первую группу составляют i-x объектов контроля k-го уровня управления, местоположения которых ограничены районами нахождения элементов систем управления (пунктов управления k-го уровня управления). Представление их координат обеспечивается с помощью соотношений:

где - координаты i-го объекта контроля k-го уровня управления соответственно по осям X и У;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления от места нахождения распределенного элемента системы связи k-го уровня управления по оси X с учетом воздействующих факторов;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления от места нахождения распределенного элемента системы связи k-го уровня управления по оси Y с учетом воздействующих факторов;

D_0,1 - случайное число, распределенное на интервале (0,1), получаемое с помощью датчика случайных чисел.

Ко второй группе относятся i-e объекты контроля k-го уровня управления, координаты которых зависят от положения i-x объектов контроля k-го уровня управления первой группы. Имитация их районов размещения осуществляется с помощью выражений:

где - координаты района развертывания i-го объекта контроля k-го уровня управления первой группы;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления второй группы от i-го объекта контроля k-го уровня управления первой группы по оси X;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления второй группы от i-го объекта контроля k-го уровня управления первой группы по оси Y;

α - угол, определяющий местоположение i-го объекта контроля k-го уровня управления второй группы относительно i-го объекта контроля k-го уровня управления первой группы.

Третью группу составляют i-e объекты контроля k-го уровня управления, местоположение которых коррелированно с координатами i-го объекта контроля k-го уровня управления второй группы.

N-ую группу составляют i-e объекты контроля k-го уровня управления, местоположение которых коррелированно с координатами i-го объекта контроля k-го уровня управления (N-1)-ой группы. Имитация их районов размещения осуществляется с помощью выражений:

где - координаты района развертывания i-го объекта контроля k-го уровня управления (N-1)-ой группы;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления N-ой группы от i-го объекта контроля k-го уровня управления (N-1)-ой группы по оси X;

- соответственно максимально и минимально возможное удаление i-го объекта контроля k-го уровня управления N-ой группы от i-го объекта контроля k-го уровня управления (N-1)-ой группы по оси Y;

β - угол, определяющий местоположение i-го объекта контроля k-го уровня управления N-ой группы относительно i-го объекта контроля k-го уровня управления (N-1)-ой группы.

Имитация координат размещения i-x объектов контроля k-х уровней управления всех групп осуществляется последовательно от групп с наименьшими номерами к группам с наибольшими номерами в порядке возрастания.

Структура системы мониторинга может быть смоделирована с помощью имитаторов формальных математических моделей каналов связи, основанных на аппарате системных функций [Галкин А.П. и др. Моделирование каналов систем связи. - М.: Связь, 1979. - 96 с., стр. 40-52].

В блоке 4 определяют эталонные значения норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления с учетом: количества i-x объектов контроля k-го уровня управления, расстояния между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, скорости передачи информации между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, периодичности и продолжительности контроля технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления. Последовательность расчетов при определении значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля с учетом реальных условий их эксплуатации представлен в известной литературе [И.Г. Бакланов Методы измерений в системах связи. М.: Эко-Трендз, 1999. - 204 с. стр. 56].

В блоке 5 формируют базу данных эталонных значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления. При этом, вектор базы данных эталонных значений нормы определяют с помощью следующего выражения:

где - поступающая в базу данных значение нормы n-параметра i-го объекта контроля k-го уровня управления (Математическая энциклопедия / Гл. ред. И.М. Виноградов. - М.: Советская Энциклопедия. Т. 4 Ок - Сло. 1984. 1216 стб., стб. 1033-1034; Мартыщенко Л.А., и др. Методы оперативно-статистического анализа результатов выборочного контроля качества промышленной продукции. - Международная академия информатизации. - Санкт-Петербург - Тула: Гриф и К, 2001. - 72 с., стр. 22-23).

Порядок обработки информации и формирования базы данных в системах управления с использованием средств автоматизации (ЭВМ) описан в книгах: (Б.Д. Лебедев, Н.И. Мякин Вопросы автоматизации управления боевыми действиями артиллерии. - М.: Военное издательство МО СССР, 1979. - 158 с, стр. 34-41; Д.А. Иванов, В.П. Савельев. Основы управления войсками в бою. М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1977. - 391 с., стр. 176-191).

В блоке 6 моделируется архитектура подсистема управления, алгоритмы настройки распределенной ИИСМ и управления транспортной сетью связи, выбор параметров измерений i-x объектов мониторинга k-го уровня управления.

В настоящее время в соответствии с Рекомендациями ITU-T общая архитектуры подсистемы управления имеет четыре компонента:

функциональную структуру, которая описывает функции управления и распределение функциональных возможностей в сети TMN в терминах так называемых функциональных блоков;

физическую архитектуру, которая определяет, как и какими средствами функции управления могут быть реализованы на вычислительном и ином оборудовании;

информационную архитектуру, которая описывает понятия сети TMN основе стандартов управления ВОС в рамках объектно-ориентированного подхода;

логическую многоуровневую архитектуру, которая определяет принципы разделения процесса управления функциональными возможностями сети TMN на ряд логических уровней, т.е. определяет принципы логического отделения функций управления сетевыми элементами от функций, относящихся к их группам и сетевым соединениям.

В блоке 7 моделируются алгоритмы (протоколы) мониторинга и управления транспортной сетью связи.

Моделирование алгоритмов и протоколов мониторинга параметров ТСС представляет собой сложную деятельность, требующую выполнения различных задач, для решения которых должно быть использовано множество альтернативных методов. Анализ подходов к разработке алгоритмов мониторинга в различных областях показывает, что в большинстве случаев они реализуют только отдельные процессы или этапы формирования алгоритмов мониторинга (ФАМиУ) и не используют единый комплексный подход, позволяющий объединить и оптимизировать реализацию процессов, функций и задач всего цикла формирования.

Предлагаемый подход к реализации АМиУ состоит в выполнении следующих задач: определении общего набора процессов, функций, задач ФАМиУ и методов их реализации (так как различные задачи ФАМиУ отличаются, как правило, комбинированием аналогичных задач и методов); выделении специфичных для конкретных задач ФАМиУ методов, знаний и стратегий измерений; представлении процесса ФАМ в виде взаимосвязанного комплекса заданных процессов, функций, задач и реализующих их моделей, методов, методик и алгоритмов. Поэтому ключевым вопросом формирования алгоритмов мониторинга параметров ТСС, основанной на знаниях, является структуризация процесса ФАМиУ, используемых методов и подзадач. Такая структуризация позволяет определить отношения между задачами ФАМиУ, применяемые для их решения методы, требования к используемым знаниям и обуславливаемые выбранными методами подзадачи, методики и алгоритмы их реализации.

В процессе ФАМиУ осуществляется:

- общая постановка задачи;

- определение исходных данных;

- постановка формализованной задачи;

- синтез (функциональный, структурный, параметрический);

- анализ, оценка и выбор допустимых АМиУ параметров ТСС;

- модификация вариантов АМиУ параметров ТСС;

- упорядочение допустимых вариантов АМиУ параметров ТСС, оценка и выбор оптимального (рационального) варианта;

- вывод оптимального (рационального) варианта алгоритма мониторинга и управления.

В блоке 8 оценивают качество алгоритмов мониторинга и управления. Требования к показателям оцениваемых свойств анализируемых алгоритмов мониторинга задаются на основании изучения объектов мониторинга, их свойств, показателей свойств и требований к показателям этих свойств. Требования к показателям оцениваемых свойств анализируемых алгоритмов задаются из их целевого предназначения, требований к показателям свойств объекта мониторинга и имеющихся ресурсов. Для алгоритмов измерений, реализующих различные задачи мониторинга ТСС, требования к показателям его свойств будут отличаться. [Калашников В.И., Нефедов СВ., Путилин А.Б., Раннев Г.Г., и др. Информационно-измерительная техника и технологии. Москва.: Высшая школа, 2002. - 450 с.]

В общем виде требования к показателям свойств оцениваемого алгоритма измерений можно представить следующим образом:

где K_адекв - коэффициент адекватности;

Т_АМиУ - время выполнения элементарной операции (оперативность);

K_унив - коэффициент универсальности;

W_АМиУ - количеством расходуемых ресурсов.

Коэффициент адекватности алгоритма мониторинга и управления целесообразно рассчитать по следующей формуле:

где - мощность множества адекватных результатов;

- мощность множества всех контрольных результатов.

В случае если алгоритм реализует задачу мониторинга ТСС, то он считается правильным (или адекватным), если в результате проверки одним из двух способов (или комбинированно), все результаты соответствуют контрольному набору и коэффициент адекватности К_адекв=1. В противоположном случае следует сделать выводы о том, что качество алгоритма не соответствует требованиям. Необходима его доработка или полная переработка. Дальнейший анализ алгоритма нецелесообразен.

Для расчета показателя оперативности алгоритмов мониторинга и управления целесообразна реализация метода пооперационного анализа, сущность которого состоит в получении пооперационной функции трудоемкости для каждой из используемых алгоритмом элементарных операций с учетом типов данных. Следующим шагом является экспериментальное определение среднего времени выполнения данной элементарной операции на конкретной вычислительной машине. Ожидаемое время выполнения рассчитывается как сумма произведений пооперационной трудоемкости на средние времена операций:

Универсальность - способность алгоритма мониторинга и управления обеспечивать решение любой задачи мониторинга и управления из класса однотипных задач для решения которых он был создан.

Данное свойство может быть выражено через коэффициент универсальности:

где D_A - множество (класс) однотипных задач,

D_P - множество решаемых задач, D_P∈D_A.

Алгоритм мониторинга и управления ТСС характеризуется количеством расходуемых ресурсов. В качестве определяющих, можно выделить временной ресурс (T), людской ресурс (Р), программный (S), аппаратный (Н). Именно эти виды ресурса определяют затраты на реализацию алгоритма мониторинга, то есть

где - затраты соответствующих ресурсов.

В блоке 9 моделируется процесс внешних деструктивных воздействий на i-й объект мониторинга k-го уровня управления: количество, периодичность и продолжительность воздействий. Объектами воздействия являются i-e объекты контроля k-го уровня. [Меньшаков Ю.К. «Защита информации от технических средств разведки». - М.: Российский государственный гуманитарный университет, 2002, стр. 18-19].

В блоке 10 моделируется процесс измерений n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня управления. Измерение производится путем сбора, накопления и уточнения статистических данных n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления с использованием контрольно-измерительной аппаратуры технического контроля [Меньшаков Ю.К. Зашита объектов и информации от технических средств разведки. - М.: Российск. гос. гуманит. ун-т, 2002. - 399 с., стр. 385-387; И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001. - 264 с., стр. 19-21].

В блоке 11 осуществляется сравнение измеренных и эталонных значений n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня. Если эталонные значения об i-м объекте контроля k-го уровня управления содержит только действительные сведения о его параметрах, то (3) является «нулевым» вектором и осуществляется возврат к блоку 2, где происходит моделирование структуры и топологии системы мониторинга, исходя из предъявляемых к ней требований. Если же вектор (3) содержит ненулевые компоненты, то осуществляется переход к блоку 12.

В блоке 12 производится расчет параметров качества обслуживания в ТСС, которые характеризуют:

производительность сети;

надежность сети (сетевых элементов);

задержку;

вариацию задержки (джиттер);

потерю пакетов.

В блоке 13 на основании полученных результатов расчета осуществляется оценка (сравнение с требованиями) качества обслуживания.

В блоке 14 моделируется процедура выбора i-x объектов k-го уровня управления для проведения мониторинга, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям. При этом, выбор осуществляют из множества I^k(t) подмножества объектов контроля, обладающих ненулевыми векторами (3). Этот выбор осуществляют в условиях априорной неопределенности. Выбор идеален, если для контроля выбраны все i-объекты контроля k-го уровня управления, в которых имеются внешние деструктивные воздействия и ни одного i-го объекта контроля k-го уровня управления без нарушений:

и абсолютно неидеален, если в выбранном для контроля множестве i-x объектов контроля k-го уровня управления нет ни одного i-го объекта контроля k-го уровня с признаками внешнего деструктивного воздействия:

Все реальные результаты выбора лежат в промежутке между идеальными и неидеальными, то есть для них имеет место соотношение:

Подмножество в (7) содержит все объекты в выборке для которых вектор (3) является ненулевым, то есть i-объекты контроля k-го уровня управления, имеющие признаки внешних деструктивных воздействий. Множество, дополняющее до обозначают Обозначают также:

- ожидаемые потери от необнаружения внешних деструктивных воздействий, обусловленные i-ми объектами контроля k-го уровня управления, включенными в множество

- ожидаемые потери от необнаружения внешних деструктивных воздействий, обусловленных i-ми объектами контроля k-го уровня управления, включенными в множество

Эффект выбора определяют соотношением:

Вследствие различия затрат ресурсов на выявление различных отклонений n-параметров i-x объектов контроля (эталонных значений компонент вектора (1)) от измеренных (компонент вектора (2)), снижение эффекта зависит от того какие объекты исключаются из множества

В блоке 15 осуществляется формирование и выбор необходимого ресурса для i-го объекта мониторинга k-го уровня управления, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям. При этом, вектор существующего объема делимых невосстанавливаемых ресурсов m-го вида i-х объектов контроля k-го уровня управления в момент времени t, определяют с помощью выражения:

где - существующее значение делимого невосстанавливаемого ресурса m-го вида i-го объекта k-го класса в момент времени t. [Математическая энциклопедия / Гл. ред. И.М. Виноградов. - М.: Советская Энциклопедия. Т. 4 Ок - Сло. 1984. 1216 стб., стб. 1033-1034; Мартыщенко Л.А., и др. Методы оперативно-статистического анализа результатов выборочного контроля качества промышленной продукции. Международная академия информатизации. - Санкт-Петербург - Тула: Гриф и К, 2001. - 72 с., стр. 22-23].

В блоке 16 производится сравнение имеющегося ресурса с требуемым для реализации решений по управлению каждым из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня. В случае, если значение существующего ресурса для управления каждым из выбранных i-го объекта контроля k-го уровня ниже необходимого (требуемого) значения, осуществляется возврат к блоку 2, где происходит моделирование архитектуры ТСС с учетом технологий ее построения.

Если же значение имеющегося ресурса соответствует необходимому (требуемому) значению то переходят к блоку 17, где определяется техническое состояние каждого из выбранных i-x объектов контроля k-го уровня.

В блоке 17 моделируется процесс обработки результатов мониторинга и выработки прогнозируемых воздействий (решений) на объекты мониторинга ТСС.

В блоке 18 определяется техническое состояние каждого из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня управления. Техническое состояние выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня управления проводят путем сравнения измеренных значений n-параметров и требуемых значений n-параметров, характеризующих техническое состояние i-x объектов контроля k-го уровня управления [ГОСТ 27.002 - 15 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М. 2015, - 37 с., стр. 2-3; ГОСТ Р 53111 - 2008 Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки. - М. 2008, - 19 с., стр. 2].

В блоке 19 строят обобщенный вариант модели ИИСМ и У. Обобщенный вариант строится исходя из выбранных ранее элементов системы.

В блоке 20 оценивают качество (эффективность функционирования) распределенной ИИСМ и управления ТСС. В общем случае под качеством понимается совокупность существенных свойств системы. Качество моделируемой ИИСМиУ ТСС должно оцениваться, как структурными, так и функциональными (процессуальными) характеристиками.

При необходимости проводят изменение и реконфигурацию информационно-измерительной системы мониторинга и управления с учетом технического состояния i-x объектов мониторинга k-го уровня управления, возврат к блоку 3. Реконфигурация информационно-измерительной системы мониторинга заключается в изменении ее структуры, топологии, режимов работы (введении в работу резервных каналов (линий) и объектов контроля, восстановлении поврежденных и отказавших объектов контроля, изменении частот передачи, приема, мощности передачи, видов обработки сигналов, маршрутов прохождения каналов (трактов), азимутов антенн, помехозащищенных режимов и т.д.). При этом реализуется этапы, описанные в блоках 2-19. [Основы построения систем и сетей передачи информации. Учебное пособие для вузов / В.В. Ломовицкий, А.И. Михайлов, К.В. Шестак, В.М. Щекотихин; под. ред. В.М. Щекотихина - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 382 с.]

В блоке 21 осуществляется запись в базу данных рационального варианта комплексной модели ИИСМиУ.

В блоке 22 останавливается процесс моделирования.

Таким образом, за счет моделирования многоуровневой распределенной иерархической структуры информационно-измерительной системы мониторинга и управления обеспечивается достижение технического результата.

Способ моделирования многоуровневой распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи, заключающийся в том, что моделируют определение эталонных значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления с учетом количества i-x объектов контроля k-го уровня управления, расстояния между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, скорости передачи информации между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, периодичности и продолжительности контроля технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления; моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления; определяют количество, периодичность и продолжительность внешних деструктивных воздействий на i-й объект мониторинга k-го уровня управления; измеряют n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; сравнивают измеренные и эталонные значения n-параметров i-x объектов мониторинга k-го уровня; выбирают i-e объекты k-го уровня управления для проведения мониторинга, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям; определяют необходимый ресурс для i-го объекта мониторинга k-го уровня управления, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям; сравнивают существующий ресурс для проведения мониторинга каждого из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня; определяют техническое состояние каждого из выбранных i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; изменяют и реконфигурируют систему мониторинга с учетом технического состояния i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; останавливают процесс моделирования, отличающийся тем, что в блоке 1 формируют исходные данные для моделирования информационно-измерительной системы мониторинга; в блоке 2 моделируют архитектуру транспортной сети связи с учетом используемых технологий построения; в блоке 3 моделируют распределенную иерархическую архитектуру информационно-измерительной системы мониторинга транспортной сети связи; в блоке 6 моделируют архитектуру подсистемы управления, алгоритмы настройки распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сети связи, выбор параметров измерений i-x объектов мониторинга k-го уровня управления; в блоке 7 моделируют алгоритмы и протоколы мониторинга и управления транспортной сетью связи; в блоке 8 оценивают качество алгоритмов мониторинга и управления, если качество алгоритмов мониторинга и управления удовлетворяет заданным требованиям, то в блоке 12 рассчитывают параметры качества обслуживания в транспортной сети связи, если нет, то возвращаются к блоку 2; в блоке 13 оценивают качество обслуживания в транспортной сети связи, если качество обслуживания в транспортной сети связи удовлетворяет заданным требованиям, то в блоке 17 моделируют процесс обработки результатов мониторинга и выработки прогнозируемых воздействий (решений) на объекты управления транспортной сети связи, если нет, то возвращаются к блоку 2; в блоке 19 строят обобщенный вариант модели информационно-измерительной системы мониторинга; в блоке 20 оценивают качество (эффективность функционирования) распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления транспортной сетью связи, если качество распределенной информационно-измерительной системы мониторинга и управления удовлетворяет заданным требованиям, то в блоке 21 записывают в базу данных комплексную модель информационно-измерительной системы мониторинга, если нет, то возвращаются к блоку 3.