ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ЖИВУЧЕСТИ И НАДЕЖНОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

В.А. Дросс

кандидат технических наук

А.Н. Копытин О.В. Яровикова

Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого

ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ЖИВУЧЕСТИ И НАДЕЖНОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

АННОТАЦИЯ. В статье рассматривается модель функционирования оптической транспортной сети связи специального назначения, описываемая функциональной зависимостью надежности и живучести, характеризующих ее работоспособность в условиях воздействия преднамеренных и непреднамеренных факторов. Предложены мероприятия по повышению показателей надежности и живучести ОТСС СН.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: надежность и живучесть сети, оптическая транспортная сеть, система управления сетью, воздействующие факторы, методы оценки живучести сети.

Надежность и живучесть являются одними из основных свойств, котором должна удовлетворять оптическая транспортная сеть связи специального назначения (ОТСС СН). Устойчивая работа ОТСС СН во многом определяется качеством функционирования ее системы технологического управления (СТУ). При рассмотрении СТУ ОТСС СН под объектом управления понимается техническое оборудование (сетевые элементы ОТСС СН), обеспечивающее передачу, распределение и резервирование разнородного трафика.

Современные системы управления строятся на основе аппаратно-программных средств и комплексов, позволяющих автоматизировать процесс управления, работают в масштабе реального времени, что позволяет своевременно предотвращать возникновение аварийных ситуаций, неисправностей и сбоев в ОТСС СН.

Устойчивость ОТСС СН к воздействию внутренних и внешних факторов характеризуется составляющими: живучестью, надежностью, помехоустойчивостью, помехозащищенностью [2].

К непреднамеренным воздействиям на ОТСС СН можно отнести: ошибки операторов узлов свя-

зи, непреднамеренные помехи (от радио средств своего узла), природные явления, техногенные, физико-географические и другие негативные факторы, приводящие к нарушению штатного состояния и функционирования сети, однако изначально не имеющие цели нарушить ее работу.

К преднамеренным воздействиям относятся факторы со стороны вероятного противника (ВП), имеющие целью нарушение информационного обмена в сети. На элементы ОТСС СН можно воздействовать различными средствами, к которым относятся: радиоэлектронные средства, информационные, огневые средства, высокоточные виды оружия, разведывательно-ударные комплексы с обычными и ядерными средствами поражения.

Общее понятие живучесть сети характеризует способность сети функционировать в условиях преднамеренного и непреднамеренного воздействия с сохранением в минимальном объеме своих возможностей по обеспечению связи [1, 5]. Понятие надежность характеризует внутреннее свойство технического объекта сохранять свои параметры в определенных пределах в заданных условиях функционирования [3, 5].

МЕАП ОБ СОММИШСЛАОМ Е((и ШМЕОТ. Ъй. 2 (142). 2018

В [1] рассмотрены методы расчета живучести, классифицируемые на точные и приближенные. Практическое применение того или иного метода определяется постановкой задачи, имеющимися средствами автоматизации расчетов, точностью исходных данных, размерностью ОТСС СН.

Функционирование ОТСС СН напрямую зависит от указанных выше свойств, поэтому модель надежности и живучести ОТСС СН можно представить функционалом М°ТСС СН = F(G, Н), где G — характеризует свойство живучести ОТСС СН; Н — характеризует свойство надежности ОТСС СН.

В [3, 4, 6] рассмотрены критерии, показатели и методы расчета и повышения надежности различных технических объектов, элементов сетей связи, систем управления, методы анализа и синтеза технических средств по критериям надежности, методы определения оптимальной надежности. Качество функционирования ОТСС СН во многом зависит от функционирования СТУ. Оценить живучесть СТУ ОТСС СН можно вероятностью ее выживания, под которой будем понимать способность СТУ сохранять основные свойства, характеризующие функционирование системы при воздействии на нее внешних поражающих факторов преднамеренного и непреднамеренного характера [1, 2]

(

р&Тс)=

СТУ

где рпф (}) — вероятность j-го поражающего фактора на СТУ ОТСС СН в течение времени £ рпов () — вероятность того, что г'-й элемент СТУ ОТСС СН будет поврежден в результате 1-го воздействия.

При проведении различных операций или боевых действий воздействие ряда внешних факторов на ОТСС СН может осуществляться одновременно. Поэтому ОТСС СН должна быть устойчива к их совместному воздействию.

При оценке живучести ОТСС СН необходимо учесть живучесть СТУ ОТСС СН, поскольку потеря управления сетью может привести к выходу из строя как ее фрагмента, так и саму сеть в целом. Оценка живучести ОТСС СН производят по вероятности ее выживания. Исходя из вышесказанного, вероятность выживания ОТСС СН при наличии I воздействий вероятного про-

1 -П РЙфС ) . 1=1

П Рпов,. ({X

г=1

тивника в течение времени t может быть оценена в соответствии с выражением

рОТжСС СН^)=ПрСЬТУ С ) • ШОТС ссн^ ).

г=1 1=1

В [1] для оценки живучести ОТСС СН предлагается использовать аналитический метод двудольных графов.

В формуле (1) не учитывается взаимосвязь элементов объекта воздействия. Поэтому в ряде случаев выход из строя незначительного количества элементов, в определенном их сочетании, может привести к переходу в неработоспособное состояние всей системы, в то время как выход из строя большого количества элементов в другом сочетании оставит объект (систему) работоспособным.

При оценке живучести ОТСС СН необходимо учесть ряд факторов, влияющих на значение вероятности выживания: действия операторов узлов связи, структура ОТСС СН, степень защиты ОТСС СН, состояние элементов ОТСС СН, взаимное удаление элементов ОТСС СН, расстояния от свершения воздействующего поражающего фактора, характеристика поражающего действия каждого воздействующего фактора.

В [5] критерием оценки живучести ОТСС СН является выражение, СН^) > р^С ^),

ОТСС СН

где рвыж ^) — требуемая вероятность выживания ОТСС СН, рОшС СН^) задается, исходя из обеспечения требуемого качества управления ОТСС СН в данной обстановке. Как показывает опыт войн и военных конфликтов последнего времени как в нашей стране, так и за рубежом традиционно интенсивно используются средства огневого воздействия с обычными и ядерными средствами поражения, радиоэлектронного подавления. В то же время получают распространение компьютерные атаки, вирусы, программные и аппаратные закладки, которые с переходом к аппаратно-программному принципу построения средств и комплексов связи и управления по степени воздействия могут выйти на первый план. Поэтому при использовании вероятным противником огневого воздействия k боеприпасов с ядерными и высокоточными средствами поражения вероятность выживания ОТСС СН составляет

рОТСС СН

= П-Рб, • Рд] (1 -ехр(-р2Ц)1е]

}=1

где рб — вероятность применения данного бое-припаса по ОТСС СН, 0 < рб < 1; рд — вероятность доставки боеприпаса до ОТСС СН с учетом технической надежности пуска-полета средства доставки и преодоления им различного рода противодействий; Ц — радиус поражения воздействующего фактора; Е} — вероятное отклонение центра взрыва боеприпаса от центра цели; р = 0,477 — постоянная нормального закона.

Средствами компьютерной разведки может быть получен несанкционированный доступ (НСД) к закрытой управляющей информации СТУ ОТСС СН через сетевые элементы (волоконно-оптический кабель, оптические разъединители, микросхемы оборудования). С использованием данных, полученных средствами компьютерной разведки, а также доступа к каналу управления, к программному обеспечению СТУ возможно внедрение вирусов, программных закладок, навязывание ложных режимов работы средствам связи, выявление принципов работы СТУ и нарушение функционирования как отдельных элементов ОТСС СН, так и системы связи в целом. Вероятность НСД ВП к ресурсам СТУ ОТСС СН

РНСД = 1

п р р

11 зи,- зи^ i еп^ ет

где Р зи — вероятность успешной защиты информационных ресурсов /-ого элемента СТУ при осуществлении попытки НСД; Рзи — вероятность защиты информационных ресурсов £-ого элемента СТУ.

При использовании ВП Ь информационных воздействий на СТУ вероятность выживания

,СТУ

КНСД

П (1 - Р

/=1

НСД,-

где Р НСд — вероятность НСД /-ого информационного воздействия вероятного противника.

Оценку надежности СТУ ОТСС СН производят по показателям, характеризующим безотказность системы и ее ремонтопригодность: коэффициент готовности Кг и коэффициент простоя Кп [3, 4, 6].

СТУ ОТСС СН может находиться в трех состояниях, определяющих надежность функци-

онирования: работоспособном, неработоспособном и неисправном, но работоспособном. Рассматривая такой подход, можно определить вероятность работоспособного, неработоспособного и неисправного, но работоспособного состояний СТУ ОТСС СН с помощью марковского процесса, на основе которого производился расчет надежности в [4]. При функционировании ОТСС СН в экстремальных условиях длительность цикла управления 9 СТУ будет не постоянной.

Введем следующие обозначения: а — интенсивность отказов; в — интенсивность восстановления; Рр — вероятность безотказной работы подсистемы СТУ ОТСС СН; Рн — вероятность неработоспособного состояния подсистемы СТУ ОТСС СН; Рнр — вероятность неисправного, но работоспособного состояния подсистемы СТУ ОТСС СН. Подсистемы СТУ ОТСС СН будут сохранять работоспособное состояние при условии, что а ^ в, соответственно, учитывая, что Рр + Рн + Рнр = 1; Рр + Рнр = К, Рн = Кп, в = = 1/Тв, где Тв — среднее время восстановления; Тп = Тв +9, где Тп — среднее время простоя; Кг — коэффициент готовности подсистемы СТУ ОТСС СН; Кп — коэффициент простоя подсистемы СТУ ОТСС СН, определяем вероятности состояний подсистемы СТУ ОТСС СН.

Рр = 1/(1 + аТп), Рн = Кп = аТв/(1 + аТп),

Рнр = а9/(1 + аТп).

СТУ ОТСС СН состоит из подсистем, входящих в аппаратный и программный комплекс. Поэтому вероятность безотказной работы СТУ ОТСС СН можно определить

РрСТУ=П<к ПКГПк, /=1 }=1 }

где I = 8; т = 6; К.АК — коэффициент готовности 1 /

подсистемы аппаратного комплекса СТУ ОТСС ПК

СН; Кг — коэффициент готовности подси-

}

стемы программного комплекса СТУ ОТСС СН.

Таким образом, модель надежности и живучести ОТСС СН может быть представлена в виде

М

ОТСССН

=F (р

ОТСССН СТУ выж , рр

Таким образом, в процессе функционирования ОТСС СН на нее воздействуют различные деструктивные факторы преднамеренного и непреднамеренного характера, поэтому при оцен-

MEANS OF COMMUNICATION EQUIPMENT. Iss. 2 (142). 2018

ке устойчивости ОТСС СН к их воздействию особое внимание уделено таким свойствам сети, как живучесть и надежность. Живучесть сети можно оценить вероятностью ее выживания,

надежность сети — вероятностью ее безотказной работы, которые позволяют учесть характер функционирования ОТСС СН в условиях деструктивного воздействия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дудник Б.Я. Надежность и живучесть систем связи /Под ред. Б. Я. Дудника. — М.: Радио и связь, 1984. — 216 с.

2. Ермишян А.Г. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях, соединениях. Учебник. Часть 1. СПБ.: ВАС, 2005-740 с.СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 704 с.

3. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 704 с.

4. Суторихин Н.Б., Буров П.Н. Методы определения оптимальной надежности элементов сетей связи /Под ред. Н. Б. Суторихина. — М.: Связь, 1979. — 104 с.

5. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях и соединениях. Учебник. Часть 2. СПб: ВАС, 2007. 540 с.

6. Misra K.B. On optimal reliability design: A review, SistemScience, 12, 5-30, 1986.

А.Г. Ермишян

доктор военных наук, ОАО «СУПЕРТЕЛ»

Г.В. Сызранцев

доктор военных наук, ОАО «СУПЕРТЕЛ»

Д.Е. Пузанов

ФГБУ «Центр МИР ИТ»

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К АСУС

АННОТАЦИЯ. Статья является продолжение ряда статей по теоретическим основам построения автоматизированных систем управления связью. В статье представлены общие требования к средствам связи, системе управления связью и ее элементам, требования к обеспечения систему управления связью и ее элементов, даны интервальные значения вероятностных показателей качества функционирования автоматизированной системы управления связью по шкале желательности Харрингтона.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: управление связью, система управления связью, элемент системы управления связью, требования к системе управления связью, шкала желательности Харрингтона.

Управление связью должно обеспечивать успешное выполнение задач по связи в установленные сроки, любых условиях обстановки с главной целью — повышение результативности управления государственного, ведомственного, группировкой, организацией и др. Для этого АСУС и ее элементы — органы, пункты, объекты и средства (техника) управления должны на основе применения новых информационных технологий и систем обеспечивать выполнение, главным образом, следующих общих требований к ее оперативно-тактическому облику:

— полную (комплексную) автоматизацию — требуемую степень автоматизации выполнения функций управления связью во всех видах правления и уровнях его иерархии (80 %);

— соответствие организационным структурам систем связи и АСУ;

— высокую готовность к применению, устойчивость, непрерывность, скрытость и территориальный размах;

— требуемую оперативность функционирования, позволяющую управлять связью в режиме реального времени или близком к нему;

— эффективное функционирование в АСУ;

— централизованное (с различной степенью) автоматизированное управление штатными и приданными силами и средствами связи;

— своевременный автоматизированный информационный обмен между элементами, входящими в ее состав, и с сопрягаемыми объектами других систем.

В виду особой важности необходимо выделить общие требования к средствам управления связью. К ним главным образом относятся:

— высокая скорость передачи и приема сообщений (информации), ввода информации, ее обработки и выдачи результатов в удобной для восприятия должностными лицами по связи форме;

— необходимая точность выдаваемых результатов;

— высокая надежность работы всего комплекса технических средств и каждого средства в отдельности;

— надежность сохранения и сокрытия (защиты) информации во всех элементах АСУС;

— широкие возможности по накоплению необходимой информации;

— построение комплексов технических средств на типовых унифицированных элементах, учитывающих, однако, необходимую специфику связной работы;

— высокая надежность связи между элементами АСУС и между ними и сопрягаемыми объектами других систем;