CC BY
5Д.В. Салюк
кандидат технических наук, доцент, ПАО «Интелтех»
ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЯМИ СВЯЗИ
АННОТАЦИЯ. Рассматриваются задачи управления сетями беспроводного доступа и транспортными сетями связи и возможности их решения путем использования современных программных средств поддержки принятия решений в автоматизированных системах управления указанными сетями связи.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Сеть связи, управление сетью связи, программное средство, беспроводный доступ, транспортная сеть
Среди телекоммуникационных систем (ТКС), обеспечивающих функционирование распределенных в пространстве информационных систем соответствующих органов управления МО, МВД, МЧС и других силовых ведомств важную роль играют беспроводные системы связи (БСС). Именно на БСС возлагаются обычно задачи своевременного обмена актуальной информацией между любыми местами расположения должностных лиц (ДЛ) и (или) технических средств (ТС) соответствующих автоматизированных систем управления (АСУ), в том числе, и в движении. Причем использоваться БСС могут как в повседневной обстановке, так и в особых условиях в районах с полностью или частично разрушенной местной телекоммуникационной инфраструктурой.
В роли средств БСС могут использоваться как традиционные автономные средства КВ (УКВ) радиосвязи, так и средства различных сетей беспроводного доступа (СБД), построенных на основе технологий транкинговой и сотовой связи, вместе с транспортными сетями (ТС), реализующими телекоммуникационную основу внутренней инфраструктуры СБД.
Современные БСД представляют собой сложные управляемые системы, которые, с одной стороны, призваны обслуживать ДЛ и ТС АСУ соответствующих ведомств, а с другой стороны, они сами должны управляться собствен-
ными АСУ сетями связи. От эффективности функционирования указанных АСУ сетями связи, включая СБД, в конечном счете, зависит и эффективность функционирования обслуживаемых АСУ, в составе которых (или в интересах которых) функционируют СБД.
Одной из задач АСУ СБД является информационная поддержка принятия решений при планировании связи, в ходе которого должна быть выбрана такая конфигурация сети связи, которая в наибольшей степени соответствовала бы потребностям обслуживаемой АСУ на заданной территории [1]. Указанная информационная поддержка невозможна без использования современных программных средств поддержки принятия решений (СППР), принимаемых на основе соответствующего методического аппарата, заложенного в эти программные средства [2].
Соответственно, для качественного обеспечения беспроводной связью органов АСУ силовых ведомств необходимо, чтобы СППР АСУ СБД и ТС позволяла обрабатывать доступную информацию о местах размещения ДЛ и ТС, а также о распределении нагрузки и типах трафика.
Главным итогом планирования применения СБД является выбор фиксированных мест размещения стационарных (или полустационарных — перевозимых и переносимых, работающих
МЕАП ОБ СОММИШСЛАОМ Е((и ШМЕОТ. Ъй. 2 (142). 2018
только в неподвижном положении) абонентских терминалов (АТ), ретрансляторов (РС) и базовых станций (БС), выполняющих роль «точек доступа» как для фиксированных АТ, так и для мобильных станций (МС) в заданном районе их возможного размещения. Кроме того, в ходе планирования определяются режимы работы всех взаимодействующих средств СБД и ТС, характеризуемые определенной совокупностью пространственно-временных и частотно-энергетических параметров радиоизлучающих средств, а также потоковыми и маршрутными характеристиками средств каналообразования и коммутации.
Мощным универсальным инструментом многих специализированных СППР, включая СППР АСУ СБД, являются современные геоинформационные технологии (ГИТ) [3]. Основной эффект от использования ГИТ в составе СППР АСУ СБД проявляется в предоставлении возможности оперативного и достоверного учета многостороннего влияния земной поверхности и местных предметов на результаты распространения радиоволн как между радиосредствами развертываемой СБД, так и на результат их взаимодействия с мешающими радиоэлектронными средствами (РЭС) других систем.
Однако предоставляемые возможности ГИТ можно эффективно реализовать в составе СППР АСУ СБД и ТС лишь при разумном использовании циркулирующей в АСУ информации, обилие которой само по себе еще не гарантирует
качество и своевременность принимаемых решений. Выбор алгоритмов более «разумного» использования цифровой картографической информации представляет собой основную проблему, решаемую при создании специализированных или настраиваемых на решение конкретных прикладных задач профессиональных геоинформационных систем (ГИС). При этом целью подобной оптимизации алгоритмов поддержки принятия решений может служить приемлемый компромисс между временем и точностью расчетов.
Анализ последовательности решаемых задач при планировании СБД с использованием ГИТ позволил разделить их на три (совместно влияющих на итоговое время расчетов) вложенных уровня [4], отличающиеся классами используемых алгоритмов принятия решения (рис. 1). При этом, как отмечено в [4], в общем случае при расчетах на нижнем уровне также можно выделить три вложенных уровня, подобных приведенным на рисунке, что указывает на методологическую общность приведенного разложения, характерного для моделирования любых сложных иерархических систем.
Оптимизация алгоритмов выбора на верхнем уровне является наиболее сложной, поскольку затрагивает слабо формализуемые предпочтения выбора лиц принимающих решения. Поэтому повышение эффективности использования ГИТ на данном уровне в основном сводится к созданию удобных диалоговых оболочек СППР АСУ,
Рис. 1. Трехуровневая модель решения задач планирования связи в АСУ СБД
с использованием ГИТ
позволяющих получать наглядную (преимущественно графическую) информацию о множествах значений исходных данных. При этом в качестве рассматриваемых исходных данных могут использоваться результаты предварительных расчетов ряда показателей качества связи при отдельных значениях перебираемых параметров с ограниченным учетом внешних факторов. К подобным характеристикам исходных данных можно отнести изображения зон радиодоступа, карты уровней электромагнитного поля, границы районов размещения РЭС внешних систем, а также результаты выбора части варьируемых параметров на предшествующих циклах решения задачи.
На среднем уровне для оптимизации алгоритмов перебора варьируемых параметров в общем случае могут быть использованы известные методы математического программирования. При этом основная сложность выбора подходящего алгоритма заключается в необходимости учета преобладающей многоэкстремальности зависимостей оцениваемых показателей качества от перебираемых параметров пространственного размещения радиосредств СБД. В худшем случае приходится использовать алгоритмы полного перебора. Но и в этом случае можно заметно повысить эффективность поиска за счет выбора локальных областей поиска, начальной точки, траектории перебора, условий остановки и перехода в другую область. На данном уровне принятия решения ГИТ позволяют создать удобный графический интерфейс СППР АСУ для интерактивного управления перебором, что может иметь вид вмешательства человека в динамическое изменение условий остановки и продолжения поиска при реализации, например, метода ветвей и границ.
На нижнем уровне оптимизация алгоритмов вычисления показателей, характеризующих очередное значение варьируемых параметров, заключается в сокращении времени выборки и преобразования исходных данных в искомый результат.
В простейшем случае расчет сводится к выборке из памяти ЭВМ результата, адресом которого является совокупность исходных данных. При этом оптимизация алгоритма вычисления заключается в оптимизации структуры базы данных СППР АСУ и используемых процедур считывания.
В более сложном случае расчет может разрастись в переборную задачу, включающую опять-таки три уровня: уточнения множества влияющих
на результат факторов, перебора их значений и вычисления промежуточных характеристик.
Обобщенно критерием пригодности выбранных мест размещения и режимов работы радиосредств СБД и ТС является прогнозируемая (с использованием методов адаптивно-игрового моделирования [5]) возможность их совместного функционирования с заданными системными показателями качества с учетом ограниченной информации о мешающих факторах.
На верхнем уровне в результате декомпозиции обобщенных требований к сети связи на требования к местам размещения радиосредств БСС можно выделить три группы требований к последним:
1 — реализуемость размещения;
2 — осуществимость заданных связей;
3 — устранимость мешающих связей.
Первая группа требований определяет условия физической реализуемости доставки и развертывания средств СБД и ТС в анализируемом месте в заданные сроки в заданных режимах работы.
Вторая группа требований определяет условия пригодности образуемых линий и сетей связи в заданных режимах работы, обеспечивающих выполнение заданных требований к связи.
Третья группа требований определяет условия отсутствия мешающих (электромагнитных и физических) воздействий развертываемых средств СБД и ТС в заданных режимах работы друг на друга и на внешние объекты, а также внешних объектов на средства СБД и ТС.
На рис. 2 приведен вариант информационно-логической структуры СППР АСУ СБД и ТС, построенной на базе программного комплекса ONEPLAN RPLS [6,7], который позволяет реализовать описанные выше процедуры оптимизации решения задач планирования СБД и ТС с использованием ГИТ.
Показанная на рис. 2 информационно-логическая структура отражает взаимодействие основных функциональных модулей ПК ONEPLAN RPLS в ходе решения типовых задач планирования СБД.
В модуле базы данных (БД) хранятся пространственно-технические характеристики исходного множества вариантов построения сети, из которого, по результатам расчета частных показателей, выбирается вариант, наиболее предпочтительный с точки зрения лица принимающего решение.
MEANS OF COMMUNICATION EQUIPMENT. Iss. 2 (142). 2018
Рис. 2. Информационно-логическая структура СППР АСУ СБД и ТС на базе программного комплекса ONEPLAN RPLS
Геоинформационный модуль обеспечивает доступ расчетных модулей к матрицам рельефа и распределения трафика, отображение векторных карт местности и результатов расчета, а также вспомогательных растровых изображений.
Расчет энергетических параметров сети, калибровка расчетных моделей, расчет нагрузки, формирование частотного распределения и анализ интерференции выполняется соответствующими модулями.
В целом, проведенные исследования показали, что за счет построения СППР АСУ СБД и ТС на базе геоинформационных технологий с использованием предлагаемых способов оптимизации алгоритмов решения задач планирования связи, реализованных в современных специализированных программных средствах, можно значительно снизить сроки принятия решений при сохранении гарантированности прогнозируемого качества связи в интересах обслуживаемых органов АСУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Салюк Д.В., Зайчик Е.М. Методика обоснования размеров зон покрытия сети связи с подвижными объектами // 53-я НТК профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов. — СПб: СПбГУТ, 2000. — С. 66-67.
2. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. — М.: Горячая линия-Телеком, 2007. — 224 с.
3. Частотно-территориальное планирование сотовых сетей мобильной радиосвязи / В кн. Бабков В.Ю., Цикин И.А. Сотовые системы мобильной радиосвязи. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — С.333-416.
4. Василевич Е.В., Одоевский С.М. Особенности построения информационной системы обеспечения беспроводной связью органов управления МЧС //
Проблемы управления рисками в техносфере. — СПб: СПбУГПС, 2008. — № 4. — С.149-156.
5. Калюка В.И., Одоевский С.М. Адаптивно-игровое моделирование военных сетей беспроводного абонентского доступа. — Новочеркасск: УПЦ «Наб-ла» ЮРГТУ (НПИ), 2009. — 216 с.
6. Одоевский С.М., Степанец В.А. Отечественное ПО (программное обеспечение) для подвижной и фиксированной связи — российским войскам // Арсенал. Военно-промышленное обозрение. — 2010. — № 6. — С. 117-119.
7. Одоевский С.М., Степанец В.А. Планировать беспроводную связь с комфортом: программный комплекс ONEPLAN RPLS (ONEGA) // Первая миля. Приложение к журналу «Электроника: Наука. Технологии. Бизнес». — 2013. — №2. — С. 34-39.
