CC BY
101
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ ПРИ НЕОПРЕДЕ ЛЕННОСТИ ЗАДАЧ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО
ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
ESTIMATION QUALITY OF FUNCTIONING OF TELECOMMUNICATION SYSTEM ON THE BASIS OF DECOMPOSITION AT UNCERTAINTY OF TASKS FUNCTIONING OF CONDITIONS OF POTENTIAL COUNTERACTION
Показан методический подход к оценке функционирования телекоммуникационной системы в условиях неопределённости задач функционирования на основе методов нечётких множеств.
The methodical approach to an estimation of functioning of telecommunication system in conditions of uncertainty of tasks of functioning is shown on the basis of methods of indistinct sets.
Современные информационно-телекоммуникационные системы характеризуются многообразием задач, решаемых в ходе их функционирования. При этом имеется высокая степень априорной неопределённости характера их функционирования, которое в значительной степени зависит от уровня и качества потенциального внешнего противодействия. Наличие такого противодействия приводит к необходимости учёта априорной неопределённости при формулировке целей функционирования и построения соответствующих показателей качества функционирования системы в целом.
При оценке эффективности функционирования уже существующих телекоммуникационных систем (ТКС) исследователь опирается на известную структуру системы информационного обмена (СИО), распределение ресурсов и имеющиеся требования к отдельным техническим характеристикам системы и её отдельных подсистем. С учётом особенностей целей и задач функционирования также предварительно определяется характер систем противодействия (угроз ) и особенности их технической реализации.
Известны также технические решения, реализованные на физическом и канальном уровнях, методы модуляции, коммутации, маршрутизации и др.
На основании указанных выше исходных данных формируется перечень показателей качества (ПК) и требования к ним [1]. Задача построения системы показателей качества (СПК) в условиях потенциального противодействия и обусловленного этим неопределённого характера функционирования системы может быть решена методами теории функциональной и параметрической декомпозиции и нечётких множеств [1, 2].
Применение методов декомпозиции позволяет снизить размерность решаемой задачи анализа исследуемой ТКС.
Использование методов декомпозиции связано с необходимостью функциональ-ного описания информационных процессов в ТКС в условиях противодействия угрозам их информационной безопасности. Такое описание можно получить в рамках методологии функционального моделирования. Функциональная модель представляет собой
систему выполняемых предметных функций, отражающих свои взаимоотношения через информацию о системе.
Суть функционального моделирования состоит в декомпозиции предметной целевой функции и её последовательной детализации, начиная с общего описания. Это, в свою очередь, позволяет выделить и специфицировать отдельные функции и их логические связи. Результатом такой детализации является иерархическая структура функционального описания исследуемого объекта [2].
Возможность функционального представления целевой функции информационных процессов в ТКС в условиях противодействия основывается на функциональном содержании параметров.
В свою очередь, допустимость функционального представления предполагает наличие множества частных процедур, последовательная реализация которых и составляет целевую функцию [2, 3]. Связи между процедурами вытекают из особенностей информационной процессов в ТКС [2].
Аналогичные рассуждения возможны в отношении всех частных функций, входящих в функциональную декомпозиционную структуру информационных процессов в ТКС.
Таким образом, функциональная модель ТКС в условиях противодействия является структурированным изображением взаимосвязи функций в рассматриваемой предметной области. Подобная модель является результатом декомпозиции целевой предметной функции на согласованные функции следующего уровня детализации вплоть до получения элементарных функций, не поддающихся дальнейшей декомпозиции.
Отсюда вытекает, что глобальная система показателей качества (ГСПК), в целом соответствующая ТКС, также может быть заменена эквивалентными локальными ПК.
Такая замена достигается путём поэтапной декомпозиции. При этом могут быть использованы факторизация, параметрическая и структурная декомпозиции. Метод факторизации позволяет разделить ГСПК на независимые локальные системы ПК (например, в целях более детального анализа отдельных подсистем или входящих в их состав технических средств). Параметрическая и структурная декомпозиции позволяют реализовать разбиение ГСПК на взаимосвязанные системы локальных ПК [1 ].
В силу сложности современных ТКС в процессе декомпозиции необходимо вводить различные ограничения, так как декомпозиция учитывает иерархическую зависимость отдельных подсистем. При этом используются методы параметрической и структурной декомпозиции.
Первичной является функциональная декомпозиция, так как взаимосвязь между процессами в анализируемой ТКС первична по отношению к взаимосвязи между соответствующими показателями качества: структура локальных СПК зависит от того, каким образом функционально декомпозируема сама ТКС.
Основная задача функционирования (ОЗФ), или же целевая функция системы, может корректироваться на различных этапах анализа функционирования ТКС. При этом системы локальных ПК, объединяемые в ГСПК, должны адекватно описывать ОЗФ на каждом этапе декомпозиции и соответствующего анализа функционирования системы [1].
Согласно [1], задачу декомпозиции можно представить в виде определения подзадач У;, на которые можно разложить ОЗФ W{Y} анализируемой ТКС, определения их содержания и взаимосвязи между ними, при условии, что множество ограничений х, налагаемых на эти подзадачи, принадлежит множеству допустимых значений X:
Wхе X {У} = W хе X {У = Я(У0}, 1 = 1, I, (1)
где ЩУО — функция взаимосвязи между подзадачами.
Основная система показателей качества (ГСПК), которая определяется ОЗФ системы, на практике формируется исходя из требований владельца системы. Локальные подзадачи, на которые осуществляется декомпозиция ОЗФ, описываются локальными ПК, с учётом конкретных технических характеристик подсистем и используемых в них технических средств (например, радиотехнических устройств).
Тогда формализация процесса декомпозиции ГСПК анализируемой системы на иерархические совокупности локальных систем ПК осуществляется следующим образом.
Запишем ГСПК в виде
Уткс (к) = ^(и(к); Ц (к);...; У, (к)), (2)
где Уі(к), У2(к),... Уі^(к) — векторные локальные ПК на к-м этапе декомпозиции ТКС;
ЦТКС (к) = [Уі (хт (к ));.. У. (хт (к));... ;У, (хт (к ))]Т;
Кі (У (к)) > 0 — определяет ограничения, накладываемые на локальные ПК с учётом неопределённости процесса функционирования системы при потенциальном противодействии;
Уі (к) = Т..(У (к)) — показывает отношения взаимосвязи между і и ] локальными ПК.
Индекс Т учитывает маршрутизацию системы.
ГСПК системы представляет собой вектор, зависящий от локальных показателей качества. Между локальными показателями качества существуют сложные взаимосвязи, которые должны учитываться при осуществлении декомпозиции системы в интересах оценки качества функционирования ТКС.
Применяя метод параметрической декомпозиции, можно глобальную систему показателей качества разбить на пары взаимосвязанных локальных ПК. Для этого ПК некоторого процесса фиксируются по отношению к другому процессу. В одном процессе ПК считается фиксированным, в то время как другой ПК может изменяться до своего оптимального значения с учётом принятых допущений и критериев оптимальности. Тогда на км этапе декомпозиции можно полагать, что для основного процесса (например, процесса информационного обмена), глобальная система ПК определяется как
У осн (к) = У осн {[ У і* (к), У 2 (к)] и Уосн [ У і (к), У 2* (к){ У і (к)} (3)
при условии:
" {(Уі (к), У2 (к)) є У ОСН (к)} $ (У2 (к)}: У2 (к) є У осн (к))
У2 (к) с Уі (к).
Потенциальное внешнее противодействие, оказываемое на функционирующую телекоммуникационную систему, вносит неопределённость в реализацию основной задачи функционирования (целевой функции). Уровень неопределённости задач функционирования в значительной степени будет определяться априорно неизвестным характером угроз, реализуемых противодействующей стороной (характером и видом информационного конфликта). Учёт такой неопределённости может быть сделан на основе методов теории нечётких множеств.
Пусть имеется множество V каналов внешнего деструктивного воздействия на анализируемую систему:
V (к) = {уі (к), У2 (к), .,у8 (к)}. (4)
На каждом этапе к оценивания процессов функционирования системы
У(к)=У{(уі(к), у2(к),..., уп(к)}, где п описывает множество процессов, реализуемых сис-
темой, можно задать нечёткое соответствие
Г (к) = (V (к), У (к), Б (к)), (5)
где Б (к) — нечёткое множество, отображающее V (к)хУ (к).
Нечёткое множество может быть задано через описание его функций принадлежности ^ (х), ^ е (0, 1).
Определение численных значений функции принадлежности т может быть реализовано на представлении нечётких интервалов в виде упорядоченных совокупностей а-уровней [4]. Для этого определяется объём выборки М, характеризующий количество анализируемых параметров, единичный интервал делится на М отрезков равной длины. Например, при М=10 формируется множество Б=[1; 0,8; 0,7; 0,1]. Выбор элемента а из Б характеризует границу принадлежности и называется а-уровнем. Процедура а -уровней сможет быть использована для любой формы функции принадлежности и детально описана в [4].
Таким образом, на основании описанного выше подхода к анализу эффективности функционирования телекоммуникационных систем представляется возможным построить на основе метода декомпозиции систему показателей качества, описывающих поведение системы в условиях неопределённости, вызванных внешними деструктивными воздействиями. На основе декомпозиции системы с учётом известных особенностей ее технического построения и существующих ограничений анализ отдельных подсистем возможен методами теории нечётких множеств с использованием процедур а-уровней.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ненадович Д.М. Методологические аспекты экспертизы телекоммуникационных проектов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2008. — 280 с.
2. Бокова О.И. Оптимальное управление безопасностью территориальных сегментов информационно-телекоммуникационных систем: монография. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2006. — 153 с.
3. 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.
4. Душкин А. В. Согласование количественных и качественных признаков распознавания угроз безопасности информационным телекоммуникационным системам / Телекоммуникации. — 2008. — №11. — С. 34—38.
