Значение пространственного разнесения элементов управления на живучесть информационно-вычислительных комплексов специального назначения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

3. Снайдер А., Лав Дж., Теория оптических волноводов. - М.: Радио и связь, 1987.

4. Унгер Г.Х. Планарные и волоконные оптические волноводы. - М.: Мир, 1980.

6. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Анализ основных типов оптических волокон // Приволжский научный вестник. - Ижевск, 2011. - 18 с.

ЗНАЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗНЕСЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ЖИВУЧЕСТЬ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

© Бондаренко Д.Л.*

Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации им. Маршала Советского Союза А.М. Василевского, г. Смоленск

Развитие теории живучести поставило вопрос о ее месте и соотношении с другими науками. Наиболее близкой и достаточно разработанной является теория надежности. Несмотря на их схожесть, существуют и принципиальные различия. Так свойство живучести предполагает способность военно-технической системы функционировать при наличии отказов и их накоплении. Вычислительная система, имеющая большее время наработки на отказ, с точки зрения надежности является более предпочтительной. Более живучей является вычислительная система, которая может соответствовать цели функционирования за счет компенсации большего числа отказов. Причем если в отказоустойчивой системе за счет использования избыточных ресурсов после отказов восстановление осуществляется в виде возврата к прежней структуре и поведению, то в живучей системе заданная эффективность выполнения цели функционирования обеспечивается за счет соответствующего изменения структуры и поведения [1].

При анализе живучести информационно-вычислительных комплексов различают структурную и функциональную живучесть.

При рассмотрении структурной живучести учитывается топология сети межкомпонентной связи и надежностные характеристики элементов. Задачи, связанные с анализом структурной живучести, можно свести к задачам надежности, связности топологических структур, в зависимости от введения понятия «воздействие» и «разрушение».

* Адъюнкт.

При анализе проектируемых систем для оценки живучести необходима модель, отражающая зависимость показателей живучести от параметров системы, характеризующих конфигурацию, цель и условия функционирования, совокупность решаемых задач. Адекватность модели существенно влияет на точность полученной оценки.

Особенностью рассматриваемого вопроса исследования является то, что он находится на стыке нескольких наук.

Распределенные информационно-вычислительные комплексы имеют характерные черты сложных систем и к ним применимы основные положения системного анализа.

При анализе и синтезе живучих информационно-вычислительных комплексов необходимо учитывать, что свойство живучести имеет интегральный, комплексный характер, обобщая такие свойства систем, как надежность, адаптивность, отказоустойчивость, эффективность, восстанавливаемость и др. Количественная оценка исследуемого свойства живучести существенно зависит от сложности организации системы. К настоящему времени в литературе не сложилось единого мнения, относительно каких воздействий определяется живучесть. Поэтому необходимо оговорить этот вопрос отдельно.

Под живучестью системы понимается ее свойство сохранять во времени в установленных пределах способность выполнять заданные функции в заранее неопределенных динамически изменяющихся условиях при целенаправленном воздействии противника на систему или ее отдельные элементы.

Свойство живучести системы проявляется только в условиях неблагоприятных воздействий со стороны окружающей среды. Неблагоприятные воздействия может иметь различную физическую природу, и в зависимости от этого система может по-разному реагировать на возникшую ситуацию. Так к воздействиям одного класса одна система может оказаться безразличной, а к другим более или менее критичной. Поведение другой системы может быть совершенно противоположно. Поэтому не представляется возможным сравнивать различные сложные системы по их отношению к неопределенному неблагоприятному воздействию. В данном случае под неблагоприятным воздействием понимается наиболее вероятное воздействие противника. Оценивание показателей качества и синтез структур информационно-вычислительного комплекса производится по отношению к нему [2].

Рассредоточение информационно -вычислительных комплексов (ИВК) можно отнести к пассивной защите. Он используется для повышения живучести объекта. При известных нарядах средств воздушного нападения (СВН) и стратегии их применения возможно обеспечение полного или частичного сохранения основных свойств объекта.

Проблема состоит в оптимальности разнесения элементов информационно-вычислительных комплексов в пространстве, исходя из вопроса

структурной живучести объекта. В связи с этим можно предложить определённую методику.

При разнесении в пространстве элементов объекта друг относительно друга, уменьшается доля ущерба после воздействия противника. Расстояние между элементами выбирается не менее радиуса поражения объекта, при этом вероятность поражения одним средством более одного элемента объекта стремится к нулю. Еще лучших результатов удается достичь при разнесении 1-го и у-го элементов объекта на расстояния тРи превышающие сумму радиуса поражения гп и отклонения гд.

Разнесение элементов объекта на такие расстояния при прицельном воздействии по г-му элементу заданным СВН исключает поражение соседнего у-го элемента объекта при отклонении боеприпаса на расстояние не превышающего г0.

Тогда для поражения объекта, состоящего из К элементов расстояния, между которыми удовлетворяют (1), необходимо поразить не менее Ъ элементов.

Допустим, что площадь, занимаемая элементами объекта, в проекции имеет форму круга эквивалентной площади. Такое допущение используется для случая, когда неизвестно направление атаки СВН.

Для обеспечения большей живучести объекта его элементы необходимо разнести на возможно большие расстояния. Однако, как правило, при этом возникает ухудшение характеристик объекта. Так, для ИВК происходит увеличение потерь производительности.

Из-за уменьшения пропускной способности каналов ЭВМ. Для повышения производительности ИВК расстояния между электронно -вычислительными машинами (ЭВМ) необходимо уменьшать. В связи с этим возникает задача минимизации площади, на которой располагаются элементы объекта. После определения минимально допустимой площади размещения объектов необходимо произвести минимизацию длин связи между элементами. Это можно осуществить с помощью известных методов ветвей и границ.

Определим минимальную площадь, на которой можно разместить К элементов объекта, с учетом ограничений на расстояния между ними. Эту задачу можно решить методом полного перебора при размещении центров элементов объекта в узлах решетки. Для повышения точности результата необходимо уменьшать шаг между узлами, что приведет к увеличению их количества. От количества узлов зависит количество вариантов размещения объектов, а следовательно, и время решения задачи [3].

Для того, чтобы описать окружность минимального радиуса вокруг геометрического множества точек, необходимо описать окружность вокруг трех максимально удаленных точек от центра окружности. Если точки об-

0

(1)

разуют с двумя максимально удаленными друг от друга точками тупоугольные или прямоугольные треугольники, то радиус окружности определяется следующим образом:

я Ч(ха - хв )2 +У - ув )2 (2)

где Ха, Уа, Хв, Ув - координаты X и Y точек а и Ь.

Координаты центра окружности определяются по формулам:

^ _ Хд + ХВ .у _ Уд + Ув Пч

Х° ;Уо (3)

Если образуется хотя бы один остроугольный треугольник, то окружность минимального радиуса описывается вокруг трех точек, образующих остроугольный треугольник, для которых максимально значение радиуса описанной окружности, определенного по формуле:

^ ___дЬ Ьс дс

А '1Р (ЯР

V ЯР (Я - Ядь К - Яьс К - Ядс) (4)

Я ЧХ - Х )2 + У - У )2; Яр =ЯдЬ + +Ядс (5)

р 2

Координаты центра окружности для точек определяются по формулам:

Х _ (Ус - Ув ){Хв 2 - Хд2 )-(Ув - Уд )(Х/ - Хв2 )+(Уд - Ув )Ув - Ус \Уд - Ус )

0 2[(Хв - Хд )Ус - Ув %Хс - Хв )Ув - Уд )]

У (Хв - Хд )• Хд

0 2(Ув - Уд) Ув - Уд

Сформулируем условие задачи размещения на площади объектов, содержащих ЭВМ, которые необходимо расположить в разных участках местности.

Дано К объектов, каждый из которых занимает площадь Sj, I = 1, ..., К Поверхность, занимаемую аппаратурой, представим в виде круга эквивалентной площади радиуса Щ, I = 1, ..., К. Определим минимальную площадь поверхности на которой возможно размещение всех К объектов. Искомая поверхность должна быть получена в виде круга радиуса

С целью снижения ущерба от воздействия одного боеприпаса на две близкорасположенные цели, в качестве которых выступают элементы информационно-вычислительных комплексов (ИВК), необходимо увеличить расстояние между ними. Однако, такое увеличение расстояний приводит к

уменьшению скорости обмена данными каналов, что в свою очередь ведет к увеличению потерь производительности ИВК.

Уменьшение скорости обмена данными канала обусловлено в основном конечной скоростью распространения электрического сигнала в проводниках. Кроме того, существуют потери, связанные с преобразованием информации в удобный для обмена вид.

При успешной передаче блока информации и получении квитанции передающая ЭВМ выдает следующий блок. Процесс продолжается до окончания передачи всей информации. Пропускная способность канала, работающего в штатном режиме при расстоянии до приемника не превышающем заданного, определяется из тактико-технических характеристик. Скорость обмена информацией при штатном режиме 8ш определяется по формуле:

^ (7)

т + т

а ш

где УБ - размер блока данных;

та - временные затраты на функционирование аппаратуры;

тш - временные затраты на передачу информации на расстояние Яш

Длительность времени та зависит от способа захвата канала и обмена служебными и управляющими сигналами между ЭВМ. В нее входят длительности служебных и информационных импульсов. Величина определяется следующим образом:

та тапр + тапд + Псс(тпптсп)

где Пх - количество служебных и управляющих сигналов в последовательности, необходимой для передачи блока информации; Тдпр, - временные затраты на функционирование приемной аппаратуры;

Хзпд - временные затраты на функционирование передающей аппаратуры;

тсп - длительность служебных импульсов;

тпп - длительность информационных импульсов.

Таким образом, можно определить пропускную способность канала, работающего в штатном режиме при расстоянии до приемника не превышающем заданного.

Применяя эти данные, можно определять каким образом будет меняться качество передаваемой и принимаемой информации в зависимости от расстояния между элементами информационно-вычислительного комплекса. Получая результаты, производя вышеизложенные вычисления, появляется возможность выбирать оптимальные расстояния между элементами управления, тем самым повышая их структурную живучесть.

Список литературы:

1. Бабич В. К., Баханов Л. Е., Герасимов Г. П. и др. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра / Под ред. Е.А. Федосова. - М.: Дрофа, 2001. - 234 с.

2. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. - СПб.: Питер, 2006. - 704 с.

3. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Проблемы построения высокопроизводительных вычислительных систем в образцах вооружения войсковой ПВО // Научно-технический сборник «Оборонная техника». - М., ФГУП НТЦ «Информтехника». - № 4-5. - рег. № 89/32. 2009.

4. Морозов А.В., Павлюченков С.Н. Построение корректной системы питания перспективных вычислительных систем реального времени // Смоленское региональное отделение АВН. Информационный бюллетень № 18. -Смоленск: ВА ВПВО ВС РФ, 2009. - С. 325-333.

СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

© Криштопов Д.А.*

Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации

им. Маршала Советского Союза А.М. Василевского, г. Смоленск

Системы контроля представляют собой распределенные по сети контрольно-измерительные средства (КИС), программное обеспечение (ПО) анализа результатов контроля и совокупность сохраняемых в базе данных (БД) критериев, допустимых границ изменения контролируемых параметров и результатов контроля. Кроме этого предусматриваются средства планирования процедур контроля и их привязки к отображенной на физической и / или топологической схеме архитектуре информационно-вычислительных систем (ИВС). КИС представляют собой разнообразные дистанционно-управляемые средства измерений, анализа и тестирования, данные с которых анализируются с помощью специализированных средств обработки информации, а затем сопоставляются с заранее установленными границами -порогами или масками. Если полученные отклонения выходят за априори установленные границы, то констатируется факт нарушения качества передачи, а по накоплению статистических данных определяется степень его деградации в будущем [1].

Таким образом, системы контроля должны выполнять следующие основные задачи:

* Адъюнкт кафедры Автоматизированных систем боевого управления.