CC BY
72
О.И. Бокова,
доктор технических наук, доцент
С.В. Ефимов
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ЕИТКС ОВД С ПОМОЩЬЮ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА, ПОСТРОЕННЫХ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ТЕОРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
THE ANALYSIS OF FUNCTIONING EFFICIENCY OF RADIO ENGINEERING DEVICES UITKS OF POLICE WITH THE HELP OF QUALITY INDICATOR CONSTRUCTED ON THE BASIS OF METHODS OF THE EFFICIENCY THEORY
Рассматривается построение системы показателей качества на основе методов теории эффективности для оценки эффективности радиотехнических устройств в составе сложных систем.
The construction of system of quality indicator on the basis of methods of the efficiency theory for an estimation of radio engineering dev ices efficiency in the structure of complex systems is considered.
Одной из приоритетных задач в деятельности МВД России является реализация программы по созданию и применению Единой системы информационно-телекоммуникационной системы органов внутренних дел (ЕИТКС ОВД). Пространственный размах ЕИТКС ОВД определяет необходимость использования в её составе различных физических сред и устройств передачи информации. В ряде случаев возможно использование только радиоканала и соответственно применение соответствующих радиотехнических устройств. В этом случае к ним предъявляются определённые требования (технические характеристики, показатели качества) по достоверности, надёжности, задержкам в каналах связи, по обеспечению оперативного контроля состояния радиоканала, созданию гибких структур организации связи, отвечающих технологическим требованиям системы в целом. При этом задача построения радиоканала и эффективного использования радиотехнических устройств должна решаться с учётом свойств самой ИТКС и принятых критериев оптимальности функционирования и методов анализа эффективности её работы в целом [1].
ЕИТКС представляет собой сложную систему, свойства которой определяются не только свойствами отдельных элементов, но и характером взаимодействия между ними. Задачей системы в целом является достижение поставленной цели функционирования, на которую выделены определённые ресурсы и время, при заданном наборе количественных данных. Свойства объекта могут быть описаны с помощью некоторой переменной, называемой показателем качества (ПК). Система в целом описывается с помощью совокупности её показателей качества (СПК), существенных с точки зрения выполнения основной функции. СПК представляет собой вектор, компоненты которого являются показателями его отдельных свойств.
Будем понимать под эффективностью функционирования системы процесс её приспособленности к достижению реализуемой цели (решению стоящей перед ИТКС
задачи). При этом в качестве показателя эффективности можно принять вероятность достижения цели Рдц.
Каждое из свойств системы может быть описано количественно с помощью ПК, и тогда состояние системы У0)=[у1,у2,...,ут], где уьу2,...ут — компоненты векторного показателя качества в момент времени 1.
Целенаправленное функционирование системы с учётом внешних воздействий определяет изменение состояний системы во времени.
При оценке эффективности функционирования ИТКС необходимо определить ПК с учётом характера внешних воздействий и оптимизировать их значения по выбранным критериям. Применительно к ЕИТКС может быть использована методология вероятностного анализа эффективности [2, 3, 4], когда эффективность процесса функционирования системы характеризуется приспособленностью технических средств к решению поставленных задач с помощью ПК или показателей эффективности функционирования (ПЭФ) системы. Здесь под ПЭФ будем понимать меру соответствия реального процесса функционирования системы и требуемого [1]. В качестве ПЭФ можно принять вероятность соответствия системы Рвып ф своему функциональному назначению:
Рвып. ф=Р(у еу!доп)). (1)
При практическом использовании выражения (1) необходимо знание явных выражений входящих в него функций, что в большинстве случаев невыполнимо.
Согласно [1, 2], процесс функционирования системы и соответственно его эффективность могут быть описаны тремя векторами:
1) вектором результатов функционирования У ф1= Э ф;
2) вектором затрат ресурсов на процесс функционирования У ф2=З ф;
3) вектором временных затрат на получение результатов процесса функционирования У фз=T ф.
При комплексном многокритериальном подходе к анализу эффективности функционирования системы свёртка ПЭФ возможна внутри указанных векторов, но не между ними. Так, в [1] рассмотрена эффективность функционирования ЕИТКС при угрозах информационной безопасности, когда в качестве ПЭФ принята пропускная способность системы (затраты ресурсов); в [3] в качестве ПЭФ использовалось распределение временных затрат на выполнение операций.
Таким образом, задача оценки эффективности функционирования системы может быть сведена к решению трёх отдельных задач по определению векторов У ф1, У ф2 и У ф3, приоритет решения которых определяется поставленными целями исследования.
В работах [1, 3] оценка эффективности функционирования ЕИТКС ОВД рассмотрена с позиций функциональной декомпозиции, когда с учётом иерархического построения системы осуществлялось формирование иерархически связанных ПК, учитывающих текущие вероятностные характеристики. Такая иерархическая структура обусловлена доминированием процесса информационного обмена над процессом управления этим обменом. При этом система ПК позволяет достаточно детально учесть иерархию самой системы, но затруднительно учесть особенности физического, канального и сетевого уровней. Это приводит к необходимости дальнейшей детализации ПК для систем информационного обмена ЕИТКС с учётом особенностей реальной реализации на физическом, канальном и сетевых уровнях системы.
Будем полагать основными внешними пользовательскими свойствами системы виды и уровень информационных услуг, оказываемых пользователями. Определим взаимосвязь свойств ИТКС и соответствующих им ПК функционирования ИТКС.
С учётом свойств функционирования ИТКС в состав глобальной системы показателей качества (ГСПК) Уф (к) будут входить: время доставки сообщения 1;д, коэффици-
ент достоверности сообщения Кдос= Nпп/Nобщ , где Кпп — количество информационных единиц, правильно принятых оконечными устройствами, ^бщ — общее количество информационных единиц, циркулирующих в системе, З ф — вектор затрат ресурсов на функционирование ИТКС. С учётом этого Уф (к) можно представить в виде:
Гф (к)=[ 1д(к), Кдос(к), З ф(к)], (2)
где к — текущее состояние системы.
Полагаем, что мы имеем необходимый набор данных о топологии ИТКС, циркулирующих в ней информационных потоках, пропускной способности, алгоритмах маршрутизации и т.п. Осуществим декомпозицию ГСПК с учётом иерархического построения системы на систему информационного обмена и систему управления таким обменом. Тогда для процесса информационного обмена по аналогии с (2) можем записать:
Уио (к) =[ їд(кХ Кдос(кХ З ио(к)] . (3)
Здесь Зио — вектор затрат ресурсов на доставку сообщения, индекс Т учитывает мар шр утизацию.
С учётом реализованных в системе алгоритмов маршрутизации показатели качества информационного обмена могут быть определены как
^04=^104 t2(k))tr[Mm(k)MYиоi(k)]T, (4)
где П(t1 (к), t2(k)) — селектор временного интервала, равный 1 в интервале передачи сообщения (^(к), Ь(к)) и 0 за его пределами;
Мт(к) = {£/}, ІІ = 1,2,3,...Ґ, т=1, ..., М, — матрица прохождения маршрута сообщения с единичными элементами £ =1 на пути его передачи и нулевыми £ в противном случае;
М^оі(к) — матрица значений і-х ПК, определяемая для _ц-х направлений связи.
Дальнейшая детализация системы показателей качества системы информационного обмена (СИО) учитывает особенности технической реализации (физический уровень) и реализации сигналов в каналах (канальный уровень) и приводит к следующей записи ПК:
Усио (к) = [М (к); Муст (к); м сио (*)]. (5)
Здесь Му(к) — матрица параметров устойчивости (помехоустойчивости или же технической надёжности); Муст(к) — матрица пропускной способности направлений передачи информации системы информационного обмена; М. сио — матрица затрат ресурсов на обеспечение функционирования средств передачи сообщения (средств передачи данных).
При необходимости рассмотрения затрат ресурсов на обеспечение работы системы управления информационным обменом записи для ПК будут иметь аналогичную структуру.
Полученное выражение для показателей качества функционирования ЕИТКС позволяет сделать оценку эффективности функционирования как системы в целом, так и входящих в её состав радиотехнических устройств, а также оценить эффективность системы в зависимости от принятых технических решений.
Практическое использование выражения (5) предполагает наличие математических моделей системы и входящих в неё радиотехнических подсистем, учитывающих особенности принятых технических решений на физическом, канальном и сетевых уровнях.
На основе полученной формы представления показателей качества представляется возможным также исследовать динамику процессов в отдельных подсистемах, в том числе радиотехнических, на различных уровнях детализации их функционирования.
Для численной реализации предлагаемой системы показателей качества необходимо знание аналитического представления плотностей распределения вероятностей (ПРВ) рассматриваемых ПК. На практике могут быть использованы имеющиеся аппроксимации известными ПРВ, соответствующими реальным техническим средствам (1, 3), что значительно упрощает получение необходимых численных оценок.
Таким образом, полученные в работе выражения для показателей качества являются основой для оценки эффективности функционирования радиотехнических устройств, входящих в состав ЕИТКС ОВД, с учётом реализованных в ней конкретных технических решений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хохлов Н.С. Моделирование и оптимизация противодействия разрушению информации в системах управления и связи органов внутренних дел при электромагнитных воздействиях: монография. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2005. — 183 с.
2. Ненадович Д.М. Методологические аспекты экспертизы телекоммуникационных проектов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2008. — 280 с.
3. Бокова О.И. Оптимальное управление безопасностью территориальных сегментов информационно-телекоммуникационных систем: монография. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2006. — 153 с.
4. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Часть 1. Методология, методы, модели. — СПб.: МО СССР, 1989. — 660 с.
