Модель оценки качества системы мониторинга технического состояния техники связи и автоматизированных систем управления телекоммуникационных сетей специального назначения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

УДК 621.317

DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-59-65

Модель оценки качества системы мониторинга технического состояния техники связи и автоматизированных систем управления телекоммуникационных сетей

специального назначения

Аннотация. В статье рассматривается качество системы мониторинга технического состояния техники связи, которое характеризуется совокупностью существенных свойств, как структурных, так и свойств реализуемого ею процесса сбора измерительной информации (оперативностью, полнотой, ресурсопотреблением), обуславливающими его пригодность к целевому применению для мониторинга телекоммуникационных сетей специального назначения. Оценка качества системы мониторинга технического состояния техники связи позволит рассмотреть целесообразность ее применения в соответствующем виде в качестве подсистемы автоматизированной системы управления связью оперативного объединения. Целью работы заключается в нахождении математических выражений, определяющих оценку существенных свойств процесса сбора информации, реализуемого системой мониторинга технического состояния техники связи, которые позволят оценить эту систему в целом. Новизна: используемые в настоящее время методы оценки качества системы мониторинга технического состояния техники связи не учитывают показателей всех существенных свойств процесса сбора информации. В работе для достижения целей по необходимой точности оценки качества существующей и перспективной системы мониторинга, рассматриваются оперативность, полнота и ресурсопотребление процесса сбора информации. Результат: в статье представлена модель оценки качества системы мониторинга технического состоянш техники связи и автоматизированных систем управления телекоммуникационных сетей специального назначения. Практическая значимость работы заключается в использовании ее результатов в решении задач проектирования и построения системы мониторинга на предприятиях промышленности, а также в работе должностных лиц органов управления связью при планировании применения системы мониторинга телекоммуникационных сетей специального назначения в структуре подсистем поддержки процессов оперативно-технического и технологического управления автоматизированной системы управления связью оперативного объединения.

Ключевые слова: автоматизированная система управления связью, качество системы мониторинга, оперативность, полнота, процесс сбора измерительной информации, ресурсопотребление, сети специального назначения.

На современном этапе развития информационно-телекоммуникационных систем и сетей (ИТКС) общего пользования в процессе их функционирования возникает ряд нерешенных задач, среди которых важное место занимает задача своевременного (в режиме реального времени или близкого к нему) получения достоверной информации о состоянии территориально-распределенной ИТКС, необходимой для организации процессов управления сетью связи как со стороны органов управления связью, так и автоматизированной системой управления связью [1]. В значительной степени на решение данной задачи оказывает влияние то, как организована система мониторинга (СМ) технического состояния техники связи и автоматизированных систем управления (ТС и АСУ), какова ее структура и как произведена оценка ее качества. Поэтому вопросы формирования СМ технического состояния ТС и АСУ, являются исключительно актуальными. Для достижения целей формирования качественной структуры СМ необходим

Боговик А. В., Сафиулов Д. М.

Введение

соответствующий подход к оценке свойств подсистемы, реализующей процесс сбора измерительной информации (ИИ).

1. Структура системы, реализующей процесс сбора измерительной информации

Процесс сбора ИИ в телекоммуникационных сетях специального назначения, как и любой целенаправленный процесс, характеризуется соответствующим качеством. Под процессом сбора ИИ понимается совокупность операций, процедур и работ, целью которых является получение информации о состоянии контролируемого объекта ТС и АСУ [2].

Система, реализующая процесс сбора ИИ в надсистеме мониторинга технического состояния ТС и АСУ должна представлять определенную структуру, включающую подсистемы:

-информационной обработки и анализа, реализующую функции сбора, обработки, передачи, анализа информации о состоянии ТС и АСУ;

- учета, реализующую функции хранения, распределения, преобразования поступающей информации о состоянии ТС и АСУ;

- безопасности;

- управления [3], рис. 1.

Система, реализующая процесс сбора ИИ

Подсистема информационной обработки и анализа

[ сбор Информация о состоянии ТС и АСУ

обработка 1. _ передача 1 анализ

Подсистема учёта

хранение 1 тт .

1 - - - Информация

распределение ' о состоянии Ь:============, ТС и АСУ

¡преобразование!

Подсистема безопасности

Подсистема управления

Рис. 1. Структура системы, реализующей процесс сбора ИИ

Под мониторингом ТС и АСУ понимается комплекс мероприятий, основанный на непрерывном или периодическом наблюдении, включающий в себя сбор, обработку и хранение информации о параметрах телекоммуникационного оборудования и сетевых характеристиках, их количественном оценивании реального и прогнозируемого состояния под влиянием конструктивных и деструктивных факторов [3].

Качество процесса сбора ИИ может рассматриваться, как совокупность существенных свойств: оперативности, полноты, ресурсопотребления, обуславливающих его пригодность к целевому применению для мониторинга ТС и АСУ в телекоммуникационных сетях специального назначения.

Принятие решения в системах управления военного назначения является, пожалуй, центральным и определяющим процессом в общей структуре управления, так как оно направлено собственно на выработку управляющих воздействий (решений).

Из теории принятия решений известно, что управленцу для качественного принятия решения, на каждом его этапе необходима актуальная и достоверная информация [4]. На организационном уровне управления наличие такой информации может быть обеспечено СМ, обладающей соответствующим качеством.

Таким образом оценивать СМ технического состояния ТС и АСУ в телекоммуникационных сетях специального назначения следует по показателям оперативности, полноты и ресурсопотребления процесса сбора ИИ.

2. Оперативность процесса сбора измерительной информации

Прежде чем оценивать оперативность процесса сбора информации, нужно установить объект контроля, в роли которого рассматривается подсистема сбора ИИ, ее структурная схема представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема подсистемы сбора ИИ: 1111 - первичный преобразователь (датчик); УИП у нифицирующий преобразователь; КмА - коммутатор аналоговых сигналов; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; КС - канал связи; ПК - преобразователь кодов; КмИ — коммутатор импульсных сигналов; ИФ - интерфейс; СВО - средство визуального отображения данных; СДО - средство документального отображения данных; УСО - устройство связи с объектом автоматизации

АСУ технологическими процессами имеют иерархическую структуру:

-уровень I - объект управления (ОУ). Здесь под ОУ понимаются все объекты, участвующие в технологическом процессе (или взаимосвязанных процессах);

— уровень II - датчики. Этот уровень содержит компоненты либо предоставляющие информацию о состоянии технологического процесса (первичные преобразователи), либо компоненты, воздействующие на объект управления;

— уровень III - устройства связи с объектами автоматизации. Уровень включает компоненты, обеспечивающие сопряжение вычислительных устройств (управляющих контроллеров) с датчиками;

— уровень IV — управляющие контроллеры. Уровень включает вычислительные устройства, обеспечивающие непосредственное управление ОУ или его составляющими;

— уровень V — диспетчеризация. Уровень содержит компоненты, обеспечивающие визуализацию и архивирование параметров технологического процесса, воздействие персонала на технологический процесс.

Важным компонентом АСУ сбора информации и АСУ технологическими процессами является программное обеспечение. Программное обеспечение АСУ относится к уровням управляющих контроллеров, диспетчеризации, а также сетевому взаимодействию.

Далее для расчета оперативности процесса сбора ИИ следует выделить все промежутки времени, которые требуются также для анализа оперативности формирования измерительной информации. Такими промежутками могут являются:

-время, необходимое для совершения процедуры измерений величин необходимых параметров, определяющих техническое состояние контролируемого ТС и АСУ (Г0);

— время, затраченное на регистрацию информации (Гр);

— время, ушедшее на передачу информации в обработку (Гш);

— время обработки информации (Г0б);

— время на доведение информации должностным лицам соответствующего звена управления (Гдщ);

— время, прошедшее с начала процедуры измерения до получения должностными лицами соответствующего звена управления необходимой информации о состоянии ТС и АСУ (7ф) [5].

При этом справедливо следующее выражение:

Гф = Г0 + Гр + Гпо + Гоб + Гддл. (1)

Следовательно, можно рассчитать общую оперативность сбора измерительной информации (#ос), оперативность ее обработки (И0б), регистрации (Ир), приема и передачи (Ип):

Яос = Го/Гф-100%, (2)

Иоб = Тоб/Тф • 100%, (3)

Яр = Гр / 7ф • 100 %, (4)

Ип = (Г„о + Гдц„) / Гф • 100 %. (5)

Изучение оперативности сбора ИИ на различных участках подсистемы сбора ИИ, ее факторный анализ позволят определить эффективность процесса сбора информации о состоянии ТС и АСУ в телекоммуникационных сетях специального назначения. В свою очередь наличие информации об оперативности подсистемы, реализующей процесс сбора ИИ позволяет судить о качестве вышестоящей СМ.

3. Полнота процесса сбора измерительной информации

Под полнотой процесса сбора ИИ понимается свойство подсистемы сбора ИИ обеспечивать выполнение всего перечня операций, процедур и работ по реализации процессов сбора, обработки, передачи, анализа, хранения, распределения и преобразования информации о состоянии ТС и АСУ в телекоммуникационных сетях специального назначения. Полнота (целостность) процесса должны включать весь набор элементов, обеспечивающих необходимую завершенность действий в достижении поставленной цели для эффективного функционирования СМ [6].

Для определения полноты процесса сбора ИИ необходимо выделить операции (процедуры), реализующие этот процесс и определить полноту выполнения каждой из них. Такими операциями (процедурами) могут быть:

- измерение величин необходимых параметров, определяющих техническое состояние контролируемой ТС и АСУ (Ал);

- регистрация информации (Аз);

- передача информации в обработку (Аз);

- обработка информации (АЯ);

- доведение информации должностным лицам соответствующего звена управления (А5).

Для определения полноты каждой из этих операций (процедур) должны быть

соблюдены условия выполнения следующих требований:

Алтр - Алию + Алсви, (6)

где Алтр - требуемая полнота измерения величин необходимых параметров, определяющих техническое состояние контролируемой ТС и АСУ; Алию - точность используемого измерительного оборудования; Ал сви — своевременность измерения;

+АГ2хк, (7)

где Х2тр — требуемая полнота регистрации информации; Хг тз — полнота и точность записи всех измеренных значений; Хгхш — надлежащее хранение и резервное копирование записанной информации;

Азтр = АГзбнд + Азсп, (8)

где Хз-тр - требуемая полнота передачи информации в обработку; АГзбнд - безопасная и надежная передача данных; Хзсп — своевременная передача информации;

А4тр = Адпа + А4но + АЯсо + А4ДИ, (9)

где Адтр - требуемая полнота обработки информации; Ха

па — правильное применение

алгоритмов обработки; Х4но - надлежащая обработка отсутствующих или неполных данных; АЯсо - своевременная обработка информации; Айда - доведение информации до должностных лиц соответствующего уровня управления;

А^тр — А^ТПП + Хвсс + А^уд, (10)

где Х5тр - требуемая полнота доведения информации должностным лицам соответствующего звена управления; А^тпп - точная и полная передача обработанной информации; А^сс -своевременность сообщения; А4УД — соответствующий уровень детализации и формат для целевой аудитории.

Определим Ал, Хг, Хз, Хаи Х5 как двоичные переменные, где 1 означает, что процедура полностью завершена, а 0 означает, что это не так.

Общая полнота процесса (С) может быть определена как средневзвешенное значение полноты каждой процедуры следующим образом:

С = (\VlXl + \V2X2 + М>зХз + 144^4 + >^5X5) / (и>1 +М?2 + М>3+М'4 + ^5), (11)

где м>\, м>ъ, м?4ИМ/5- веса, присвоенные каждой процедуре, отражающие ее относительную важность при определении общей полноты. Эти веса должны в сумме равняться 1.

Например, если м>\ = 0,3, м>2 = 0,1, м>ъ = 0,2, м>4 = 0,3 и = 0,1, то общая полнота процесса будет рассчитана следующим образом:

С = (0,3X1 + 0,Щ + 0,2Х3 + 0,ЗХ4 + 0,1Х5) / (0,3 + 0,1 + 0,2 + 0,3 + 0,1). (12)

Основываясь на представленной выше математической модели (11), предложен метод оценки полноты процесса сбора информации о состоянии ТС и АСУ. Модель обеспечивает простой и интуитивно понятный способ расчета общей полноты процесса путем учета завершения каждой задействованной операции (процедуры) и взвешивания их в соответствии с их относительной важностью. Это позволяет провести всестороннюю оценку эффективности подсистемы сбора ИИ и помогает определить области для работы над ее совершенствованием.

Модель может дать ценную информацию о производительности анализируемой подсистемы и может быть использована для поддержки разработки стратегий повышения полноты процесса сбора информации.

4. Ресурсопотребление

Процесс сбора информации о состоянии ТС и АСУ в телекоммуникационных сетях специального назначения, как и любой другой процесс, характеризуется количеством расходуемых ресурсов. В качестве определяющих можно выделить временной ресурс (Гущ,) и ресурс технической основы мониторинга (Л^тех). Именно эти два вида ресурса определяют потенциальные возможности органа управления владеть актуальной и достоверной информацией для решения задач технического обеспечения связи и АСУ.

Кроме того, в расчетную формулу может быть введен коэффициент автоматизации а, учитывающий прирост возможностей органа управления с внедрением перспективных информационных технологий.

Тогда выражение для определения ресурса процесса сбора измерительной информации имеет вид:

Леи = ОС А^тех Гупр. (13)

Оценку ресурсопотребления можно производить на основе использования коэффициента ресурсопотребления кщ, вычисляемого как отношение реально расходуемого ресурса к имеющемуся ресурсу процесса сбора измерительной информации [7].

Этот анализ подчеркивает важность учета потребления ресурсов в процессе сбора ИИ, поскольку это оказывает прямое влияние на потенциальные возможности соответствующего органа управления обладать актуальной и достоверной информацией. Эта информация может иметь ключевое значение при решении проблем, связанных с выполнением задач технического обеспечения связи и АСУ.

Заключение

При проектировании СМ технического состояния ТС и АСУ по заданным техническим и эксплуатационным характеристикам возникает задача выбора рациональной структуры и набора технических средств для ее построения. Изучение процесса сбора измерительной информации, его существенных свойств и факторный анализ позволят определить эффективность функционирования такой системы для достижения целей, связанных с решением задач технического обеспечения связи и АСУ. В свою очередь наличие информации о свойствах СМ позволяет судить о качестве вышестоящей системы управления связью.

В статье представлена модель оценки качества СМ технического состояния ТС и АСУ телекоммуникационных сетей специального назначения. Качество системы оценивается на

основе трех существенных свойств, реализуемого ею процесса сбора ИИ: оперативности, полноты и ресурсопотребления. Предложен метод оценки полноты процесса сбора ИИ, который учитывает завершение каждой операции и взвешивает их в соответствии с их относительной важностью. Кроме того, потребление ресурсов процессом оценивается на основе коэффициента потребления ресурсов. Результаты этого исследования могут быть использованы при проектировании и построении СМ, а также при планировании использования СМ для сетей специального назначения. Необходимы дальнейшие исследования для подтверждения модели потребления ресурсов и изучения ее применения.

Литература

1. Будко Н. П. Концептуальная модель подсистемы интеллектуального мониторинга состояния информационно-телекоммуникационной сети общего пользования // Системы управления, связи и безопасности. 2021. № 5. С. 65-119. DOI: 10.24412/2410-9916-2021-5-65-119.

2. Ревин В. Т. Автоматизация метрологических работ: учеб.-метод. пособие.- Минск: БГУИР, 2011.-64 с.

3. Шептура В. Н., Чиркунов М. В. Подходы к организации мероприятий технической эксплуатации техники связи и автоматизированных систем управления Вооруженных Сил Российской Федерации // Военная мысль. 2021. № 3. С. 64-72.

4. Тебекин А. В. Методы принятия управленческих решений: учебник для вузов. - Москва: Издательство Юрайт. 2023. - 431с.

5. БалонкинВ. Г. Методика измерения уровня оперативности и аналитичности учетной информации // Экономические науки. 2009. № 61. С. 401-405.

6. Герасимов Б. Н. Методология управления. Инновационные и традиционные методологические инструменты: монография. Самара: Изд-во Университет «Мир», 2021. - 292 с.

7. Боговик А.В., Игнатов В.В. Теория управления в системах военного назначения: Учеб. -СПб.: ВАС, 2008.-460 с.

References

1. Budko N. P. Conceptual model of the subsystem of intelligent monitoring of the state of a public information and telecommunication network. Systems of Control, communication and Security, 2021, no. 5, pp. 65-119. DOI: 10.24412/2410-9916-2021-5-65-119. (In Russian).

2. Revin V. T. Automation of metrological works: studies.- method, manual - Minsk: BGUIR 2011. - 64 p. (In Russian).

3. Sheptura V. N., Chirkunov M. V. Approaches to the organization of measures for the technical operation of communication equipment and automated control systems of the Armed Forces of the Russian Federation // Military thought. 2021. No. 3. Pp. 64-72. (In Russian).

4. Tebekin A. V. Methods of managerial decision-making: textbook for universities. Moscow. Yurayt Publishing House. 2023. 431 p. (In Russian).

5. Balonkin V. G. Methodology for measuring the level of efficiency and analyticity of accounting information. Economic sciences. 2009. No. 61. Pp. 401-405. (In Russian).

6. Gerasimov B. N. Management methodology. Innovative and traditional methodological tools: monograph. Samara: Publishing house of the University "MIR", 2021. - 292 p. (In Russian).

7. Bogovik A. V., Ignatov V. V. Theory of control in military systems: Studies. St. Petersburg. VAS, 2008. 460 p. (In Russian).

Статья поступила 05.02.2023 г.

Информация об авторах

Боговик Александр Владимирович - профессор кафедры Военной академии связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного. Область научных интересов: теория управления в системах военного назначения. Тел. +7 (812) 247-98-42, e-mail: [email protected].

Сафиулов Давлет Муратович - адъюнкт кафедры Военной академии связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного. Область научных интересов: контроль и мониторинг телекоммуникационных систем. Тел. +7 (812) 247-98-42. E-mail: [email protected].

Адрес: 194064, Россия, г. Санкт-Петербург, Тихорецкий проспект, д. 3.

A model for assessing the quality of a system for monitoring the technical condition

of communication equipment and automated control systems of special-purpose

telecommunication networks

A. V. Bogovik, D.M.Safiullov

Annotation. The article considers the quality of the system for monitoring the technical condition of communication technology, which is characterized by a set of essential properties, both structural and properties of the process of collecting measuring information implemented by it (efficiency, completeness, resource consumption), which determine its suitability for targeted use for monitoring special-purpose telecommunications networks. The assessment of the quality of the system for monitoring the technical condition of communication equipment will allow us to consider the feasibility of its application in an appropriate form as a subsystem of an automated communication management system of an operational association. The purpose of the work is to find mathematical expressions that determine the assessment of the essential properties of the information collection process implemented by the monitoring system of the technical condition of communication technology, which will allow to evaluate this system as a whole. Novelty: currently used methods for assessing the quality of the monitoring system of the technical condition of communication equipment do not take into account the indicators of all the essential properties of the information collection process. In order to achieve the goals of the necessary accuracy of assessing the quality of the existing and prospective monitoring system, the efficiency, completeness and resource consumption of the information collection process are considered. Result: the article presents a model for assessing the quality of a system for monitoring the technical condition of communication equipment and automated control systems of special-purpose telecommunication networks. The practical significance of the work lies in the use of its results in solving the problems of designing and building a monitoring system at industrial enterprises, as well as in the work of officials of communication management bodies when planning the use of a monitoring system for special-purpose telecommunications networks in the structure of subsystems for supporting the processes of operational, technical and technological management of an automated communication management system of an operational association.

Keywords: automated communication management system, monitoring system quality, efficiency, completeness, measurement information collection process, resource consumption, special purpose networks.

Information on Autors

Bogovik Alexander Vladimirovich - Professor of the Department of the Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny. Field of research: Theory of control in military systems. Tel. +7 (812) 247-98-42. E-mail: [email protected] .

Saflullov Davlet Muratovich - adjunct of the Department of the Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny. Field of research: Control and monitoring of telecommunication systems. Tel. +7 (812) 247-98-42. E-mail: [email protected].

Address: 194064, Russia, St. Petersburg, Tikhoretskiy prospect, 3.

Для цитирования: Боговик A.B., Сафиулов Д.М. Модель оценки качества системы мониторинга технического состояния техники связи и автоматизированных систем управления транспортной сети связи оперативного объединения // Техника средств связи. 2022. № 4 (160). С. 59-65. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-59-65.

For citation: Bogovik A.V., Safiullov D.M. A model for assessing the quality of the monitoring system of the technical condition of communication equipment and automated control systems of the transport communication network of the operational association. Means of Communication Equipment. 2022. No. 4 (160). Pp. 59-65. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-59-65. (in Russian).