CC BY
1
The article presents an analysis of the underlying surface in the Arctic zone. The characteristics of the underlying surface depending on the air temperature and the frequency of the signal are given.
Key words: dielectric permittivity, underlying surface, Arctic zone.
Chuprikov Oleg Valerievich, lecturer, chuprikov [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Kochubey Ruslan Ivanovich, lecturer, kochubey [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Bychkovsky Mikhail Mikhailovich, lecturer, [email protected], Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Zaikin Nikolay Nikolaevich, lecturer, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Fatyanova Elena Valentinovna, lecturer, [email protected], Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications,
Svidlo Alexander Vladimirovich, lecturer, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 654.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-274-275
ПРАКТИКА ЗАДАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К БЕЗОТКАЗНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ ТЕХНИКИ СВЯЗИ И АСУ
Г.И. Азаров, А.А. Самохвалов, В.Н. Слабуха, А.И. Таранов, Р.В. Абрамкин, О.А. Губская
В статье приведены результаты анализа практики задания требований к надежности в ТТЗ на разработку техники связи и АСУ с учетом рекомендаций нормативных документов по классификации радиоэлектронной аппаратуры при выборе задаваемых показателей надежности. Рассмотрена взаимосвязь одиночных и комплексных показателей надежности. Предложен новый подход при определении вариантов состава показателей надежности, задаваемых при разработке ТС и АСУ.
Ключевые слова: безотказность, техника связи, ремонтопригодность, требования.
Анализ практики задания требований к надежности в ТТЗ на разработку техники связи (ТС) и АСУ показал, что сложилась устойчивая тенденция использования ограниченного перечня показателей надежности (ПН), (далее рассматриваются показатели безотказности и ремонтопригодности) по которым предъявляются требования, что, зачастую, оправдано сложившимися объективными обстоятельствами.
Действительно, практически вся ТС и АСУ, за редким исключением (например, транспондеры бортовых ретрансляторов спутников связи), является восстанавливаемой и обслуживаемой, что существенно сокращает количество вариантов выбора набора ПН, включаемых в ТТЗ, исходя из рекомендованных [1, 2] классификационных признаков. Причем, обслуживаемыми и восстанавливаемыми являются малогабаритные, моноблочные средства (персональные радиостанции, планшеты, некоторые типы ШАС и т.п.), в состав которых могут отдельно включаться блоки питания, аккумуляторы, микротелефонные гарнитуры, защитные приспособления и др. Кроме того, в комплекты ЗИП-Г для таких средств включаются собственно моноблоки без «обвеса».
Исходя из этого, рассматриваются три основных классификационных признака:
1) варианты исполнения:
- изделия конкретного назначения (ИКН), которые имеют один вариант применения по назначению, то есть, предназначены для решения какой-то одной определенной боевой или вспомогательной (обеспечивающей) задачи;
- изделия общего назначения (ИОН), которые имеют несколько вариантов применения по назначению или используются в качестве СЧ других, более крупных видов аппаратуры различных типов, например, универсальные ЭВМ, унифицированные устройства радио- и радиорелейной связи, первичные и вторичные источники электропитания, оптические и лазерные прицелы и т.п.
2) число допустимых работоспособных состояний:
- изделия вида I, которые в процессе эксплуатации могут находиться либо в работоспособном состоянии (состоянии с номинальным выходным эффектом), либо в неработоспособном состоянии (состоянии отказа);
- изделия вида II, которые в процессе эксплуатации помимо двух указанных состояний (работоспособное или неработоспособное) могут находиться и в частично неработоспособном состоянии с некоторым снижением выходного эффекта при функционировании.
3) режимы применения:
- изделия непрерывного длительного применения (НПДП), которые основную часть времени эксплуатации находятся в режиме функционирования (например, постоянно включенная ТС и АСУ стационарных объектов связи и т. п.);
- изделия многократного циклического применения (МКЦП), у которых периоды функционирования чередуются с периодами ожидания применения по назначению (например, переносная ТС и АСУ и подвижных объектов связи, персональные радиостанции и т. п.).
Изделия однократного применения, которые до применения по назначению находятся в режиме ожидания (или хранения) и вторично применены быть не могут, составляют не существенную долю от общего количества ТС и АСУ и в дальнейшем не рассматриваются.
В отношении ТС и АСУ НПДЦ, которая, как правило, размещается на стационарных объектах связи и применяется в круглосуточном режиме с перерывами в работе для проведения планового технического обслуживания (ТО), в соответствии с [1], предъявляются требования к коэффициенту технического использования (Кт и) или коэффициенту готовности (Кг) для ИКН, и только к Кт и для ИОН [1, 2].
В соответствии с [3], при планировании и проведении ТО предусматриваются меры по сокращению количества и длительности перерывов в работе действующей ТС и АСУ и обеспечению в установленные сроки готовности системы связи к приему и передаче приказов (сигналов) и донесений. В целях обеспечения своевременности связи перед началом ТО производятся подготовка и проверка резервной аппаратуры, каналов и линий связи. При невозможности резервирования отдельных средств связи допускается их выключение на период ТО с временным изменением схемы связи.
Исходя из этого, длительность (время проведения) ТО (Тто), определяемая эксплуатационной документацией (ЭД), при выполнении всех предусмотренных мер по обеспечению готовности объекта связи к выполнению задач по связи, как на готовность объекта связи, как так и ТС и АСУ, не влияет. Кроме того, величина Тто в термины, относящихся к временным понятиям при рассмотрении надежности объектов, не внесен и как ПН не рассматривается [4].
Вместе с тем, Тто является компонентой Кт и [4] и в соответствии (по версии) с [5] Тто является компонентой коэффициента готовности (Кг), что приводит к парадоксальным выводам и действиям по достижению заданного уровня надежности со стороны организаций разработчиков. Так, для выполнения требований к заданному комплексному ПН, принимаются решения по сокращению количества или изменению технологии операций ТО (например, использование внутренних индикативных средств без использования внешних средств измерений), как правило, во вред качеству ТО и готовности объекта. При этом допускается снижение ремонтопригодности, принятия сложных и дорогостоящих решений по повышению контролепригодности, совершенствованию конструкции и приспособленности к агрегатному ремонту.
Если, по выше названным причинам, не учитывать Тто при определении готовности и, соответственно,
надежности ТС и АСУ НПДП по комплексным ПН, которые рекомендованы в [1, 2], то Кт и трансформируется в
Кг по [4] и в Кг по версии [5], без учета Тто .
Дальнейший анализ рекомендованного состава ПН в соответствии с принятой классификацией ТС и АСУ, практики применения этих требований при составлении ТТЗ на разработку изделий, показал информационную избыточность вариантов состава ПН, приведенных в [1, 2].
Предъявление требований к Кг, при заданных требованиях к Т0 и Тв, независимо от законов распределения времени возникновения отказа и его устранения, нецелесообразно в силу однозначной взаимосвязи этих показателей [4] и по [5] без учета Тто .
Т0 . (1)
Кг =
Т0 + Тв
Кроме того, при известном или принятом законе распределения времени возникновения отказов, и заданным времени безотказной работы (-¡б ртр ) и требований к Т0, предъявлять требования к вероятности безотказной
работы ( р (-¡-б р) ) и, соответственно, к коэффициенту оперативной готовности (Ко г (¡б р)) ТС и АСУ так же нецелесообразно в силу однозначной взаимосвязи этих показателей [4, 5]. Так, при экспоненциальном законе распределения времени возникновения отказа, что наиболее характерно радиоэлектронной аппаратуры ТС и АСУ, имеют место следующие определения
Ко.г (¡б.р) = Кг • Р (¡б.р) = Кг • ехр(-. (2)
То
Требования к ТС и АСУ, относящейся к ИКН и виду II, рекомендовано формулировать в виде коэффициента сохранения эффективности (Кэф ) [1, 2], который представляет собой отношение значения показателя эффективности использования объекта по назначению за определенную продолжительность эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы объекта в течении того же периода не возникают (понятие эффективности и показателя эффективности устанавливаются в документации на объект) [4]. Однако, практика определения эффективности и установления показателя эффективности разрабатываемой ТС и АСУ, задание требований к Кэф не нашла широкого применения при составлении ТТЗ на разработку ТС и АСУ. При этом,
следует отметить, что в новых разработанных нормативах [5] Кэф из состава комплексных показателей надежности исключен.
Вместе с тем, существует практика задания требований к надежности, предполагающая возможность снижения эффективности для изделий вида II, которая реализуется путем включения в критерий отказа разрабатываемой ТС и АСУ частичный отказ [4], который заключается в возможности выхода из строя определенного допустимого количества технологических цепей из ряда однородных, приводящих к частично неработоспособному состоянию объекта [4]. В качестве примеров можно отметить: отказ канального оборудования многоканальной системы и снижению количества передаваемой информации в единицу времени; отказ приемного или передающего тракта при реализации технологии разнесенного приема в станциях тропосферной связи, приводящих к снижению качества связи и скорости передачи информации; отказ радиостанции в КШМ (не резервной) из числа действующих в одном информационном направлении, что приводит к снижению доступности и устойчивости связи и др. То есть, для оборудования с признаками многоканальности эффективность непосредственно зависит от количества работоспособных каналов (трактов), то есть, когда отказ одного из ш каналов снижает эффективность комплекса на 1/ш часть [1]. Так, при допустимом количестве неработоспособных каналов (и) и соответствующем количестве работоспособных каналов (к)
Кэф —"
к
(3)
т т
Такой подход позволяет рассматривать количество п в качестве «квазирезервного» оборудования с изменением структурной схемы надежности (ССН) [6, 7] и моделей расчета ПН.
Если объект содержит ш-ое количество идентичного канального оборудования и требования к Кэф не
предъявляются, при этом установлены требования к То и Тв, то ССН будет выглядеть как последовательное соединение элементов, которая показана на рис. 1.
. 1 _
Канальное оборудование
^ 2 _
Канальное оборудование
Канальное оборудование
_ т
Рис. 1. ССН без предъявления требований к к
эф
Соответствующие расчетные соотношения при идентичности элементов (канального оборудования) с учетом известных ПН этих элементов (То, Тэ)
То =
( 1 >
Тв — тв
(4)
2- л
V т То
В случае допущения определенного количества отказавших элементов (канального оборудования) (и) и предъявления требований к К эф , ССН будет трансформирована в вид, представленный на рис. 2.
. 1 -
Канальное оборудование
- 2 _
Канальное оборудование
^ к _
Канальное оборудование
г
1
Канальное
оборудование
Г"
2
Канальное оборудование
Г"
п
Канальное оборудование
Рис. 2. ССН с предъявлением требований к к
эф
Соответствующие расчетные соотношения при идентичности элементов (канального оборудования) с учетом известных ПН этих элементов по схеме нагруженного резерва (неограниченное восстановление) [8,9]
^ _ То
То _ т
п тэ ■
2 С1т(Тв)1
1_о ТО =
Ст(Тв)П тэ
г к/т0(т)!(т;/т0)п у1
к!п!
Тв _
тв
п +1
(5)
Очевидно, что предъявление требований к к эф для ИКН вида II, то есть допущение снижения эффективности, и включение в критерий отказа определенное количество неработоспособных элементов из ряда идентичных, позволяет достичь заданного, более высокого уровня надежности за счет включения в ССН «квазирезервных» элементов.
Практика нормирования ПН для ИОН вида II, которые могут выполнять частные технические функции в ИКН (например, радиостанция в составе КШМ) по их составным частям в отношении ТС и АСУ не нашла широкого применения, так как однозначного и четкого деления между ТС и АСУ ИОН и ИКН, в подавляющем числе случаев, не существует. Например, радиостанция как ИОН может применяться в качестве составной части в различных ИКН
(КШМ, БМП, танке, самолете и др.), она же может рассматриваться и как ИКН, которая поступает в войска как отдельный предмет снабжения для решения, определенной задачи по обеспечению связи конкретному подразделению. Поэтому ПН ТС и АСУ, классифицированной как ИОН вида II, целесообразно задавать как к ИКН вида II и, при необходимости, в ходе проектирования и проведения испытаний, можно рассматривать ПН как требования к составным частям.
Таким образом, для подавляющего числа разработок ТС и АСУ, независимо от классификации [1, 2], достаточно предъявить требования к показателям безотказности и ремонтопригодности - То и Тв, а так же, при необходимости, в отношении ТС и АСУ, являющейся ИКН вида II, задать требования к Кэф при соответствующем критерии отказа. При этом не исключается для отдельных типов ТС и АСУ предъявлять требования к другим, независимым от Т0 и Тв , показателям безотказности и ремонтопригодности, а также показателям, регламентирующим проектирования и проведение различных испытаний. Следует отметить, что приведенный подход по заданию требований к ПН находит понимание, как у разработчиков, так и в органах военного управления.
Список литературы
1. ГОСТ РВ 0020-39.303-2019. Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования к надежности. Состав и порядок задания. М., 2019.
2. ГОСТ 27.003-2016. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
М., 2016.
3. Руководство по техническому обеспечению связи и автоматизированных систем связи и АСУ Вооруженных Сил Российской Федерации (РТОС и АСУ), введенный в действие приказом Министра обороны Российской Федерации от 20 января 2018 г. № 22дсп.
4. ГОСТ Р 27.102-2021. Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения. М., 2021.
5. ГОСТ РВ 0027-301-2022. Надежность военной техники. Номенклатура показателей. Общие требования.
М., 2022.
6. ГОСТ РВ 5801-005-2009. Комплексы и средства военной связи. Методы и типовые методики оценки соответствия требованиям к надежности на этапах проектирования. М., 2009.
7. ГОСТ РВ 0020.57.304-2019. Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Методы оценки соответствия требований к надежности. М., 2019.
8. Надежность технических систем. Справочник / Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин и др. / Под ред. И.А.Ушакова М.: Радио и связь, 1985. 608 с.
9. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Аппаратура радиоэлектронная. Методы расчета показателей надежности. М.,
2014.
Азаров Геннадий Иванович, главный научный сотрудник управления, д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заслуженный изобретатель РФ, [email protected], Россия, Мытищи, ФГБУ «16 ЦНИИИ» Минобороны России,
Самохвалов Александр Аркадьевич, ведущий научный сотрудник управления, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Мытищи, ФГБУ «16ЦНИИИ»Минобороны России,
Слабуха Владимир Николаевич, старший научный сотрудник отдела, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, [email protected], Россия, Мытищи, ФГБУ «16 ЦНИИИ» Минобороны России,
Таранов Александр Иванович, начальник отдела, [email protected], Россия, Мытищи, ФГБУ «16 ЦНИИИ» Минобороны России,
Абрамкин Роман Викторович, заместитель начальника отдела-начальник лаборатории, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Мытищи, ФГБУ «16ЦНИИИ» Минобороны России,
Губская Оксана Александровна, преподаватель, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи
THE PRACTICE OF SETTING REQUIREMENTS FOR RELIABILITY AND MAINTAINABILITY OF THE DEVELOPED COMMUNICATION AND AUTOMATED CONTROL SYSTEMS
G.I. Azarov, A.A. Samokhvalov, V.N. Slabukha, A.I. Taranov, R.V. Abramkin, O.A. Gubskaya
The article presents the results of the analysis of the practice of setting reliability requirements in the TTZ for the development of communication technology and automated control systems, taking into account the recommendations of regulatory documents on the classification of electronic equipment when choosing the specified reliability indicators. The interrelation of single and complex reliability indicators is considered. A new approach is proposed in determining the variants of the composition of reliability indicators set during the development of the vehicle and automated control system.
Key words: reliability, communication technology, maintainability, requirements.
Azarov Gennady Ivanovich, chief researcher of the department, doctor of technical sciences, professor, honored scientist of the Russian Federation, honored inventor of the Russian Federation, [email protected], Russia, Mytishchi, FSBI "16 TSNIII" of the Ministry of Defense of Russia,
Samokhvalov Alexander Arkadyevich, leading researcher of the department, candidate of technical sciences, [email protected], Russia, Mytishchi, FSBI "16 TSNIII" of the Ministry of Defense of Russia,
Slabukha Vladimir Nikolaevich, senior researcher of the department, candidate of technical sciences, senior researcher, [email protected], Russia, Mytishchi, FSBI "16 TSNIII" of the Ministry of Defense of Russia,
Taranov Alexander Ivanovich, head of the department, ostrov [email protected], Russia, Mytishchi, FSBI "16 TSNIII" of the Ministry of Defense of Russia,
Abramkin Roman Viktorovich, deputy head of the department-head of the laboratory, candidate of technical sciences, [email protected], Russia, Mytishchi, FSBI "16 TSNIII" of the Ministry of Defense of Russia,
Gubskaya Oksana Alexandrovna, candidate of technical sciences, lecturer of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 519.718
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-278-279
О ПРЕИМУЩЕСТВАХ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНАЦИОННОГО КОДИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ АНАЛИЗА ЦЕННОСТИ ЗАЩИЩАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ
И.В. Чечин, А.А. Маринин, К.Р. Сафонов, П.А. Новиков, С.А. Диченко, Д.В. Самойленко
В результате анализа известных способов обеспечения целостности данных было установлено, что в условиях непрерывного роста объема и ценности информации, обрабатываемой и хранящейся в информационных автоматизированных системах различного назначения, главным недостатком является высокая избыточность контрольной информации, приводящая к увеличению нагрузки на хранилища данных рассматриваемых систем и, как следствие, сокращение их ресурсов. Рассмотрен способ обеспечения целостности данных на основе комбинационного кодирования с учетом анализа ценности защищаемой информации и представлены результаты его исследований, связанные с возможностью сокращения объема вводимой избыточности при применении, в частности, кодов Рида-Соломона.
Ключевые слова: защита информации, целостность данных, контроль и восстановление целостности данных, объем памяти, коды Рида-Соломона, комбинационные коды.
В настоящее время актуальной проблемой является непрерывный рост объема обрабатываемых информационными системами (ИС) данных. Затраты ресурса систем хранения данных (СХД), применяемых в интересах ИС, связаны как с ростом объема накапливаемой информации, так и с необходимостью хранения вычисляемых контрольных данных, используемых для обеспечения контроля и восстановления целостности защищаемой информации [1-4] в условиях деструктивных воздействий случайного и преднамеренного характера [5-7].
Наиболее распространенным и широко применяемым способом обеспечения целостности информации является использование избыточного кодирования при хранении данных в хранилищах, для которого также свойственно значительное увеличение объема хранимой информации относительно поступающего на хранение объема полезной информации [8-10].
Избыточность хранимых данных напрямую зависит от корректирующей способности используемых кодов [11-15]: при улучшении последней увеличивается объем зашифрованного сообщения. Значительное увеличение объемов хранимой информации приводит к увеличению нагрузки на используемые в СХД носители информации, что, в свою очередь, негативно сказывается на ресурсе работы этих носителей и приводит к их преждевременному выходу из строя. Также необходимо отметить, что значительный рост объема защищаемой информации вынуждает производить масштабирование существующих СХД, так как вместительности уже используемых машинных носителей информации (МНИ) становится недостаточно, причем эта проблема становится все более злободневной. Такая ситуация побуждает увеличивать материальные затраты: либо на закупку новых носителей, либо на более надежные, вместительные и дорогостоящие носители.
Для решения этой проблемы было предложено большое количество путей на аппаратном и программном уровне. Одним из таких путей является разработка более надежных носителей информации, что неизбежно увеличивает их стоимость. Также была предложена и успешно используется в настоящее время технология RAID-массивов. Технология RAID предусматривает использование нескольких дисков как часть комплекта, защищающего данные от выхода из строя хранилища данных. Она предусматривает несколько уровней. Так, например, один из высших уровней технологии, RAID-6 предусматривает использование методов контроля четности с применением избыточного кодирования, в частности, кодов Рида-Соломона [16-20]. Однако большинство предложенных путей решения проблемы имеют свои недостатки. Например, аппаратные варианты влекут за собой увеличение материальных затрат. Программные варианты такого недостатка не имеют, за исключением затрат на разработку, но стоит отметить, что их развитие невозможно без развитой аппаратной базы. Также создание программных решений невозможно без совершенствования, существующего и разработки нового математического аппарата, применяемого для кодирования информации.
Говоря о проблемах современных СХД нельзя не отметить, что рост объемов обрабатываемой информации обостряет проблему быстродействия существующих МНИ. HDD-диски не отличаются высокой скоростью работы, поэтому все чаще в ИС применяются SSD-диски с лучшими показателями быстродействия. Однако
278
