Азаров Г.И. "Теоретические основы анализа оперативности передачи информации в системах управления и связи", М., Академия ГПС МЧС, 2012г.

 

Излагаются теоретические основы анализа оперативности передачи информации в автоматизированных системах управления и связи. Подход к решению проблемы, в отличие от ранее существующих, учитывает структуру циклов управления, объем информации, передаваемой на каждом этапе цикла, ограничения на время передачи. Приводится методология оценки показателей оперативности передачи информации в циклах управления, включая математическое описание процессов передачи в условиях внешних воздействий, базовые интегральные уравнения, отражающие особенности функционирования типовых направлений связи, численные алгоритмы решения этих уравнений и расчета показателей оперативности.
Рассматриваются вопросы практического применения предлагаемой методологии при анализе конкретных сетей связи. Монография может быть использована в качестве методического пособия НИО, КБ и другими организациями при проектировании систем связи и АСУ различного назначения. Таблиц 8. Иллюстраций 5. Библиография 52 наим.

 

Оглавление

- Перечень сокращений
- Предисловие
- Исходные предпосылки и допущения
- Показатели и характеристики оперативности передачи информации
- Обоснование методологического подхода
- Исходная математическая основа для вывода уравнений процессов передачи информации
- Вывод базовых уравнений
- Постоянно действующие направления с передачей информации в масштабе времени, близком к реальному
- Одноканальные направления
- Многоканальные направления с жестко закрепленными каналами
- Многоканальные направления с взаимозаменяемыми каналами
- Направления, функционирующие и режиме с накоплением информации
- Непостоянно действующие информационные направления и направления передачи командно-сигнальной информации
- Методы решения уравнений и расчета показателей оперативности передачи информа-ции
- Заключение
- Основная литература
- Приложения
- Приложение 1. Анализ оперативности передачи информации в сетях сеансной связи/br> - Приложение 2. Анализ процессов поиска вызова в равнодоступных кана-лах системы связи с подвижными объектами
- Приложение 3. Примеры аналитического решения уравнений Вольтерра
- Дополнительная литература

 

 

Предисловие

В настоящее время вооруженные силы развитых государств стоят перед необходимостью ускоренной разработки и практического освоения новых форм и способов ведения боевых действий, более полно отвечаю-щих требованиям современной военно-политической обстановки в мире и соответствующих коренным изменениям в материальной базе войны.

Весьма важным при этом является то, что если раньше боевой потенциал группировок войск наращивался в основном за счет увеличения боевой мощи оружия, то сейчас при достижении практически неограниченной поражающей способности огневых средств в значительной степени определяется качеством управления и, в первую очередь, его оперативностью.
Влияние оперативности управления на степень реализации боевого потенциала войск наглядно иллюстрируется па примере артиллерийской дуэльной ситуации. Так, если за счет преимущества оперативности управления артиллерийский дивизион одной из противоборствующих группировок войск открывает огонь на 12 минут раньше и за это время выпускает 200 снарядов, то для достижения равновесия противостоящей группировке необходимо иметь дополнительно две артиллерийские батареи. Между тем количество боевых средств строго ограничивается принятыми соглашениями о разоружении.
Таким образом, если раньше повышение оперативности управления считалось одним из важных направлений совершенствования вооруженных сил, то теперь оно становиться важнейшим, а в ряде случаев единственно возможным. На какие же решения в этой связи необходимо ориентировать создаваемые системы связи и как оценить их эффективность с точки зрения удовлетворения требованиям оперативности управления в боевых условиях?
Для обоснованного ответа на эти вопросы необходимо располагать соответствующим методологическим аппаратом анализа процессов передачи информации в циклах управления войсками и оружием с учетом структуры и длительности этих циклов, возможностей сетей связи, условии их функционирования, прогнозируемых характеристик внешних воздействий.
До настоящего времени такой аппарат анализа отсутствовал, что объясняется относительно новой трактовкой проблемы, спецификой и сложностью сетей связи, неординарностью процессов передачи информации в них, а также трудностями теоретического характера.
В настоящей работе излагаются методология и теоретические основы такого аппарата. Автор выражает надежду, что работа окажется полезной для НИУ, КБ и других организаций, занимающихся созданием перспективных информационных технических систем.

 

 

Заключение

Изложенный в настоящей работе методологический подход позволяет представить проблему анализа оперативности передачи информации и следующей трактовке.
Задаются:
- требования управления по объему информации, передаваемой на каждом этапе ЦУ, времени t выполнения этапа, вероятности Р своевременности его выполнения;
- исходные характеристики системы связи, по времени tн непрерывной передачи информации требуемого объема и восстановлению ИН при отказах (функция Fv(t) распределения времени восстановления ИН);
- модель внешних воздействий (функция F(t) распределения длительности интервалов между отказами ИН).
Определяются: вероятность Р1, (tн, t) своевременной передачи информации и среднее время tн передачи.
На основе оценки выполнения условий: рассчитанные показатели должны быть не хуже заданных Р1, (tн, t) ≥ P, ; определяются сети связи, для которых эти условия не выполняются; разрабатываются направления и способы совершенствования этих сетей. Критерием эффективности предлагаемых способов является обеспечение выполнения указанных условий. В качестве ограничений выступают сложность и стоимость технической реализации способов. Основные положения предлагаемого подхода к анализу оперативности передачи информации при этом сводятся к следующему.
Исходным понятием для выработки системы показателей оперативности является своевременность передачи информации в оперативном интервале времени, определяемом соответствующим этапом цикла управления АСУ. На основе этого понятия и анализа требований к выполнению этапов реальных циклов определена система показателей, представляющая собой совокупность функций распределения и средних значений времени передачи информации, рабочего времени функционирования информационных направлений, времени их восстановления, а также имеющегося в оперативном интервале резервного времени.
Путем обобщения и развития способов математического моделирования систем управления и связи разработана и обоснована методология расчета показателей оперативности, основу которой составляют полумарковские модели. Переход от реальных процессов к этим моделям производится введением эквивалентного времени, учитывающим изменения режимов передачи информации в оперативном интервале, что обеспечивает выполнение условий полумарковской регенерации для анализируемых процессов. Описание полумарковских переходов осуществляется интегральными уравнениями Вольтерра II-го рода, неизвестные искомые функции в которых ставятся в соответствие показателям оперативности передачи информации. Учитывая, что составление интегральных уравнений для всей совокупности информационных направлений в системе управления и связи является трудноразрешимой задачей, произведен вывод базовых уравнений для групп, близких по условиям функционирования информационных направлений.
Точное аналитическое решение базовых уравнений возможно лишь в некоторых случаях, что обусловливает необходимость их численного решения. С этой целью целесообразно применять метод последовательных приближений в сочетании с квадратурной формулой Симпсона, используемой при вычислении интегралов с переменным верхним пределом. На основе указанного метода разработаны вычислительные алгоритмы и программы для решения базовых уравнении на персональных ЭВМ. Оценка достоверности результатов вычислений показателей оперативности может производиться как традиционными способами (вычислением двухсторонних оценок рассчитываемых показателей, имитационным моделированием процессов передачи информации па универсальных ЭВМ), так и применением специализированных моделирующих комплексов, включающих элементы реальных сетей обмена информацией. Опыт разработки и использования таких комплексов показывает, что они существенно повышают точность оценки показателей оперативности, сокращают время и расширяют возможности исследования процессов передачи информации.