Научная статья на тему 'Исследование работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений в телекоммуникационных сетях связи'

Исследование работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений в телекоммуникационных сетях связи Текст научной статьи по специальности «Связь»

CC BY
13
1
Поделиться
Ключевые слова
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ / ЯДРО СЕТИ IMS / ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ / МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ СООБЩЕНИЕ / ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ

Аннотация научной статьи по связи, автор научной работы — Ибрагимов Б.Г., Исаев Я.С.

В статье рассмотрены решения задачи исследования показателей работоспосности подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS (Internet Protocol Multimedia Subsystem) для создания единого инфокоммуникационного пространства и единой многооператорской среды на основе телекоммуникационных сетей связи с повышенной отказоустойчивостью. Проведены исследование работоспособности и показатели отказоустойчивости программно-аппаратных средств CSCF(Call Session Control Function) подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS при оказании гарантированного качества мультимедийных услуг. На основе исследования построена математической модели работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS, описывающие процессы предоставления мультимедийных услуг, множества вероятностных состояний и эффективности функционирования системы. Получены при помощи модели аналитических выражения, которые позволяют оценить показатели работоспособности и вероятностных характеристик отказоустойчивости функционирования ядра сети IMS.

Похожие темы научных работ по связи , автор научной работы — Ибрагимов Б.Г., Исаев Я.С.,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Исследование работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений в телекоммуникационных сетях связи»

Для каждого вида функционального отказа по логической модели функции определяются идентификаторы отказавших и не отказавших элементов. Для каждого идентификатора безотказного элемента, а также по идентификаторам с контролируемыми и неконтролируемыми отказами элементов определяются интенсивность контролируемых и неконтролируемых отказов.

Интенсивность контролируемого отказа Як равна [5] :

ЛК=ЛП^

Интенсивность равна [5]:

Где:

Poj-кф — П„ф Qs

П^а-Оэ)

р,

о ]кф

вероятность возникновения ]-того несов-

местного состояния k-той функции;

число отказавших элементов в модели функ-

ции;

(4)

не контролируемого отказа Ян

Л* — V О- - v)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(5)

^ - коэффициент полноты контроля. По этим данным и модели j-того состояния функции, при котором возникает её отказ, вычисляется вероятность каждого несовместного, для этой функции, состояния по следующей формуле:

Иф- общее число элементов в модели функции; <2з1 -вероятность возникновения отказа ^того элемента функции.

Вероятность возникновения отказа ^того элемента функции вычисляется по следующей формуле: Qэi = 1-e-Aэ^ (7)

Вероятность возникновения видов отказов к-той функции равна сумме вероятностей всех её j-тых отказных состояний этой функции, т.е.:

= Ро]кф ( 8 )

Где 1 - число отказных состояний к-той функции.

По каждому виду функционального отказа проверяется соответствие расчетной вероятности отказа норме летной годности [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляев, А. Д. Соловьев Математические методы в теории надежности», изд. «Наука», Москва, 1965 г.

2. Теория надежности в области радиоэлектроники. Терминология. Изд. АН СССР, 1952 г.

3. Руководство по вопросам разработки и сертификации интегрированного модульного авиационного радиоэлектронного оборудования (IMA) ДО-297. RTCA, Incorporated, 1828 L St NW„ NW„ 805 Washington, 2005г. (Перевод) . SC-200 © 2005, RTCA 1псНормы летной годности АП-23 ред. 4 - 2014.

4. А.А. Авакян, В.В. Клюев Синтез сложных многофункциональных отказоустойчивых систем электроники. Издательский дом «Спектр», Москва, 2014 г

5. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей, 3-е изд., переработанное. - М.: Физматгиз, 1962.

6. Крамер Г. Математические методы статистики / Под ред. А.Н. Колмогорова. - М.: Мир, 1973.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

УДК 621.396.6

Ибрагимов1 Б.Г., Исаев2 Я.С.

Азербайджанский Технический университет, Баку, Азербайджан

2Военной Академии Республики Азербайджана, г.Баку

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ СООБЩЕНИЙ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ

В статье рассмотрены решения задачи исследования показателей работоспосности подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS (Internet Protocol Multimedia Subsystem) для создания единого инфокоммуникационного пространства и единой многооператорской среды на основе телекоммуникационных сетей связи с повышенной отказоустойчивостью. Проведены исследование работоспособности и показатели отказоустойчивости программно-аппаратных средств CSCF(Call Session Control Function) подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS при оказании гарантированного качества мультимедийных услуг. На основе исследования построена математической модели работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS, описывающие процессы предоставления мультимедийных услуг, множества вероятностных состояний и эффективности функционирования системы. Получены при помощи модели аналитических выражения, которые позволяют оценить показатели работоспособности и вероятностных характеристик отказоустойчивости функционирования ядра сети IMS.

Ключевые слова:

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ, ЯДРО СЕТИ IMS, ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ, МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ СООБЩЕНИЕ, ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ

Введение. Перспективы развития предоставления мультимедийных услуг нового поколения и увеличение объема передаваемых полезных и служебных трафиков требуют создания единого инфокоммуникационного пространства и единой многооператорской среды на основе телекоммуникационных сетей связи следующего NGN (Next Generation Network) и будущего поколения FN (Future Network) с повышенной отказоустойчивостью.

Задача исследования системы со многими уровнями работоспособности и показатели отказоустойчивости программно-аппаратных средств CSCF подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS в телекоммуникационных сетях связи при оказании гарантированного качества мультимедийных услуг является наиболее актуальной.

В работе [1-3] изложены алгоритмы работ функциональная архитектура подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS с необходимым показателем надежности, который представляет собой набор функции управления сеансами CSCF (Call Session Control Function), обеспечивающие в телекоммуникационных сетях связи со многими уровнями работоспособности.

Для оценки показателей отказоустойчивости программно-аппаратных средств CSCF подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS необходимо создание математической модели, описывающие про-

цессы предоставления мультимедийных услуг, множества вероятностных состояний и эффективности функционирования системы.

В большинстве работ [4-8], посвященных этой проблеме, вопросы исследования и анализ подсистем контроля и диагностирования платформы передачи мультимедийных сообщений IMS рассматриваются как система, каждый блочный элемент IMS которой является объектом вида система-1, т.е. может находиться в одном из двух состояний: работоспособности и неработоспособности подсистема IMS.

Анализ и оценка показателей работоспособности подсистемы мультимедийной связи IMS. Состояние системы, как и ранее, описывается n — мерным бинарным вектором X = (xj,...,xn) . На множестве всех состоянии подсистемы S={X} вводится функция эффективности E(X), являющаяся обобщением рассматриваемой ранее структурной функции. Именно, E(X) есть относительное, т.е. отнесенное к номинальному значение Ен(t,X) в момент времени t и значение выходного эффекта системы в состоянии X .

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При этом функция эффективности может принимать любые значения из интервала [0,1], в отли-

п

Яп-интенсивность полного отказа

чие от структурной функции [2], которая принимает лишь два крайних значения этого интервала: 0 и 1, т.е.

W [K Л - i1, "Р" Ези (<)=Ен (0)

W [Kce Л_|0, при Е" (t)-0 f '

(1)

где Ei3u(t) — совокупность показателей эффективности использования ядро сети IMS в момент времени t при обслуживании i- го потока пакета трафика, i = 1,n ; Ен(t) — номинальное значение показателя эффективности использования ядро сети IMS в момент времени t .

Учитывая вышеизложенные предположения, коэффициент сохранения эффективности платформы передачи мультимедийных сообщений IMS равен математическому ожиданию функции эффективности системы в целом:

W [Kce ] = M [Е (t, X)] , (2)

Из (2) следует, что коэффициент сохранения эффективности платформы передачи мультимедийных сообщений IMS характеризует среднее значение коэффициента сохранения эффективности системы.

С учетом вышеизложенного исследуется работоспособность программно-аппаратных средств CSCF подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS и предлагается ММ ядро сети IMS для анализа их показателей отказоустойчивости функционирования.

Проведенный анализ показывает, что предлагаемый ММ учитывает показатели сохранения эффективности и особенности концепции ядра сети IMS, а также загрузки и ресурса системы при оказании мультимедийных услуг.

Из последнего выражения (2) видно, что для W [Kce ] имеет место формула, которая определяет

вероятность работоспособности платформы IMS и равно:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

W[KceЛ - Z Е(X)p(X) - P

(3)

P(X) -П pX' • (1 — Р )1—X ,

(5)

где P— вероятность работоспособности платформы IMS и находиться следующим образом:

P = P{E[t, Х ] = 1} = Х E(X) p(X) , (4)

X

где p(X) — вероятность нахождения системы в состоянии X вычисляемая по формуле: pX, п p л1-х,

i=1

Из последнего следует, что основные трудности вычислений по этим выражениям (5) состоит в необходимости перебора огромного числа состояний, поскольку общее число состояний системы из

n элементов 2 стремительно растет с увеличением n , что для ядра сети IMS не допустимо.

Для платформы передачи мультимедийных сообщений IMS могут быть использованы и другие показатели, отражающие алгоритмы работы и многоуровневая архитектура IMS при оказании «Triple Play Services». Например, подсистема оказывает голосовые услуги с возможностью активации мультимедийных приложений.

Для этого пусть время выполнения задания является не постоянной величиной л = T—p Ф const . Как это рассматривалась в [2], случайной величиной в .Тогда в качестве показателя отказоустойчивости может использоваться вероятность безотказной работы P6p (t,ff) платформы IMS в течение случайного времени выполнения вышеназванных мультимедийных услуг. Если случайная длительность в имеет функцию распределения

F(t,в) = P{e< t} , f (t,e) = dF(t,0)/ dt , (6)

здесь, f (t,e) — является плотность вероятности распределения длительности случайной величины в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На основе (6) можно определить вероятность безотказной работы P6p (t,e) платформы IMS в течение случайной времени t следующим выражением [2, 5] :

ОТ ОТ

P6p (в = j P(t)dF it,в) = J P(t)f(t,e)dt , (7)

о о

Выражения (7) является одним из важных показателей работоспособности и отказоустойчивости функционирования программно-аппаратных средств CSCF подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS.

Допустим, что на буферный накопитель коммутатора CSCF поступает стационарные гетерогенные пуассоновские потоки трафиков с параметрами Л1,

i = 1, n .

На основе механизмов работы логические функции ядра сети IMS при оказании вышеупомянутых услуг, рассматриваемая математическая модель в общем случае представляет собой одноканальную систему массового обслуживания (СМО) общего типа M / M /1/ R с очередями [7]. В частности, если P(t) = exp(—Xt) и f (t,0) = 1 — exp(—^t) , то в (7) интеграл берется в явном виде и равно

P6p(t,e) = И1(Л+ц) (8)

В (8) легко убеждаемся, что стационарное распределение число запросов в рассматриваемой системе существует, если выполняются условия для коэффициента загрузки следующее неравенство р = (Л/ ¡л) < 1 . При этом стационарные распределения nt , i > 0 число обслуживаемых пакетов в ядре сетях IMS определяется следующим образом:

ni = р ■ (1 — р), i = й (9)

Учитывая, что все состояния ядра сети IMS могут быть разбиты на несколько классов, характеризующихся одинаковыми значениями выходного эффекта, то удобнее использовать формулу:

W[Kce Л • £ Р(Х )

(10)

j-i

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где v¡ — некоторое значение относительного выходного эффекта; к — общие число таких значений; Sj — множество состояний системы, для которых

E(X)-Vj , j - 1к .

С учетом последнего предположения и принимая в расчете только сечения с минимальным числом блочно-модульных систем, получим следующие выражения [2]:

Ррс - P(X) - M[Е(t,X)Л - 1 — Cmqm , (11)

где m— минимальное число блочно-модульных систем в платформе IMS; Cm — минимальное число сечения из m блочно-модульных систем.

Допустим, m - 2 (CSCF и HSS) и Cm - 2 , (это

сечения {1, 2} и {4, 5}). Тогда получим, что

Рврс - P(X) - 1 — 2q2 . Для q - 0,1 получим, что Рврс - P(X) - 0,978

Выражения (11) определяет вероятность работоспособности подсистемы передачи мультимедийных сообщений IMS и является одним из важных вероятностных показателей системы.

Тогда, для подсистемы IMS с высоконадежными блочно-модульными системами, выражения (10) примет следующий вид:

W[KceЛ -1 —Zqj • (! — Wj ), j -1,:

j-1

(12)

где ^I — относительное значение выходного эффекта при неработоспособности только одного ] — ой блочно-модульной системы.

Выводы. В результате исследования показателей работоспособности системы предложен ММ отказоустойчивости ядра сети IMS в телекоммуникационных сетях связи. На основе модели получены аналитические выражения, которые позволяют оценить

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

коэффициент сохранения эффективности, вероятность безотказной работы и вероятность работоспособности системы.

ЛИТЕРИАТУРА

1. Ибрагимов Б.Г., Мамедов Ш.М. Эффективность системы и сигнализации в мультисервисных сетях телекоммуникации. Баку, «Элм», 2015. - 220 с .

2. Нетес В.А. Основы теории надежности. МТУСИ. - М.:2014. - 74 с.

3.Ибрагимов Б.Г., Исаев Я.С., Ибрагимов Р.Ф. Повышения показателей надежности системы Softswitch/IMS при использовании эффективной стратегии восстановления // Труды Международного Симпозиума «Надежность и Качество», II-том. Пенза, ПГУ. 2017. - с.370-371

4.Юрьков Н.К. Технология производства электронных средств. Учебник.-СПб.:Изд-во «Лань», 2014. -480 С.

5.Ибрагимов Б.Г., Гасанов А.Г., Ибрагимов Р.Ф. Исследование отказоустойчивости системы сигнализации при использовании подсистемы IMS // Труды Международного Симпозиума «Надежность и Качество», II-том. Пенза, ПГУ. 2016. - с.43 - 45

6.Дикусар В. В., Кошька М., Фигура А. Методы повышения надежности спускаемого аппарата// Надежность и качество сложных систем. №4, 2017. - с.3-12

7. Пшеничников А.П. Теория телетрафика. Учебник для вузов. - М .: Горячая линия. - Телеком, 2017. - 212 с.

8. Полтавский А.В., Юрков Н.К., Нгуен З.Ф. Телекоммуникация сетевых систем на основе высотных платформы// Надежность и качество сложных. №1 (20), 2018. - с.46 -55.

Северцев Н.А., Бецков А.В.

ФИЦ РАН, Москва, Россия

Академия управления МВД России, Москва, Россия

БЕЗОПАСНОСТЬ В ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

В статье представлены общая концепция и методология развития информационной безопасности, которые могут быть использованы для обоснования моделей и математических методов в получении количественных показателей информационной безопасности. Ключевые слова:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, ТЕХНОЛОГИЯ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ

барьеров, препятствующих немотивированное нанесение вреда другим живым веществам и самому себе. Последнее может проявляться, например, под воздействием восприятия и условий на подсознательном уровне "показательных убийств, разного рода жестокости", которыми основательно заполнен телевизионный экран и которые положены в основу многих компьютерных игр. Можно сделать вывод о том, что на смену физическому, экономическому и другим видам насилия пришло информационное насилие, это манипулирование сознанием людей, вторжение в их психику и внутренний мир. При помощи информационного насилия возможно изменение политической карты мира и сложившихся соотношений между геополитическими центрами мира. Одним из существенных эффектов информатизации стали информационные и психологические войны, несущие большую угрозу информационной безопасности страны. Психологические войны, в широком понимании, это борьба в духовной области в целом, универсальный способ воздействия на все составляющие общественного сознания.

Информационная война - это большая, эффективно действующая целостная система стратегий, которая направлена на достижение порабощения одними социальными группами, наделенными властью (элиты), других социальных групп. Эта война основана на неявном манипулировании сознанием. Информационная война имеет определенные методы, которые используют определенные средства, среди которых главными являются электронные средства массовой информации, функционирующие в глобальном безграничном информационном пространстве.

Исследование проблем национальной безопасности и ее главных систем, таких как социально-экономическая, военная, информационная, научно-образовательная, медико-биологическая, сельскохозяйственная, экологическая, транспортная на основе математического моделирования технологий создания и функционирования является жизненно важной проблемой на современном этапе. Особенно остро проблема безопасности стоит перед Российской Федерацией, которая подвергается мощному информационному воздействию со стороны США и ряда европейских стран.

Прежде, чем дать понятия и определения безопасности социально-экономической или социально-политической системы (СПС), рассмотрим схему внутренних и внешних воздействий на нее

В XXI веке мир переживает переход от индустриального общества к информационному. Фактически речь идет об информационной революции. В настоящее время информационный сектор эта информация, информационные услуги, компьютеризация растет быстрее, чем экономика в целом. Использование возможностей результатов информационно-телекоммуникационных технологий, рассматривается правящими элитами западных стран, как стратегическое направление превосходства в социально-экономической, политической, правоохранительной и военной сфер деятельности человека. Это приводит к необходимости не только решения частных вопросов обеспечения безопасности, но и исследования вопросов национальной безопасности. В настоящее время наблюдается смещение акцентов в представлениях безопасности на глобальный уровень. Кроме военно-политического аспекта безопасности выдвигаются социально-экономические, медико-биологические, научно-образовательные, информационные, экологические, сельскохозяйственные и другие системы (подсистемы), связанные с острыми проблемами государства.

К примеру, в докладе правительства США 2016 гола о плане развития национальной информационной инфраструктуры отмечается, что реализация представленного плана "позволит американским фирмам конкурировать и побеждать". Информация ведет к созданию и управлению внешнего единого информационного пространства, в рамках которого производятся накопление, обработка, хранение и обмен информацией между субъектами этого пространства - людьми, организациями, государствами. Информация из национального ресурса с развитием коммуникационных и информационных технологий превращается в мировой ресурс. Компьютер, экран телевизора, мобильный телефон стали главными носителями информации, при этом скорость создания ее столь велика, что для принятия решений не хватает времени. Результат - изменение психологического потенциала, т.е. деформация базовой направленности личности, особенности интеллекта человека, его психологического состояния. На практике имеют место проявления "вирту-ализма", т.е. направленность человека на уход от реальных жизненных явлений, создаваемых информационными средствами. Уход к "виртуализму" означает потерю глубинных жизнеобразующих установок человека - изменение его психологических

(рис. 1)