CC BY
1
УДК 004.61
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-40-41
МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРИ ДИСТАНЦИОННОМ УПРАВЛЕНИИ РАДИОСРЕДСТВАМИ УЗЛОВ СВЯЗИ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ ПО КАНАЛАМ (ТРАКТАМ) ИНТЕГРИРОВАННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
А.А. Бобовкин
В разработанной модели предложен новый вариант использования радиосредств для условий с высокой вероятностью выхода из строя элементов интегрированной системы связи, который хорошо согласуется с общемировой тенденцией использования средств радиосвязи. Сформулированная гипотеза о том, что в районе размещения элементов обслуживаемой системы управления находится система связи общего пользования, состав, структура, и алгоритм функционирования, которой позволяют с заданной вероятностью обеспечить управление любым 1-ым радиосредством с любого]-го пункта управления, доказана.
Ключевые слова: система управления, дистанционное управление, пункты управления, информационно-телекоммуникационная система.
В настоящее время структура сети радиосвязи, как правило, идентична структуре обслуживаемой системы управления (СУ). Основным вариантом применения радиосредств, закрепленных за пунктами управления (ПУ), является организация линий прямой радиосвязи в интересах должностных лиц (ДЛ) пунктов управления. При этом, как правило, осуществляется вынос групп передатчиков на некоторое удаление от ПУ, для управления которых разворачиваются линии дистанционного управления (ДУ) от узлов связи пунктов управления (УС ПУ). Определение организационной принадлежности (ОП) элементов корпоративной системы управления (КСУ) является основной и финальной задачей иностранной технической разведки (ИТР). Объективной основой для решения задачи определения ОП элементов КСУ является проявление, а также последующая фиксация и обработка признаков радиосредств [1].
На рисунке 1 представлен классический вариант использования средств радиосвязи в настоящее время.
Рис. 1. Классический вариант использования средств радиосвязи
Y
X
Представленный на рисунке 1 вариант характеризуется:
- очень низким коэффициентом использования радиосредств, (под коэффициентом использования понимается - отношение времени, в течении которого часть оборудования находится в эксплуатации, к общему времени, в течение которого она могла бы находиться в эксплуатации);
- возможностью ИТР идентифицировать радиосредства в новом районе размещения даже в условиях смены частот и позывных, на основе данных технического анализа;
- отсутствием возможности полноценного использования радиосредств в результате повреждения и (или) подавления линий ДУ и (или) самого ПУ, либо групп передатчиков.
В статье предлагается решение по снижению структурной взаимосвязи обслуживаемой системы управления и сети радиосвязи. Суть решения заключается в разрыве жесткого (детерминированного) закрепления радиосредств за конкретными ПУ. Технически этот подход может быть реализован за счет ресурса системы связи общего пользования (ССОП) в заданном районе. При этом в идеальном случае должна обеспечиваться возможность управления любым радиосредством районе размещения с любого ПУ. В дальнейшем предложенный подход реализуется на примере управления средствами КВ и УКВ радиосвязи. Причем соотношение средств информационно-телекоммуникационных систем специального назначения (ИТКС СН) и ССОП может вариативно зависеть от оборудованности местности в отношении связи.
В настоящее время телекоммуникационная оборудованность района размещения ПУ при организации радиосвязи не учитывается, а вопросы проявления признаков радиосредств в предлагаемом варианте применения не исследованы.
X
Рис. 2. Графическое представление варианта реализации предложенного способа
Гипотеза, требующая подтверждения или опровержения, формулируется следующим образом. В районе размещения элементов обслуживаемой СУ находится ССОП, состав, структура, и алгоритм функционирования, которой позволяют с заданной вероятностью обеспечить управление любым ьым радиосредством с любого j-го пункта управления.
Для проверки гипотезы разработана модель процесса проявления структурных и хронологических признаков при ДУ радиосредствами УС ПУ по каналам (трактам) интегрированной транспортной сети.
Учитывая, что процесс зависит от детерминированных и стохастических факторов, не целесообразно выбирать только аналитический или имитационный метод моделирования, а гораздо эффективнее осуществить моделирование, результатом которого будет аналитико-имитационная модель. Таким образом, аналитико-имитационная модель представляет собой математическую модель, которая используется для изучения поведения системы путем комбинации аналитических методов и имитационного моделирования. Это инструмент количественного анализа, который позволяет оценивать влияние различных переменных и параметров на функционирование системы или процесса. Модель используется для изучения различных сценариев и прогнозирования изменения системы в различных условиях, что позволяет принимать обоснованные решения по управлению сетью радиосвязи.
Целью моделирования является количественная оценка значимых параметров, характеризующих интегрированную систему связи, при которых подтверждается гипотеза исследования.
Формализованное представление обобщенной цели моделирования может быть совокупностью выполнения ряда условий:
Для любой случайно выбранной пары УС ПУ существует хотя бы один маршрут с пропускной способностью ПС у больше ПСТ требуемой при заданных вероятностях устойчивого функционирования всех элементов интегрированной сети связи. Формализация гипотезы представлена совокупностью выражений:
^исс {сисс , ^исс } ^&ИСС = &ИСС'
ТР
^1ИСС = 1ИССТР
ПС у > ПСТР
Му - маршрут между i и j УС
= Му [ПСу > ПСТР \ ЧОисС = &ИССТР , ^1ИСС = 1ИССТР )
Моделирование процесса функционирования интегрированной сети связи целесообразно осуществлять с учетом характеристик сети эквивалентных для реального района размещения элементов в текущий момент времени и (или) с учетом перспектив развития этой сети. Разработанный в процессе исследования алгоритм (рисунок 3) доведен до программной реализации (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023663144 от 20.06.2023 и № 2024611741 от 24.01.2024) [2,3]. В качестве примера был рассмотрен субъект РФ - Белгородская область.
Основными допущениями и ограничениями являются:
пропускная способность каналов связи и достоверность передаваемых по ним сообщений интегрированной транспортной сетью связи, построенной с использованием стационарных средствах связи выше, чем на подвижных;
пропускная способность транспортной сети ССОП ЕСЭ РФ удовлетворяет требованиям по обмену информацией для любого информационного направления (ИН) СУ;
сети связи общего пользования ЕСЭ РФ, состоящие из значительного числа элементов, способны обеспечить связь между двумя крайними элементами этой сети за пренебрежимо малое время;
площадь выделенного фрагмента ССОП ЕСЭ РФ задается согласно известным нормативам;
элементы ССОП ЕСЭ РФ - это стационарные объекты (узлы) с общеизвестными и неизменными координатами;
элемент подвижной системы связи, прежде всего ПУ перемещаются по известным алгоритмам в соответствии с требованиями действующих документов.
42
Основными исходными данными для моделирования являются:
- район размещения - £ = | X ,У };
- количество узлов связи пунктов управления - МУсПУ ;
- количество информационных направлений - IИН ;
- информационная нагрузка пунктов управлений - АПУ ;
- среднее время функционирования ПУ - tфпу ;
- количество и тип радиосредств - N / с ;
- пропускная способность радиосредств - Пр/с ;
- дальность работы радиосредств - Ьр^ тах;
- мощность передающих радиосредств - Жр;
- частота работы радиосредств - ¥р/с.;
- общее время моделирования (операции) - Тобщ;
- длительность шага модельного времени - Дt;
- количество УС ССОП - N
ссоп '
координаты УС ССОП - {X, У};
- связанность УС ССОП - I
усс
- пропускная способность УС ССОП - П
- вероятность неисправности УС - Рн ;
усс
Г 1 - -
2 |
Моделирование района размещения элементов СУ
3 |
Моделирование ФГУ разметка части района недоступного для элементов СС
Формализация ИТКС СН в в
I
Фиксируют параметры ИТКС СН увеличения
Построение кратчайших шных путей от каждого 1-го ПУ до каждой группы радиосредств
Моделирование ССОП
1
Г t := t + Дt
1
I' п :=' |
Формируют матрицу путей удовлетворяющую за требованиям
Моделирование мест размещения групповых передатчиков
Приноение каждому элементу ИТКС СН множества з параметро
Рис. 3. Обобщенная блок-схема модели процесса функционирования
43
11
t := 0
Формирование интегрированной
Моделирование информационных направлений (ИН). Структура исследуемой ИТКС рассматривается как совокупность {М} двухполюсных подсистем. Полюсами в двухполюсных системах являются УС ПУ ИТКС. Каждому УС ПУ присваивается номер, нумеруется ИН, которое организуется между ними. ИН связи считаются работоспособными, если существует хотя бы один путь передачи информации между ПУ с требуемыми характеристиками.
Построение маршрутов между УС ПУ. Задача заключается в нахождении кратчайших путей между УС. Существует множество алгоритмов нахождения кратчайших путей в графах, например, алгоритм Флойда-Уоршелла, Форда-Беллмана [4]. Однако, наиболее простым в реализации является алгоритм Дейкстры, который реализован в модели.
Рис. 4. Графическое представление фрагмента структуры маршрутов ИН
между УС ИТКС
Целесообразно построение маршрутов осуществлять с использованием алгоритма Дейкстры. Согласно рассмотренному алгоритму, обеспечивается нахождение и запоминание кратчайших по числу транзитных узлов маршрутов между всеми УС. Так как в модели учитывается выход из строя УС, то учитывается их исключение со всем штатным составом средств связи из моделируемой ИТКС. Восстановление пораженных УС обеспечивается в соответствии с запланированным резервом, согласно принятым ограничениям при моделировании.
Для алгебраического задания варианта ориентированного графа СУ, отражающего систему информационного взаимодействия, удобно использовать матрицу смежности А ~ аг/ , представленную на рисунке 5, где №/=1, если в графе G существует ребро (хг, х/), а/=0, если в графе G не существует ребро (хг, х/).
N узла 1 2 г т
1 0 №12 аи а1т
2 №21 0 аъ а2т
0
/ а/1 а/2 0 а/т
т ат1 ат2 атг 0
Рис. 5. Матрица информационных направлений СУ
Соответственно (хг, х/) еХ являются взвешенными вершинами графа, которым соответствуют ПУ или отдельные ДЛ, в зависимости от выбранной (заданной) степени детализации.
Информационные направления между ДЛ представлены ребрами графа и также являются взвешенными, так как им ставится в прямое соответствие вес (с/), определяемый группой требований по своевременности, пропускной способности, достоверности.
Выходными данными моделирования являются:
параметры ИТКС СН, при которых обеспечивается выполнение гипотезы; количество дополнительных или избыточных ресурсов, при которых обеспечивается выполнение гипотезы.
Форма представления выходных данных моделирования представлена на рис.
6.
П
1-й
к-й
элемент
К-й
П11
Пп1 Пш1
П1к Пкп
Пыкк
П1К Пкп Пкк
У/МУ/У
ММ.
ЫЖ//Л
ЯЯ
■у//////////;//.
ШУУ^уууА Ш'
11111111
7/жЯ У7Ш7ТТ7Ш77Л Х'У/у/У.Я,
Шш щЩ^ШША У:
шш
л
ТА
Ууу/А г/'"///;
Г5
I [ I
.: у, У/..'/, У/.\
\у///////Л У///////А .....Ш/////А
Рис. 6. Форма представления выходных данных моделирования
А = {№УС ПУк, №УСПУт...};
Сп,т = ^УС ПЖ - П [к, т, Ь.. .п], NУС ПУт - П [к, т, Ь...п]...}.
А¿,у - множество, характеризующее состояние УС ПУ на /-м шаге моделирования в у'-м эксперименте; Спт - корреспондирующие УС ПУп и УС ПУш на /-м шаге моделирования в у'-м эксперименте с принадлежащими им признаками; №уС пу - номер УС ПУ.
Таким образом, в результате моделирования получены статистически устойчивые данные о состоянии УС ПУ, УС ССОП, времени проявления признаков.
Выводы:
1. Предложен новый вариант использования радиосредств для условий с высокой вероятностью выхода из строя элементов интегрированной системы связи, который хорошо согласуется с общемировой тенденцией использования средств радиосвязи;
2. Сформулированная гипотеза о том, что в районе размещения элементов обслуживаемой СУ находится ССОП, состав, структура, и алгоритм функционирования, которой позволяют с заданной вероятностью обеспечить управление любым 1-ым радиосредством с любого j-го пункта управления, доказана.
45
t
t
t
t
t
t
t
г
г
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 1 Список литературы
1. Способ моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи, разнородных, в том числе антагонистических, систем управления Бречко А.А., Бухарин В.В., Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Львова Н.В., Стародубцев П.Ю. Патент на изобретение RU 2655466 C1, 28.05.2018. Заявка № 2017127332 от 31.07.2017.
2. Программная модель процесса дистанционного управления радиосредств узлов связи (пунктов управления) корпоративной сети по каналам (трактам) интегрированной транспортной сети Бобовкин А.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023663144 от 20.06.2023
3. Модель интегрированной транспортной сети связи Бобовкин А.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024611741 от 24.01.2024
4. Графовые алгоритмы. Практическая реализация на платформах Apache Spark и Neo4j. / пер. с англ. В. С. Яценкова. М.: ДМК Пресс, 2020. 258 с.
Бобовкин Антон Александрович, адъюнкт, _flam23k@,gmail.com Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи
A MODEL OF THE PROCESS OF MANIFESTATION OF SIGNS OF STRUCTURAL ELEMENTS OF INFORMATION AND TELECOMMUNICATION SYSTEMS IN REMOTE
CONTROL OF RADIO FACILITIES OF COMMUNICATION NODES OF CONTROL POINTS ALONG CHANNELS (PATHS) OF AN INTEGRATED TRANSPORT NETWORK
A.A. Bobovkin
In the developed model, a new variant of the use of radio equipment is proposed for conditions with a high probability of failure of elements of an integrated communication system, which is in good agreement with the global trend in the use of radio communications. The formulated hypothesis that in the area of the elements of the serviced control system there is a public communication system, composition, structure, and algorithm of functioning, which allows with a given probability to provide control of any i-th radio facility from any j-th control point, is proved.
Key words: control system, remote control, control points, information and telecommunication system.
Bobovkin Anton Alexandrovich, adjunct, flam23k@,gmail.com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
