CC BY
7
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
УДК 004.451.25
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-278-283
ПОКАЗАТЕЛИ СВОЕВРЕМЕННОСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССА
ПЛАНИРОВАНИЯ
А.В. Мякотин, А.А. Бурлаков, Е.В. Комаров, В.А. Питенко, А.И. Муравьев
В статье определено понятие эффективности информационной поддержки процесса планирования и компьютерной системы информационной поддержки, обоснован выбор показателей их эффективности. Подробно рассмотрены два выбранных показателя: своевременность информационной поддержки процесса планирования и производительность компьютерной системы информационной поддержки. Данные показатели рассмотрены применительно к этапам процесса планирования.
Ключевые слова: процесс планирования, информационная поддержка планирования, система информационной поддержки.
Под эффективностью будем понимать степень приспособленности системы к выполнению поставленной перед ней задачи. Эффективность определяется качеством системы, характеризующимся совокупностью ее параметров, а также условиями и способами ее применения по целевому назначению [1, 2]. Поэтому под эффективностью информационной поддержки процессов планирования определим ее свойство обеспечивать своевременную и обоснованную выдачу необходимой информации при соблюдении требований по ресурсопотреблению, а под эффективностью компьютерной системы информационной поддержки (КСИП) - ее свойство осуществлять информационную поддержку процесса планирования (ИППП) и реализацию технологии для ИППП, обуславливающей эффективное планирование. Оценка эффективности ИППП и КСИП включает выбор номенклатуры показателей эффективности, определение значений этих показателей и сравнение их с базовыми.
Ввиду сложности реализации процессов ИППП полномасштабное проектирование КСИП остается в перспективе и решения по реализации ИППП и построению КСИП опробовались лишь на их аналитических и имитационных моделях, а также на действующем прототипе КСИП. Поэтому точные количественные значения основных показателей получить достаточно сложно. Однако представляется, что результаты их прогнозной оценки, а также результаты оценки показателей отдельных процессов ИППП, являются достаточными для определения пригодности решений по реализации ИППП и созданию КСИП и выявлению преимуществ использования предлагаемой компьютерной технологии по сравнению с существующими технологиями информационной поддержки. Осуществим выбор и расчет основных показателей эффективности ИППП, ее отдельных процессов, КСИП, а также проведем сравнение различных решений по построению КСИП. В качестве базы для проведения оценки применим существующий методологический аппарат по оценке эффективности, разработанный в [2]. Для оценки показателей ИППП используем математические модели, предложенные в [3].
В качестве существенных свойств ИППП выберем своевременность, обоснованность, ресурсопотребление и скрытность. В качестве существенных свойств КСИП выберем производительность, ресурсопотребление и безопасность. Для оценки этих свойств зададим показатели, имеющие удобную физическую трактовку и отражающие существо рассматриваемых свойств.
Своевременность ИППП определим как способность КСИП обеспечивать выполнение информационных процессов планирования в установленные сроки. В качестве показателя своевременности выберем: время выполнения нетворческих процедур планирования, время получения информации, время обработки информации, время разработки документов планирования.
Время выполнения нетворческих процедур планирования i , т.е. рутинных операций, является производной от длительности Тт цикла автоматизированного планирования при использовании КСИП и составляет 65-75% ТЦП [1, 3]:
¿нип i ¿нип i ?
где i доп - длительность выполнения нетворческих процедур планирования. Тогда:
М
т _ Т —Т доп 1 цп _ ¿^1 кр i цп '
i_1
где Ткр г - длительность критического пути сетевого графа работ на i-м этапе; ТЦпп - допустимая длительность цикла автоматизированного планирования, регламентирующая продолжительность этапов планирования; М - количество этапов.
Длительность Т каждого этапа автоматизированного планирования при использовании КСИП
представим в виде суммы длительностей автоматизированных процессов сбора информации Тси, выработки Т;вр и собственно принятия решений Тп, оформления решений в виде документов (разработки документов) Т?д, доведения решений Т^ :
Т = т си + Т вр + Т пр + Т РД + Т ДР i i / / / ' Хотя собственно принятие решений - прерогатива должностных лиц (ДЛ), эти процессы учитываются в Т, т.к. ИППП осуществляется и на этой фазе, сводясь к представлению всей необходимой для принятия решений информации. Так как длительность каждого этапа регламентирована, то получаемый за счет применения компьютерной технологии выигрыш в составляющих Т,си, Трд, Тдр при использовании КСИП перераспределяется в пользу Ти Tj1^.
Предложим методику определения своевременности ИППП, основанную на использовании методов сетевого планирования и управления. Процесс планирования представляет собой технологически увязанные процедуры, операции работы. В этом случае его удобно представлять сетевым графом с различной степенью детализации.
В общем случае время планирования будет складываться из продолжительности операций рассматриваемых этапов:
N
эт
^пл _ X (^эт _ tкрj) — ^пл , i _1
где t™ - длительность критического пути сетевого графа работ на i-м этапе планирования. кр*
Оценка продолжительности решения задач планирования имеет значительный разброс и рассматривается как оценка случайной величины. На практике наибольшее распространение для оценки продолжительности решения задач получил закон бета-распределения [4] в интервале [tmin; tmax] с плотностью
(t _ t . )a~1(t _t)ß-1 \l 'min/ ('max v гти/ • <i<i
при tmin — t — tmax
f(t)
(tmax _ tmin )a+ß-1 B(a(ß)
0 при tmin ^ t ^ tm
где Фтш - минимальное (оптимистическое) время решения задачи; фтах - максимальное (пессимистическое) время решения задачи; ф - случайная величина, характеризующая время решения задачи; 5(а,Р) -функция Эйлера; а,р - параметры бета-распределения.
Ожидаемая оценка продолжительности решения задачи и дисперсия определяются:
2
t _ tmm + 4т + фтах • ) tmax ~ tmin | tож _ 6 6 )' где т - мода, означающая наиболее вероятную оценку продолжительности решения задачи.
Наибольшее распространение для решения задач сетевого планирования и управления получила двухоценочная методика, при которой область определения времени задается лишь двумя оценками Фтт и ^ах. В качестве априорного закона распределения продолжительности работ [4] применяется частный случай бета-распределения с плотностью /'(ф):
12 2 / 4'( ~ фтт)(фтах _ .
(фтах _ tmin )
Тогда t - 3tmin 2tmax и 02 м = (t _ t . )2 'о^ 5 ''max 'min/ •
Вероятность того, что продолжительность совокупности решаемых задач не превзойдет запланированного срока Тд определяется по расчетной формуле:
Рн(Ц < 7}д) -Ф
Т.д _ t
1. 'ож а2(Т )
где Ф(2) - табличное выражение функции Лапласа.
Приведенные выше формулы позволили провести анализ информационного графа аналитическими методами.
В общем случае каждый из этапов включает ряд одинаковых процедур. К ним относятся следующие:
а) постановка (распределение) задач (работ) по подготовке решения должностным лицам, обосновывающим решение (ЛОР). На это расходуется время /пз;
б) подготовка ЛОР нескольких вариантов решения с затратой при этом времени иару;
У = 1Двар; _
в) доклад ЛОР своих предложений лицу, принимающему решение (ЛПР) ¿„ж ¡к , к = 1 Ывар ;
дик 1к ' вар
г) рассмотрение ЛПР дополнительных вариантов решения, исходя из собственного видения этой задачи. При этом затрачивается время ¿лпр ■ , г = 1, N ЛОР;
д) выбор ЛПР одного из альтернативных вариантов принятия решения за время ¿выб ■ •
Математическое ожидание времени на принятие ¡-го решения составит:
N N
1 * вар 1 *лпр
= ¿пз^ + 2 ¿вар 1 + NЛОР ' ¿докь + 21лпр;г + ¿выб^ ' у=1 г=1
Подготовка ЛОР (рассмотрение ЛПР) каждого из нескольких (дополнительных) вариантов решений Nвар включает одинаковые работы по заданию варианта, его решению и анализу с соответствующими затратами времени 4, ¿р, 4, тогда:
X = и + + ха , ^ = ^ + ^ + .
вар у ¿у \}у &у
Представленная декомпозиция не является единственной. Если существует необходимость, то она может продолжаться до уровня требуемой детализации.
Подходы по определению времени получения информации ¿щ различаются в зависимости от применяемого вида поиска:
¿пи {Xписс;Xпидс;Xпд;Xпит},
где хписс - время получения информации, используя метод ее поиска по статическим связям между информационными блоками; ¿пидс - время получения информации, используя метод поиска по динамическим связям между информационными блоками; ¿пд - время получения данных по сформированному ДЛ запросу; ¿пит - время получения информации, используя метод поиска по имени тезауруса. Тогда:
т
^^ 2 Опис + хви), ¡=1
где ¿пис - время поиска информационного кадра по статической связи; ¿ви - время вывода информационного кадра на экран монитора; т - длина пути поиска необходимой информации, выраженной в количестве выводимых информационных кадров.
т
¿пидс ¿вш", ¿ваодс ¿о",^ \ ' ( X + X ) ,
пис ви
¡=1
где ¿вшз - время вызова шаблона запроса информации; ¿ваодс - время ввода аспектов отношений в шаблон запроса для формирования динамической сети гиперграфа; ¿оз - время обработки запроса и представление динамической сети гиперграфа на экране монитора; ¿пис - время поиска информации по сформированным динамическим связям гиперграфа; ¿ви - время вывода информации на экран монитора; т - длина пути поиска необходимой информации, выраженной в количестве выводимых информационных кадров.
¿пд ¿вшз^ ¿вад+ ¿пад^ Xви,
где ¿вад - время ввода аспектов отношений в шаблон запроса поиска необходимых данных; ¿пад - время поиска необходимых аспектов данных.
где tвит - время ввода имени тезауруса в шаблон запроса; /пикт - время поиска информационного кадра, содержащего требуемый тезаурус.
Время обработки информации 'ои оценивается:
'ои tпи^tрк^tус^tси,
где /пи - время получения необходимой информации; 'рк - время редактирования информационного кадра; /ус - время установления статических связей от редактируемого кадра (в случае необходимости); /си -время сохранения информации.
Время разработки документов планирования:
^ £ 'ои,
У=1
где 4и - время обработки информации соответственно; п - количество итераций по формированию документа.
Производительность КСИП - свойство КСИП, проявляющееся в ее способности обеспечивать с требуемыми показателями выполнение информационных задач автоматизированного планирования в установленные сроки (единицу времени). Производительность КСИП в целом может оцениваться показателем оперативной скорости исполнения по всем этапам планирования:
М Т ■ V = п^, М Тг
где Ттр г - время директивного исполнения г-го этапа; Тг - время исполнения г-го этапа, М - число этапов.
Производительность КСИП на г-м этапе планирования (состоящем из у работ) может оцениваться коэффициентом оперативной скорости исполнения, определяемого как отношение времени директивного исполнения этапа (Т^ = Тгдоп) к реальному:
Т ■
V. = Т трг ,
N N
£ ' у + £ ^ ых'" у +Тп
у=1 У=1
где /'у - время на поиск, доведение и предварительную обработку 5вх,- исходных данных, необходимых для у-й работы; '"у - время на исполнение работ по 5вых,- данным для у-й работы; Тп - время на потери.
Показатели эффекта применения компьютерной технологии для процессов планирования по свойству своевременности и производительности КСИП могут быть следующими: а) эффект сокращения времени критического пути г-го этапа:
Т СТ Э = 1 крг
кР Т КТ Т крг
СТ КТ
где Ткрг и Ткрг - длительность критического пути сетевого графа работ на
г-м этапе планирования при существующей информационной технологии планирования и компьютерной технологии соответственно;
б) эффект сокращения времени выполнения нетворческих информационных процедур планирования:
. СТ
э — 'ниш
нип кт 'ниШ
СТ КТ
где 'нипг- и 'нип/ - время выполнения нетворческих информационных процедур планирования на г-м
этапе планирования при существующей информационной технологии планирования и компьютерной
технологии соответственно;
в) эффект сокращения времени получения необходимой ДЛ информации:
- СТ э = 'пи ,
■ тп)
пи 'КТ 'пи
СТ КТ
где 'пи и 'пи - время получения необходимой информации при существующей информационной технологии планирования и компьютерной технологии соответственно;
'пит tвшз^tвит^tпикт^tви,
г) эффект сокращения времени обработки информации:
t СТ Э — 'ои ,
^Лл тт
ои ¿КТ ¿ои СТ КТ
где ¿од и Xои - время обработки информации при существующей информационной технологии планирования и компьютерной технологии соответственно;
д) эффект сокращения времени разработки документов планирования:
. СТ
Эрд = ™ -
рд КТ 'рд СТ КТ
где 'рд и 'рД - время обработки информации при существующей информационной технологии планирования и компьютерной технологии соответственно;
в) коэффициент оперативной скорости исполнения Vi (для /-го этапа автоматизированного планирования).
Список литературы
1. Котенко И.В. Теория и практика построения автоматизированных систем информационной и вычислительной поддержки процессов планирования связи на основе новых информационных технологий. Монография. СПб. :DEC, 1998. 404 с.
2. Рунеев А.Ю. Организация космической связи. Методология и математические модели оценки эффективности. СПб.: ВАС, 1992.
3. Галов С.Ю., Кудрявцев А.М., Смирнов А.А. Применение аналитических методов при принятии решений: Учеб. пособие. СПб.: ВАС, 2019. 110 с.
4. Карпов Е.А., Котенко И.В., Боговик А.В. и др. Основы теории управления в системах военного назначения. Часть 1. СПб.: ВУС, 2000. 194 с.
Мякотин Александр Викторович, д-р техн. наук, профессор, alexsandrmyakotin@„gmail.com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Бурлаков Андрей Анатольевич, канд. воен. наук, доцент, burlakov38@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Комаров Евгений Владимирович, канд. воен. наук, доцент, komarovv53@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Питенко Валерий Александрович, старший преподаватель кафедры, valalpit@yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи,
Муравьев Александр Иванович, преподаватель кафедры, muravjev.al @,yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи
INDICATORS OF TIMELINESS OF INFORMATION SUPPORT FOR THE PLANNING PROCESS
A.V. Myakotin, A.A. Burlakov, E.V. Komarov, V.A. Pitenko, A.I. Muravyev
The article defines the concept of the effectiveness of information support for the planning process and the computer system of information support, provides a choice of indicators of their effectiveness. Two selected indicators are considered in detail: the timeliness of information support for the planning process and the performance of the computer information support system. These indicators are considered in relation to the stages of the planning process.
Key words: planning process, planning information support, information support system.
Myakotin Alexander Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, alexsandrmyako-tin@gmail.com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.,
Burlakov Andrey Anatolyevich, candidate of military sciences, docent, burlakov38@gmail.com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
282
Komarov Evgeny Vladimrovich, candidate of military sciences, ldocent, komarovv53@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Pitenko Valery Aleksandrovich, senior lecturer, valalpit@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications.,
Muravyev Alexander Ivanovich, lecturer of the department, muravjev.a1@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-283-290
МАРШРУТИЗАЦИЯ В ГИБРИДНЫХ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ
СВЯЗИ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ
В.И. Татаринов, В.И. Комашинский, А.Ю. Иванов
В гибридных беспроводных сетях связи, благодаря интеграции наземных и воздушных сетей связи, расширяются возможности по обеспечению современных услуг и сервисов связи, предъявляющих высокие требования к качеству обслуживания. Основным процессом осуществляющим обеспечение требуемого качества является определение оптимального маршрута в сети. В данной статье рассматривается маршрутизация в гибридных самоорганизующихся беспроводных сетях связи на основе нечеткой логики. Применение нечеткой логики, в отличии от традиционных методов маршрутизации, позволит оптимизировать маршрут в зависимости от нескольких параметров, влияющих на качество обслуживания.
Ключевые слова: беспроводная сеть связи, сети связи пятого поколения, эстафетная передача, нечеткая логика, сети связи пятого поколения.
Существующие наземные сети сотовой связи не способны в полной мере обеспечить возросшие требования по расширению зон обслуживания, обслуживанию новых видов абонентов и услуг связи [1]. Кроме того, осложняет процесс обеспечения непрерывной связи возросшая мобильность абонентов. Для решения данной проблемы было предложено объединение воздушных и наземных сетей связи в единую сеть [2] - гибридную самоорганизующуюся беспроводную сеть связи. Благодаря своей гибкости, мобильности, лучшим характеристикам канала связи, связанной с уменьшением затенения радиосигналов, воздушные базовые станции на беспилотных летательных аппаратах позволяют решить проблемы наземных сетей связи по обеспечению связи в труднодоступных местах, в случае аварий и стихийный бедствий, а также позволит создать дополнительные узлы доступа для разгрузки наземных базовых станций [2]. Таким образом, одним из достоинств ГСБСС является возможность обеспечения устойчивой связью абонентов за счет использования базовых станций различного базирования.
ГСБСС является динамичной средой и высокая мобильность абонентов и точек доступа может легко привести к разрывам маршрутов, что приведет к частым обновлениям таблиц маршрутизации, создаст большие накладные расходы на управление в сети, вызовет трудности с конвергенцией маршрутов, увеличит задержку пересылки данных и увеличит потери пакетов. Протоколы маршрутизации должны адаптироваться к частым изменениям в топологии сети, вызванным высокоскоростным перемещением узлов, но при этом учитывать возросшие требования услуг и сервисов связи. Поэтому, протоколы маршрутизации в ГСБСС должны иметь механизм, позволяющий определять маршрут в соответствии с требованиями QoS (Quality-of-Service) и в зависимости от параметров QoS, обеспечиваемых сетью на протяжении всего выбранного маршрута. Требования к параметрам, характеризующим QoS специфичны для разных приложений. Различие требований к QoS для разных услуг не позволяет просто объединить их и предъявить некие общие требования к единым сетевым ресурсам, согласно Рек. ITU Y.1541 (Табл. 1) [3].
В настоящее время, в сетях связи предложен ряд QoS-версий известных методов маршрутизации, таких как: QOLSR, QAODV, QDSR и другие. В [4] проведен анализ эффективности протоколов QAODV, QDSR, QOLSR при различных условиях функционирования сети. Показано, что эффективность различных протоколов маршрутизации зависит от типа и параметров сети, ситуации в сети, а также от методов управления, применяемых на других уровнях модели OSI. Поэтому предлагается реализовать так называемую активную маршрутизацию, которая предусматривает следующие подходы (в отличие от традиционных)
интеллектуализация процессов принятия решения о маршрутизации;
динамическое формирование метрик выбора маршрута;
управление топологией сети как составной частью маршрутизации сети.
