Основные теоретические и прикладные проблемы технической основы системы управления специального назначения и основные направления создания инфокоммуникационной системы специального назначения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Основные теоретические и прикладные проблемы технической основы системы управления специального назначения и основные направления создания инфокоммуникационной системы специального назначения

В настоящее время в связи с широким распространением и внедрением готовых программнотехнических решений, реализованный в основном в телекоммуникационных технологиях, принятый в сети Internet, в которой реализуется целый ряд стандартных протоколов и алгоритмов управления, интерес, как в научном плане, так и в практической плоскости, к этой тематике практически иссяк, не смотря на появления новых телекоммуникационных технологий построения телекоммуникационных сетей. В связи с практически полной открытостью сети Internet, решения по управлению, принятые и стандартизованные в ней, не всегда приемлемы для телекоммуникационных сетей ведомственных и корпоративных систем связи (или другого специального назначения) в плане обеспечения требований по информационной безопасности и недостаточно эффективны для них. Появление такого нового направления как создание и развертывание телекоммуникационных сетей в соответствии с концепцией NGN, для которых до настоящего времени не существует устоявшихся представлений о том, как же вообще требуется организовать управление ими, также диктует необходимость выявления проблем и отыскания путей их решения в условиях, когда в составе телекоммуникационной сети имеется целый ряд разнородных подсетей. Рассмотрение и исследование вопросов организации эффективного управления современными инфокоммуникационными системами, с учетом последних достижений в области управления сложными системами и технологий управления сетями, повы1шенных требований по устойчивости и информационной безопасности является не просто актуальным, а весьма востребованным. В соответствие с этим представлены материалы!, позволяющие в определенной мере восполнить пробел в освещении проблем и основных способов их разрешения в области организации управления современными инфокоммуникационными системами, создаваемыми из различных систем и сетей связи.

Ключевые слова: система управления, информационное взаимодействие, система связи, инфокоммуникационная система, алгоритм.

Легков К.Е.,

Зам. начальника кафедры технологий и средств технического обеспечения и эксплуатации автоматизированных систем управления (войсками) Военно-космической академии им. АФ. Можайского, к.т.н, consll@mail.iv

Анализ существующей технической основы системы управления показывает, что на сегодняшний день она не в полной мере удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям по обеспечению единого централизованного руководства всеми разновидовыми и разноведомственными силами, в мирное время (в том числе, при проведении специальных операций и действиях в чрезвычайных ситуациях) а так же при переводе сил с мирного на военное положение, в военное время.

Основные недостатки:

— существующие автоматизированные системы (АС) и автоматизированные системы управления (АСУ) разновидовьх и разноведомственных сил специального назначения ориен-

тированы на поддержку управления только силами, в интересах которых они функционируют. Используют ресурсы связи монопольно в интересах каждого из обеспечиваемых органов управления;

— существующие и создаваемые АС и АСУ, как правило, не поддерживают информационно-технического сопряжения между собой и с комплексами средств автоматизации (КСА) высшего звена управления (ВЗУ);

— не обеспечивается быстрая реконфигурация технической основы системы управления в соответствии с изменениями в организационно-штатной структуре органов управления в мирное и военное время, особенно в оперативном звене управления. Это существенно усложняет развертывание системы управления силами и увеличивает время ее перевода с мирного на военное положение в условиях резкого обострения обстановки или внезапной агрессии противника;

— в штабах и на пунктах управления не обеспечиваются автоматизированные сбор, обобщение, распределение и своевременное

доведение данных обстановки;

— возможности автоматизированного информационного взаимодействия между органами управления формирований различной ведомственной принадлежности в ходе принятия (уточнения) решения, определения и постановки задач силам, разработки документов не обеспечивают своевременное принятие эффективных решений;

— средства автоматизации (системы, комплексы) управления силами специального назначения используются разрозненно и информационное взаимодействие между ними практически отсутствует;

— управление частями и подразделениями осуществляется, как правило, без использования автоматизированных средств обмена информацией с использованием неавтоматизированных средств управления;

— доведение приказов (команд, сигналов) боевого управления с вышестоящих пунктов управления до нижестоящих осуществляется неавтоматизированным способом;

— автоматизированный обмен информа-

цией между средствами разведки, управления и поражения оперативного и тактического звеньев практически отсутствует, что ориентировочно на 25-30 % снижает степень реализации боевых возможностей сил специального назначения;

— инфокоммуникационное взаимодействие не унифицировано не только в масштабах сил специального назначения, но зачастую даже в пределах одного звена управления.

Как составная часть технической основы системы управления система связи сил специального назначения не соответствует современным условиям и сдерживает внедрение современных инфокоммуникационных технологий.

С другой стороны, каждая существующая АС и АСУ, как правило, имеет свою систему обмена данными и использует выделенные ресурсы связи только в собственных интересах. Продолжение такой политики приведет к тому, что переход на высокоскоростные цифровые каналы связи не даст существенного приращения в эффективности использования ресурсов связи и, соответственно, повышении эффективности системы управления, а также не обеспечит совокупное снижение стоимости аренды канальных ресурсов.

В ожидаемых условиях ведения боевых действий устойчивость существующей системы связи является недостаточной, что обусловлено:

— низкой помехозащищенностью радиоканалов различных диапазонов в условиях радиоэлектронного поражения;

— жестким закреплением каналов за направлениями связи;

— высокой подверженностью кабельных линий связи поражающим факторам ядерного оружия (особенно электромагнитное излучение);

— невозможностью организации обходных направлений с помощью сохранившихся после воздействия узлов и каналов связи, а также использования связных ресурсов узлов связи в интересах смежных пунктов управления.

Оценки устойчивости системы связи и предложения по способам ее повышения при переходе на цифровые коммуникационные технологии, в том числе на аренду виртуальных каналов у операторов связи ЕСЭ РФ, отсутствуют.

В настоящее время фактически отсутствует единый взгляд на облик (архитектуру) технической основы системы управления и ее элементов. Более того, руководящие нормативные документы, определяющие требования к перспективным средствам управления, в значительной степени противоречивы. Отсутствуют докумен-

ты, регламентирующие оперативное и функциональное взаимодействие различных АС и АСУ в различных условиях обстановки.

Таким образом, техническая основа системы управления не в полной мере соответствует предъявляемым к ней современным требованиям по тактико-техническим (включая вероятностно-временные) характеристикам, в том числе по возможностям интеграции процессов управления силами специального назначения, пропускной способности, разведзащищенности, устойчивости и мобильности, возможностям информационного взаимодействия. Она не обеспечивает не только эффективную поддержку совместного применения разновидовых и разнородных сил и средств в совместных операциях, но и осуществление повседневной деятельности.

В значительной степени такое состояние технической основы системы управления обусловлено ориентацией на устаревшие технологии и подходы в области инфокоммуникацион-ных технологий.

Традиционный подход к построению технической основы системы управления (СУ) на базе АС и АСУ различного назначения ориентирован на создание автономных "островков автоматизации", автоматизирующих ограниченный набор регламентированных процессов (функций) управления на основе использования жестко детерминированных алгоритмов обработки данных, при этом:

— под каждую АСУ, как правило, создается собственная система обмена данными, ос-

нованная на специализированных протоколах обмена;

— каждая АСУ имеет собственные частные решения по информационному взаимодействию внутри АСУ;

— каждая АСУ оперирует собственными структурами данных, жестко завязанными на приложения конкретной АСУ;

— собственные решения по обмену данными и информационному взаимодействию, а также собственные данные делают практически невозможным полноценное взаимодействие между различными АСУ.

АСУ охватывают некоторые процессы управления в одной из областей деятельности по нескольким уровням управления. В предельном случае для полной связности N систем необходимо специфицировать и реализовать

N * ^ - 1 )/2 шлюзов (рис. 1). Таким образом, мы имеем квадратичный рост сложности АСУ сил специального назначения при включении в ее состав новых систем. Полная связность, во многих случаях, является избыточной, но это ненамного упрощает задачу.

Фактически, должностные лица органов управления становятся заложниками таких систем, они не имеют доступа к первичным данным и зачастую не могут организовать информационное взаимодействие и совместное использование информации от различных систем. Это связано с тем, что архитектура АСУ разрабатывается на принципе автономности, что создает барьеры на пути информационных потоков, связанных с взаимодействием должностных лиц

Рис. 1. Модель взаимодействия на базе АСУ

— пользователей различных систем, как в повседневной деятельности, так и при ведении боевых действий. В частности, "стволовая" архитектура АСУ делает практически невозможным полноценное горизонтальное взаимодействие.

Данные, циркулирующие в АСУ, предназначены для органов управления определенного звена и определенного круга должностных лиц (ДЛ), а также решения задач по предназначению конкретной АСУ. Очевидно, что при таком подходе, на фоне дублирования информации в различных АСУ, порождаются информационные, организационные, функциональные и технические барьеры, которые препятствуют эффективному использованию совокупности АСУ в интересах повышения эффективности СУ в целом.

Таким образом, техническая основа СУ построенная на основе АСУ, не может обеспечить полносвязное взаимодействие на всех уровнях управления, гибко подстраиваться под изменения структуры сил специального назначения, а тем более под структуру разновидовых группировок, не может охватить все разнообразие задач подготовки и применения сил в различных условиях обстановки.

Развитие инфокоммуникационных технологий формирует новые информационные возможности и концепции их применения, при этом изменяется также и природа самих технологий и возрастает скорость самих изменений. Природа изменений, в сочетании с высокой скоростью изменений и очень высокой ценой ошибок, затрагивающих вопросы обороноспособности, создает комплекс сложных проблем, связанный с применением "разрушительных новшеств". Это значит, что их применение может быть малоэффективным, если оно не сопровождается одновременными изменениями в доктрине, концепциях ведения боевых действий и управления силами, подготовки и обучения личного состава.

Тем не менее, традиционный подход к построению технической основы СУ фактически исчерпал возможности повышения эффективности системы управления. Сохранение этого подхода, при одновременном качественном росте объемов информации, делает практически недостижимым обеспечение "прозрачности" информационного взаимодействия между всеми ДЛ и/или приложениями различных АСУ.

АСУ, обеспечивая существенное повышение эффективности некоторых процессов управления, не могут интегрально существенно улучшить эффективность системы управления в целом, а поэтому в будущем традиционная архитектура АСУ должна применяться только для автоматизации наиболее критичных, жестко

определенных процессов и процессов реального времени. Это не означает, что не должны разрабатываться функциональные системы, реализующие широкий спектр информационных и расчетных задач, но они должны применяться в архитектуре, отличной от архитектуры традиционных АСУ, и должны работать не с собственными информационными ресурсами, а с информационными ресурсами, доступными во всей системе управления.

Таким образом, дальнейшее повышение эффективности системы управления может быть обеспечено не в рамках продолжения создания традиционных АСУ и постоянных совещаний по вопросам информационно-технического сопряжения, а в рамках изменения подхода к автоматизации и информации.

Вторая существенная проблема связана с невозможностью, в рамках существующей архитектуры технической основы СУ, адекватно использовать ресурсы связи. Необходимо создать сетевую инфраструктуру, которая обеспечит:

— эффективное использование всех доступных ресурсов связи;

— быструю адаптацию в условиях разрушающих воздействий, компенсируя низкую устойчивость системы связи;

— необходимый уровень защиты информации при передаче ее по любым каналам связи и транспортным сетям;

— предоставление всем системам возможности использования унифицированного набора сетевых услуг;

— возможность единого адресования объектов и субъектов в масштабах.

Силы специального назначения для достижения превосходства в принятии эффективных решений должны иметь быстрый доступ к релевантной, точной и своевременной информации, возможность автоматизированной выработки и распространения знаний в устойчивом инфокоммуникационном окружении в условиях быстроменяющейся обстановки. В этом плане создание инфокоммуникационной системы специального назначения (ИКС СН) предполагает собой создание робастного (устойчивого) инфокоммуникационного окружения (сетеориентированного окружения (СО), обеспечивающего приемлемую скорость доступа к релевантной, своевременной информации, и в создании фундамента для обеспечения возможностей автоматизированной выработки и распространения знаний.

Инфокоммуникационная система специального назначения (ИКС СН) представляет собой совокупность автоматизированных цифровых сетей связи общего пользования и телеком-

муникационных сетей следующего поколения (NGN) с системами обмена и хранения данных, построенных на основе конвергентных ин-фокоммуникационных технологий, объединенных единой системой управления и обеспечивающих предоставление пользователям услуг обмена, доступа, размещения и поиска информации различных типов в единой среде межвидового (межведомственного) вертикального и горизонтального электронного взаимодействия вне зависимости от места нахождения абонентов и информации.

Одной из основных задач создания ИКС СН является резкое улучшение способности к взаимодействию, т.е. способности систем, органов управления (ОУ) или сил представлять данные, информацию, услуги и принимать их из других систем, ОУ или сил, а также использовать эти данные, информацию и услуги для эффективного совместного решения поставленных задач.

В рамках создания ИКС СН предполагается создать наращиваемое и расширяемое сетеориентированное окружение, которое обеспечит повышение эффективности действий должностных лиц (ДЛ) на всех уровнях управления на основе обеспечения полносвязности и возможности взаимодействия.

Следует отметить, что современные инфо-коммуникации оперируют интегрированным IP-трафиком от различных источников с косвенной привязкой к роду связи через параметры качества обслуживания. В отличие от этого телекоммуникации оперируют собственными типами трафика с привязкой к конкретным ресурсам связи.

При создании сетеориентированного окружения необходимо обеспечить:

— робастную техническую связность;

— управление информацией и доступ к

ней.

Первая проблема состоит в невозможности в настоящее время "бесшовно" распространять информацию по робастной, защищенной сети, охватывающей все объекты и субъекты системы управления.

Вторая проблема заключается в достижении состояния, когда адекватная потребностям конкретного ДЛ информация становится ему доступной в нужное время и в нужном контексте.

Для понимания взаимоотношения двух областей необходимо отметить, что в сетеориентированном окружении информация не должна рассматриваться как неотъемлемая часть технической инфраструктуры, так же как и принадлежащей приложениям инфраструктуры. В сетеориентированном окружении данные выталкиваются в распределенное пространство и

могут быть доступны любым авторизованным пользователям.

Чем больше охват сети, тем больше в ней может быть потенциальных пользователей. Чем ценнее информация, имеющаяся в сети, тем большее число потенциальных пользователей будут пользоваться сетью и распространять в ней информацию. Поэтому при разработке ИКС СН необходимо решить две взаимосвязанные, но существенно разные задачи:

— разработать робастную потенциально полносвязную сеть для предоставления исчерпывающего набора услуг по обмену всеми типами информации;

— обеспечить средства размещения, поиска и доступа ко всей информации, имеющейся в системе управления (СУ).

Необходимо отметить, что ценность ИКС СН для системы управления будет расти пропорционально квадрату числа пользователей. Рост числа пользователей будет зависеть не только от директивных документов, но прежде всего от качества услуг и их реальной востребованности должностными лицами ОУ В качестве примера, подтверждающего это утверждение, можно рассматривать эволюционное развитие системы обмена электронной корреспонденции.

Рост числа пользователей приведет к росту объема информации, размещенной и доступной в ИКС СН, что приведет к синергетическому росту возможностей системы управления, как показано на рис. 2.

Первым шагом на пути создания сетеориентированного окружения в СУ будет являться сопряжение существующих автоматизированных систем (АС) и автоматизированных систем управления (АСУ) с ИКС СН с целью интеграции пользователей и приложений в общую инфраструктуру обмена информацией в СУ

Сопряжение всех АСУ с ИКС СН позволяет унифицировать взаимодействие и на порядок уменьшить число шлюзов (до необходи-

мых для полносвязного взаимодействия. Поэтому появится реальная возможность перейти от автономной "стволовой" архитектуры к взаимосвязанным системам.

Однако использование механизма сопряжения с помощью шлюзов имеет существенные ограничения и должно применяться только для существующих АСУ. Ограничения заключаются в потере "прозрачности" взаимодействия и неизбежном ограничении услуг, "проходящих" через шлюз сопряжения. Ограничения могут быть вызваны как несовпадением услуг ИКС и взаимодействующей АСУ, так и возможностями шлюза.

Поэтому наиболее оптимальным является непосредственное использование услуг ИКС. Для этого вновь разрабатываемые и модернизируемые системы должны включать в свой состав средства обеспечения доступа к услугам ИКС и являться абонентскими КСА, непосредственно использующими услуги ИКС для решения прикладных задач по своему функциональному предназначению. Помимо отсутствия необходимости в разработке шлюзов, такое решение обеспечивает:

— предоставление пользователям широкого набора унифицированных инфраструктурных услуг по обмену информацией и совместному использованию данных, не зависящих от подчиненности ОУ, их принадлежности к звеньям управления и выполняемых ими задач;

— высокое качество предоставляемых услуг, так как в ИКС предполагается использовать продукты (изделия) не одного предприятия, а все лучшее, что разработано предприятиями военно-промышленного комплекса (ВПК);

— "прозрачность" взаимодействия между всеми абонентами, имеющими доступ к услугам ИКС;

— повышение эффективности совместного использования данных на основе обеспечения их глобальной видимости, доступности и понятности;

— возможность интеграции и гибкого приспособления КСА и средств автоматизации под решение задач в соответствии с конкретными составом группировки войск (сил) и условиями обстановки.

В предельном случае будет создано такое сетеориентированное окружение, в котором станет возможным "бесшовное" полносвязное взаимодействие "точка — точка" и в которое будут интегрированы все источники и потребители данных вне зависимости от их подчиненности и дислокации, станет возможным взаимодействие "многие — со многими", ограниченное только требованиями безопасности информации.

Создание инфраструктуры, в которой поддерживается адаптивная полносвязность, и совместное использование данных большого числа объектов и субъектов СУ является сложной задачей, которая в принципе не решается в рамках традиционной архитектуры технической основы СУ. Однако в технологическом плане такая задача уже решалась в коммерческих проектах, но в них предъявлялись более низкие требования к обеспечению безопасности информации и отсутствовали требования технологической независимости, существенные для СУ сил специального назначения.

Современные инфокоммуникационные технологии дают возможность рассеять "туман войны" на основе существенного расширения области распространения информации, повышения качества информации и информационного взаимодействия. Становится достижимым состояние, когда информация высокого качества может быть "прозрачно" распределена среди всех, кому она необходима для выработки совместной осведомленности, понимания обстановки и намерений противника и синхронизации действий, как показано на рис. 3.

Таким образом, можно говорить о некоторой новой оперативной концепции, основанной на достижении информационного превосходства, которое трансформируется в увеличение боевой мощи (потенциала) на основе эффективного связывания объектов и субъектов в системе управления в единое информационное пространство на театре военных действий.

Вышесказанное легко проецируется на взаимодействие сил в составе разновидовых группировок. Взаимодействие, по сути, является разрешением противоречий между централизацией и гибкостью управления, что обусловлено следующими причинами:

— необходимость во взаимодействии возникает в условиях, когда командир не имеет возможности в условиях быстро изменяющейся обстановки эффективно управлять силами вви-

Развитие во времени РИс. 2. Рост возможностей системы управления

Достижение Достижение

Достижение превосходства в слаженного

синхронизации своевременном ра тёрты ва н и и

действии сил принятии сил и их

эффективных решений обеспечения

Информационное

н ревосходство

Сетеориентированное окружение

Рис. 3. Достижение превосходства на основе сетеориентированного окружения

ду большого количества объектов управления и квадратичного числа связей между ними;

— для организации взаимодействия необходимо упорядочить отношения между органами управления, которые не находятся в отношениях подчиненности между собой, но должны совместно решать общую задачу в условиях, когда действия одного субъекта взаимодействия непосредственно отражаются на состоянии или действиях другого субъекта;

в случае горизонтального взаимодействия объекты управления, не находящиеся в отношениях подчиненности, должны самостоятельно без участия вышестоящей инстанции решать отдельные управленческие задачи.

Таким образом, взаимодействие следует рассматривать как взаимную поддержку сил и как деятельность ОУ, не находящихся между собой в отношениях подчиненности, но совместно выполняющих задачи по упорядочению и согласованию своих действий в интересах выполнения общих задач.

Для обеспечения взаимодействия инфо-коммуникационные технологии должны обеспечить возможность достижения совместной осведомленности об обстановке всех участников взаимодействия и предоставить возможность их сотрудничества, а на основе сотрудничества обеспечить синхронизацию действий.

С развитием вычислительных мощностей компьютеров, переходом на цифровые технологии коммутации пакетов с возможностью выделения "полосы пропускания по требованию" становится возможным переход к парадигме

"публикация данных до обработки". В соответствии с этой парадигмой данные от всех источников помещаются в сетеориентированное окружение, где они становятся доступными всем участникам взаимодействия вне зависимости от их дислокации и организационной подчиненности. Тем самым обеспечивается возможность перехода от традиционного информационного взаимодействия "точка — точка" к взаимодействию "многие — со многими", что обеспечит возможности достижения совместной осведомленности, сотрудничества, децентрализации центров принятия решения и, в предельном случае, самосинхронизации действий.

В современной войне очень трудно предсказать развитие обстановки, более того, очень трудно собрать информацию, необходимую для заблаговременного планирования. Будущие операции будут противоборством в адаптивности — победителем будет тот, кто более эффективно использует свои силы в соответствии с оперативной обстановкой.

Таким образом, применение инфокомму-никационных технологий должно придать перспективной системе управления следующие характеристики:

все элементы системы управления охвачены робастной сетью, которая обеспечивает обмен всеми типами информации;

войска имеют возможность совместного защищенного использования данных из многочисленных источников;

войска имеют возможность качественного информационного взаимодействия, включая

возможность сотрудничества;

войска имеют возможность выработать и поддерживать высокий уровень осведомленности обо всех видах обстановки и трансформировать его в совместное планирование;

войска имеют возможность развивать совместное понимание обстановки, включая намерения командования, и на этой основе принимать самостоятельные решения (децентрализация центров принятия решений);

войска имеют возможность самосинхронизации своих действий.

Стремительное развитие инфокоммуника-ционных технологий свидетельствует о том, что человечество вступает в новый век — век информации. Во всех сферах человеческой деятельности доступность информации, ее качество и качество информационного взаимодействия будут решающим фактором успеха. В области применения сил и средств специального назначения решающим фактором успеха становится достижение информационного преимущества. Достижение информационного преимущества возможно только тогда, когда информационные возможности, предоставляемые инфокоммуникационными технологиями, соответствуют информационным потребностям командиров и подчиненных. Применение современных инфокоммуникационных технологий в силах специального назначения должно сопровождаться соответствующими изменениями в концепции проведения боевых действий, тренировок и обучения. В век информации инновации и экспериментирование, созидание, а не приспособление будут определять развитие системы управления и успех применения технологий.

Литература

1. Риддерстрале Й., Нордстрем К. Караоке-капитализм. — СПб.: Питер, 2004. — 668 с.

2. Трушин В.В. О сущности взаимодействия войск в операции (бою) // Военная мысль, 2007. — № 4. — С. 16-18.

3. Шеремет И.В. "Сетецентрическая война": Истоки и технические аспекты // Военно-промышленный курьер, 2006. — № 7. — С. 22-24.

4. Легков К.Е. Применение сетеориентированных информационных услуг при проведении специальных операций //Сборник трудов военнонаучной конференции ВКА имА.Ф.Можайского, 2013. — С.16-21.

5. Легков К.Е. Цели и задачи создания инфоком-муникационной системы специального назначения // Актуальные проблемы информационного обеспечения деятельности Войск воздушно-космической обороны, 2013. — № 1 — С.22-30.