Содержание к диссертации
Введение
1. Основные проблемы перепрофилирования объектов, выведенных из состава вооруженных сил в арктической зоне России 9
1.1. Анализ основных природоохранных требований 9
1.2. Экологический мониторинг 22
Выводы 29
2. Построение системы экологического мониторинга 30
2.1. Структура системы мониторинга 3 0
2.2. Сбор экологической информации 40
2.3. Модель взаимодействия открытых систем 44
2.4. Протоколы передачи данных и протоколы обмена маршрутной информацией 50
2.5. Спутниковая связь и пакетная передача данных 56
2.6. Построение концептуальной модели составной сети 58
2.7. Основные сетевые объекты и процессы, отображаемые в модели, и их характеристики 60
Выводы 71
3. Организация работ по экологической реабилитации территорий 72
3.1. Методы системной динамики 72
3.2. Имитационная модель выполнения операций 75
Выводы 89
4. Практическое применение разработанных методик 90
3.1. Расчет пропускной способности сети экологического мониторинга 90
3.2. Сетевое планирование работ по экологической реабилитации территорий 101
4.3. Результаты моделирования 107
4.4. Оценка экономической эффективности перепрофилирования объектов 108
Выводы 115
Заключение 116
Список использованной литературы 117
Приложение
- Анализ основных природоохранных требований
- Структура системы мониторинга
- Методы системной динамики
- Расчет пропускной способности сети экологического мониторинга
Введение к работе
Движение страны по линии дальнейшего реформирования экономики предполагает более ускоренное развитие малого и среднего бизнеса. К этой категории можно в определенной степени отнести и туристическую индустрию, в которой в настоящее время, к сожалению, туристические возможности России используются не в полной мере. В частности, недостаточно используется природно-географический потенциал арктических регионов страны, которые привлекают первозданной красотой скалистых гор и тундры Кольского полуострова, бескрайними просторами Северного Ледовитого океана и нетронутой цивилизацией неповторимостью северных архипелагов. Проблема возведения и развертывания в арктических районах спортивно-оздоровительных и туристских комплексов зачастую связана с достаточно большими финансовыми затратами, с инвестиционными рисками, недостаточно развитой транспортной сетью.
Автор полагает, что социально-экономический эффект в результате разрешения этого противоречия значительно превысит возможные затраты на его преодоление.
Актуальность темы. Большинство указанных трудностей может быть успешно преодолено за счет использования выведенных из состава Вооруженных сил России объектов и территорий. Речь идет о военных городках, в арктической зоне России, оставленных военнослужащими в результате сокращения общей численности войск. Направление, связанное с использованием этих объектов и территорий под туристские комплексы, весьма перспективно, так как в этом случае используется существующая достаточно развитая инфраструктура городков, дорожной сети, электро- и теплоснабжения.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система экологического мониторинга арктического района России и организация работ по экологической реабилитации территорий, освобождающихся после их использования в военных целях. Предмет исследования - сеть передачи данных от пунктов наблюдения в центральную дирекцию и сетевой график организации работ по реабилитации.
Цели и задачи исследования. Определение уровней дестабилизации, характера загрязнений и их распространения в пространстве и во времени необходимо как для оценки возможности и целесообразности перепрофилирования, так и в период эксплуатации перепрофилированных объектов. Решение этой задачи связано с созданием системы мониторинга экологического состояния окружающей среды.
Эта система представляет собой разветвленные средства передачи данных от пространственно разнесенных измерительных станций в единую дирекцию. Существенной особенностью этой системы является то, что сетевые объекты (абоненты, узлы и пр.), которые должны быть объединены в составную (гомоморфную) сеть, могут находиться на значительных расстояниях. Сетевыми абонентами могут являться как стационарные, так и изменяющие своё местоположение объекты. Нельзя также не учитывать, что в настоящее время развитость, практическая доступность и использование информационных сетей и других средств связи в арктической зоне существенно отличаются. Всё это говорит о том, что при анализе такой сложной (составной гетерогенной) сети необходимо учитывать, что реальная связь между абонентами, передающими и принимающими информацию, может осуществляться по маршрутам различной топологической сложности и с разной сетевой аппаратурой.
В этих условиях требуется принять решение о рациональных технических характеристиках системы и о связях между отдельными центрами.
Перепрофилирование объектов возможно только при условии проведения экологической реабилитации. Принятие решения о целесообразности перепрофилировании связано с экономическими оценками, которые зависят от большого числа факторов и, в том числе, от организации работ на объектах. Выбор рациональной организации работ представляет собой комбинаторную задачу, которая не имеет аналитического решения. В этих условиях требуется принять решение о распределении трудовых ресурсов.
В рамках этих целей в работе поставлены следующие задачи: на основе специфики перепрофилируемых под туристские и спортивно-оздоровительные комплексы объектов, выведенных из состава Вооруженных сил, - проанализировать влияние требований международных конвенций, соглашений и протоколов в области природоохранной деятельности и требований российских нормативно-правовых документов в области охраны окружающей среды в северных перепрофилируемых районах страны на работу туристских комплексов; - проанализировать особенности воздействия существующих источников загрязнения арктических регионов на деятельность туристических комплексов, а также влияние их деятельности на экологию; определить структуру информационного обеспечения с учетом природоохранной компоненты управленческих решений; разработать модели, позволяющие выбирать структуру системы экологического мониторинга; - разработать модели, позволяющие распределять трудовые ресурсы в процессе перепрофилирования.
Научная новизна исследования заключается в том, что в работе: - дано обоснование условий перспективности использования объектов и территорий под туристические и спортивно-оздоровительные комплексы в арктической зоне России; впервые разработана организационная структура системы экологического мониторинга и структура базы данных для него; впервые разработана модель системы экологического мониторинга, позволяющая оценивать рациональность технических решений по маршрутам передачи экологической информации; впервые разработана модель организации работ по перепрофилированию объектов, позволяющая рационально распределять трудовые ресурсы в процессе перепрофилирования.
Практическая значимость исследования подтверждена внедрением его результатов и заключается в том, что:
Разработанная в ходе исследований методика используется при оценке рациональности вариантов перепрофилирования в концерне «Водстрой».
Модель сети распределения информации используется в учебном процессе Московского авиационного института.
Модель организации работ подготовлена к внедрению.
Полученные в ходе исследования результаты будут способствовать практической реализации «Национального плана действий по защите арктических морей Российской Федерации» (НПД-Арктика), принятого на парламентских слушаниях в Государственной Думе Российской Федерации в 2001 году. Планом НПД-Арктика предусматривается с использованием финансовой поддержки Глобального экологического фонда перепрофилирование военных баз Северного флота, переходящих в гражданское пользование.
Личный вклад автора.
Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задачи, анализ литературы по проблеме, обобщение и интерпретацию результатов.
Автором лично выдвинуты положения о реформировании объектов и сформулированы требования к структуре организационной системы и составу базы данных экологического мониторинга.
Автором разработаны принципы построения модели системы сбора информации об экологической обстановке и проведено моделирование.
4. Автором лично разработаны вопросы построения модели организации работ по экологической реабилитации территорий.
На защиту выносится:
1. Методика проведения работ по оценке рациональности перепрофилирования объектов под туристические комплексы.
Организационная структура системы экологического мониторинга.
Модель сети передачи данных.
4. Модель организации работ по перепрофилированию военных объектов.
Апробация работы.
Материалы диссертации доложены на Всероссийской научной конференции «Цивилизация знаний: будущее и современность»
Результаты диссертационного исследования нашли отражение в пяти статьях, в патенте на полезную модель и заявке на получение авторского свидетельства, подтвержденной приоритетной справкой. Структура диссертации.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка использованной литературы.
Анализ основных природоохранных требований
Проблема дальнейшего использования объектов и территорий, высвобождающихся в ходе военной реформы в России, приобретает особую актуальность в связи с тем, что, как правило, оставленные военнослужащими и обслуживающим персоналом городки, с течением времени приходят в запустение и разрушаются, нанося определенный вред экологии регионов. Кроме того, они представляют материальный ущерб от упущенной выгоды их эксплуатации.
В то же время в стране, судя по заявлениям правительства, намечается рост экономических показателей и усиливается инвестиционная активность, как среди отечественных организаций и физических лиц, так и со стороны зарубежных фирм. В частности, особое внимание проблеме перепрофилирования объектов и баз, переходящих в гражданское пользование в Российской Федерации, уделяет международный Глобальный экологический фонд (ГЭФ). Фонд выразил готовность к финансированию ряда проектов, касающихся экологической реабилитации указанных объектов в соответствии с «Национальным планом действий по защите арктических морей Российской Федерации» (НПД-Арктика), одобренным в марте 2001 г. на парламентских слушаниях Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации. НПД-Арктика разработан по инициативе Комитета по экологии и согласован с Минэкономразвития России, Министерством природных ресурсов и Росгидрометом. Таким образом, в настоящее время удачно сочетается наращивание инвестиционного климата и возможность перепрофилирования готовой инфраструктуры военных городков под новые производства, с одновременной ликвидацией негативных экологических последствий оборонно-хозяйственной деятельности.
Среди инвестиционных проектов для Арктической зоны явно выделяются три основных направления, которые могут быть реализованы на нескольких объектах, переходящих в гражданское пользование: перепрофилирование, во-первых, под туристские и спортивно- оздоровительные, во-вторых, - под рыбохозяйственные предприятия для выращивания молоди ценных пород рыб, и в-третьих, - под центры для сбора и дальнейшей утилизации списанного вооружения и военной техники.
Главным в настоящее время является первое направление. Это связано с тем, что военные городки содержат такие необходимые элементы инфраструктуры, как жилой фонд для обслуживающего персонала, казарменные помещения, клубы, спортивные городки, склады, автостоянки, базы горючесмазочных материалов, пристани, пирсы, системы тепло- и водоснабжения, инженерные сети, подъездные пути, системы охраны и т.д. Типовые схемы военных городков и их размещение на местности показаны на схемах рис.1.1,1.2. [18,23].
Следовательно, переоборудование городков под туристские комплексы малозатратно и требует минимального времени для самоокупаемости; при реализации второго и третьего потребуются значительные финансовые средства и длительный срок окупаемости;
При реализации этого перепрофилирования должны быть решены три основные задачи: 1) приведение объектов и территорий в экологически безопасное состояние; 2) реконструкция и ремонт (восстановление) существующей инфраструктуры; 3) оснащение современным оборудованием в соответствии с целями инвестиционного проекта. Решение первой задачи связано, прежде всего, со сбором информации о экологическом состоянии окружающей среды. Это, в свою очередь, требует построения системы глобального экологического мониторинга. Последующие шаги связаны с организацией работ по экологической реабилитации территории.
Россия связана целой системой международных и российских конвенций и соглашений (см. приложение 1). Практическая реализация природоохранных требований, изложенных в этих Конвенциях и соглашениях, осуществляется на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации объектов. В связи с тем, что речь идет о перепрофилировании военных объектов, выведенных из состава Вооруженных сил, необходимо проходить процедуру оценки экологического состояния окружающей среды (ЭСОС), чтобы новые объекты соответствовали положениям международных стандартов. Это важно и с точки зрения привлечения зарубежных инвесторов. Наиболее полно указанные положения изложены в требования Европейского банка реконструкции и развития по ЭСОС [15,16,19-22].
Требования к ЭСОС Европейского банка реконструкции и развития (ЕБРР) достаточно близки к российской оценке.
Процедура экологической оценки проектов со стороны ЕБРР проводится при проектировании и возведении различного рода общественных и промышленных зданий и сооружений. Это необходимо учитывать и при перепрофилировании объектов под туристские комплексы. Указанные объекты, естественно, не представляют повышенной экологической опасности для населения окружающих территорий. Но в связи с тем, что бывшие военные объекты могли эксплуатироваться с нарушением экологических требований, эта процедура должна выполняться.
Структура системы мониторинга
Сохранению экологически безопасного состояния арктического региона в последние годы уделяется все больше и больше внимания.
Как уже отмечалось в главе 1, арктические страны подписали ряд конвенций и протоколов, направленных на сохранение арктических морей в экологически безопасном состоянии. Однако, следует отметить, что полноценная международная система экологического контроля пока не создана. Но задача эта является одной из наиболее актуальных, поскольку, в конечном итоге, в передовых странах она тесно связана с уровнем экологической защищенности окружающей среды.
В этой связи одной из актуальнейших задач в настоящее время является задача создания Национальной и региональной систем экологического контроля Арктики. При её создании необходимо учитывать многозвенность информации, её пространственную, временную и разнородную составляющие, а также то, что она предназначена для информационной поддержки органов государственной власти и государственного управления по обеспечению экологической безопасности, а также контроля, изучения и прогнозирования состояния окружающей природной среды в регионе [36-39].
Следует подчеркнуть, что в данном случае особенно важна автоматизация обработки информационных потоков для принятия мер в случаях возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера, при авариях и катастрофах. Системы Национального и регионального мониторинга должны выполнять следующие функции: - обеспечение органов государственной власти, органов управления и надзора в области экологии, а также населения достоверной информа цией о текущем и ожидаемом состоянии экологической обстановки, фактах, масштабах и последствиях ее ухудшения; обеспечение государственных систем предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций информацией, необходимой для защиты населения в связи с чрезвычайными ситуациями; - информационная поддержка и выработка рекомендаций для принятия управленческих решений органами территориального управления и надзора в области обеспечения экологической безопасности; - урегулирования вопросов по сотрудничеству между организациями различных государств, обмен информацией между ними и создание общей базы данных по всем вопросам, входящим в компетенцию этих организаций, архивирование и документирование получаемой входной информации, результатов ее комплексной обработки; - контроль источников загрязнения, сообщение об отклонениях от установленных контрольных уровней; - комплексный анализ экологической обстановки, прогнозирование ее изменения и выработка рекомендаций по принятию управленческих решений; - разработка предложений по предупреждению загрязнения окружающей среды; - разработка предложений по локализации, ликвидации загрязнений и экологической реабилитации загрязненных акваторий и побережий; - организация контроля работоспособности системы и взаимосвязи между элементами структуры системы мониторинга.
Система мониторинга формируется путем объединения на информационном уровне локальных (объектовых) систем контроля экологической обстановки, а также измерительных сетей и служб контроля экологической обстановки стран-участниц, действующих на территории арктического региона.
Источниками первичной информации о состоянии экологической обстановки должны являться: - посты контроля (постоянные, временные, стационарные и передвижные экспедиционные и т.п.), действующие на территории региона в соответствии с согласованной схемой размещения, которая разрабатывается с учетом размещения потенциально опасных в экологическом отношении производств, транспортных коридоров, районов добычи и переработки полезных ископаемых а также с учетом данных об источниках загрязнений и путях их переноса; - локальные информационно-аналитические центры стран-участниц, осуществляющие экологический контроль путем ведения регулярных автоматизированных и ручных измерений на территории Арктики, а также осуществляющие анализ и обработку первичной информации природоохранного характера.
Полученную информацию о состоянии экологической обстановки первичные структуры (рис.2.1) передают для дальнейшей обработки и обобщения в Федеральные исследовательско-аналитические центры (ФИАЦ) по охране окружающей среды. В ФИАЦ обеспечивается: - прием данных о текущем состоянии окружающей среды, о состоянии потенциальных источников загрязнения, о видах и уровнях загрязнениий отдельных объектов, территорий и акваторий и путях их распространения; - обработка получаемой информации и её комплексный анализ, прогноз и разработка рекомендаций по стабилизации обстановки в случае необходимости; - информационный обмен с аналогичными структурами других государств и регионов; - хранение информации в специальных банках данных; - предоставление информации вышестоящим органам.
Далее обработанная в ФИАЦ информация должна поступать в Дирекцию Международной системы экологического контроля Арктики, в функции которого входит руководство, контроль и координация работы нижестоящих структур, решение вопросов финансирования программ по экологическим вопросам, разработка стратегии развития системы и ее практическая реализация, принятие решений при аварийных ситуациях и разработка мер по их предотвращению, а также по локализации и ликвидации последствий.
В состав Дирекции входит Кризисная группа, выполняющая функции анализа и оценки возможных чрезвычайных ситуаций, их моделирования и оперативного взаимодействия по ликвидации последствий экологического характера с органами государственной власти.
Анализ экологической ситуации Арктики показал, что пункты сбора первичной экологической информации должны быть размещены в следующих районах России: 1.Мурманск, 2. Архангельск, 3. Нарьян-Мар, 4. Амдерма, 5. Салехард, 6. Дудинка, 7. Норильск, 8. Хатанга, 9. Тикси, 10. Казачье, 11. Амбарчик, 12. Пе-век, 13. Иультин, 14. Уэлен, 15. Провидения, 16. о-ва Земля Франца- Иосифа, 17. о. Новая Земля, 18. о-ва. Северная Земля, 19. Новсибирские о-ва, 20. о. Врангеля, 21. г. Беринговский, 22. г. Анадырь. Функционирование системы Функционирование элементов структуры мониторинга условно делится на три режима: обычный, повышенной готовности и чрезвычайный. Обычный режим - контроль проводится по согласованной программе, анализ обстановки осуществляется автоматически. Режим повышенной готовности - контроль проводится по комплексной программе в соответствии со сложившейся ситуацией и прогнозом её развития в акватории, на шельфах и побережье. На основании информации, полученной с пунктов наблюдения, производится её анализ, обработка, систематизирование и разрабатываются рекомендации по принятию стабилизационных мер. Чрезвычайный режим - контроль проводится по специальной расширенной программе с учетом сложившейся ситуации. На основании данных анализа кризисной группой разрабатываются предложения по проведению чрезвычайных мер по локализации загрязнений и их ликвидации с учетом видов, масштабов и уровней загрязнений (нефть, мазут, дизельное топливо и т.д.). Информационный обмен между элементами системы мониторинга
Методы системной динамики
Экологическая реабилитация освобождающихся территорий - важный этап перепрофилирования. В значительной степени его организация определяет экономическую эффективность проекта. Решение задачи оптимального распределения имеющихся средств аналитическими методами невозможно из-за большого количества вариантов, поэтому предлагаемый метод заключается в итерационном приближении к рациональному варианту с помощью моделирования. В социально-экономических и организационных системах такое моделирование целесообразно выполнять методами системной динамики.
Системная динамика - это методология анализа и исследования сложных динамических систем. Моделирование сложных систем методами системной динамики служит для их анализа с учетом всех основных внутренних и внешних связей, для изучения возможных последствий решений, принимаемых в системе или воздействующих на нее.
Системная динамика концентрирует свое внимание на структуре системы и, прежде всего, на взаимодействии существующих в системе цепочек обратной связи. Для удобного и наглядного изображения этой структуры служат диаграммы причинно-следственных связей. Элементами структуры являются - уровни - интегральные показатели, характеризующие возникающие в системе накопления; - материальные потоки - перемещение материальных объектов от одного уровня к другому; -темпы потоков - элементы, характеризующие скорости потоков; - информационные потоки - потоки информации, связывающие уровни с темпами.
Основополагающие типы элементов в структуре моделей системной динамики - это уровни и темпы. Они же являются основными типами переменных в системе уравнений, которые формируются в ходе анализа причинно-следственных связей и составляют модель системы.
Переменные уровня описывают состояние системы в определенный момент времени. Они обобщают результаты всех действий внутри системы и характеризуют накопления, возникающие внутри нее из-за разности между входящими и выходящими потоками.
Темпы определяют мгновенные потоки между уровнями в системе. Переменные темпов показывают, как быстро изменяются уровни.
Для описания модели в системной динамике разработана специальная система уравнений. Для ее составления весь моделируемый период времени разбивается на достаточно короткие интервалы и производится последовательное вычисление параметров системы для каждого из этих интервалов на основе информации о состоянии в предыдущий момент времени. Каждый раз рассматриваются три момента времени, которым даны обозначения J, К, L. Интервал Ж - истекший, интервал KL- начинающийся; момент К - настоящий момент времени.
Методика составления уравнений заключается в следующем. По значению уровня в предшествующий момент времени J и темпа в предшествующий интервал Ж определяется значение уровня в данный момент времени К. По этому уровню определяется величина темпа, который будет действовать в последующий период KL. После проведения этих вычислений для момента К время переиндексируется, т.е. положение точек J, К, L сдвигается на один интервал времени вправо. Уровни, вычисленные для момента времени К, считаются теперь уровнями в момент J; темпы для интервала KL становятся темпами в интервале Ж. Вся последовательность вычислений повторяется и определяется состояние системы для следующего момента времени, отстоящего от предыдущего на время DT.
Основными уравнениями системной динамики являются уравнения уровней и уравнения темпов. Структура уравнений уровней очевидна: они объединяют значения уровней в предшествующий момент времени, и произведение темпа на временной интервал, для которого определяется очередной уровень.
Уравнения темпов определяют скорости изменения уровней. Для формулы уравнений темпов существуют три ограничения: 1)уравнение темпа не должно содержать интервал решений; 2)в правой части не должно быть переменных темпа, только переменные уровня, константы и вспомогательные переменные; 3)вычисление переменной темпа, стоящей в левой части уравнения, всегда производится для периода времени, непосредственно следующего за моментом расчетов.
Если в уравнения темпов включить все действующие факторы, то они могут стать очень сложными и необозримыми. Поэтому на практике их разделяют на несколько выражений, которые, будучи подставлены одно в другое, дают окончательное уравнение. Такие выражения называют вспомогательными [21].
Кроме названных, в системной динамике используются неосновные уравнения, облегчающие реализацию основных на ЭВМ. К ним относятся дополнительные уравнения, уравнения начальных условий, константы и таблицы.
Наличие временных соотношений приводит к необходимости учитывать задержки в потоках. Для моделирования задержек в системной динамике используют экспоненциальные функции.
С точки зрения системной динамики доходы и расходы, а также заданная эффективность представляют собой уровни; они изменяются во времени или остаются постоянными. Темпами в данном контексте являются темпы инвестиций и темпы освобождения и освоения территорий. Материальные потоки идентифицируются как потоки денежных средств. В рассматриваемой системе имеют место и информационные потоки - обмен данными и принимаемыми решениями, хотя полнота и релевантность циркулирующей информации в общем случае не гарантированы.
Задачу выбора рациональной организации работ рассмотрим в следующей постановке. Имеется конечное множество бригад, выполняющих определенные работы, и полное множество всех работ, которые нужно выполнить. Заданы технологические цепочки выполнения работ - последовательность выполнения отдельных операций и времена их выполнения. Предлагается установить последовательность выполнения работ так, чтобы по возможности сократить объем финансирования на выполнение всей совокупности работ.
Предлагаемый метод решения поставленной задачи заключается в следующем. На первом этапе строится сетевой график, работы в котором упорядочены произвольным образом. На втором этапе разрабатывается имитационная модель, с помощью которой проводится последовательное улучшение исходного варианта. Имитационная модель строится и исследуется с помощью системы моделирования ИМИТАК [1].
Имитационная модель состоит из двух частей. Первая, основная часть, представляет собой модель выполнения работ в соответствии с сетевым графиком. Вторая часть - модели выполнения каждой работы в виде последовательности операций. В этой второй части осуществляется моделирование последовательных операций, тогда как в базовой части выполняется моделирование параллельных работ.
Расчет пропускной способности сети экологического мониторинга
Получить реальные данные о конкретных пользователях, сетях и подсетях практически невозможно и вряд ли всегда целесообразно. При больших и разнообразных информационных потоках более реальным является путь сбора статистической информации о функционировании определённых линий связи, магистралей, особенностях сетей и пр. Тем более что в настоящее время широко распространено использование специальных программных продуктов, которые помогают сетевым диспетчерам иметь более достоверную информацию о функционировании локальных, муниципальных, корпоративных и даже глобальных сетей. Принцип этого подхода и был применён при построении модели составной сети. Интересующие нас терминальные станции и решаемые на них задачи считались известными с большей точностью, чем поведение и характеристики многих удалённых сетей и пользователей. Поэтому в единой моделирующей системе было использовано сочетание имитационных и аналитических методов для представления отдельных процессов, происходящих в реальной моделируемой системе.
Кратко остановимся на вопросах функциональной зависимости интересующих нас показателей функционирования сети от: характеристик решаемых задач, интенсивностей работы терминалов, типов запросов, топологии сети, характеристик сетевых элементов, линий связи, используемых протоколов и временных характеристик работы программ сетевого программного обеспечения. Целью данного рассмотрения является принятие решения об учёте наличия таких зависимостей с целью получения количественной оценки степени их влияния на временные показатели прохождения различного типа сообщений и на коэффициенты использования сетевых ресурсов. Применяя подход, аналогичный подходу, известному в программировании, как «сверху вниз», начнём рассмотрение с конечных показателей, которые необходимо получить в результате моделирования и будем продвигаться к началу, вплоть до исходной информации, которую надо учитывать и необходимо получить. 1. Время прохождения запроса определённого типа с момента первой попытки его выдачи в сеть и до момента его прихода в конечную точку: TZT(/) = TZT(/)(M(/ ),XZT(0,KIR(M(/-,0)), где: M(j) - маршрут j, XZT(z ) - характеристики запроса типа 7, KIR(M(/,/)) - коэффициенты использования ресурсов на маршруте у в момент прихода запроса типа /, XZT(O=XZT(/)(VZT(O, SZT(/), VRZT(O) где: VZT(i ) - объём передаваемого запроса (сообщения); SZT(/) -сложность переработки информации; VRZT(z ) - объём получаемого результата. 2. При моделировании взаимодействия терминальной станции с ис пользованием ЛВС (LAN) по Ethernet-технологии моделируются основные возможные ситуации, адекватное представление которых в модели должно обеспечивать правильную оценку времени прохождения запроса по данному сегменту маршрута до завершения передачи и приёма запроса (сообщения) следующим сетевым узлом (коммутатором, сервером, маршрутизатором или ретранслирующим узлом-RTR). Рассмотрим эти ситуации и определим, какие параметры и алгоритмы должны учитываться при создании модели, имитирующей работу Ethernet-сегмента.
Сообщение готовится на реальном объекте (на терминальной станции), ещё до обращения в сеть. Детально эта фаза не имитируется, однако суммарные затраты времени на подготовку запроса, без детализации внутренних фаз работы оператора на персональном компьютере, операционной системы и программ семиуровневой OSI (не связанных с использованием сетевых ресурсов), учитываются единым параметром, который может варьироваться, ограничивая максимальную частоту появления в сети новых заявок. В ходе подготовки заявки и до передачи её в сеть были определены основные характеристики заявки: объём передаваемой информации, число передаваемых по запросу кадров, адрес получателя информации, используемый вид связи, признак сложности переработки (преобразования) информации на «промежуточных» узлах.
В имитационной модели задаются все перечисленные выше характеристики заявки и определяется момент времени, когда должен появиться первый кадр сетевого запроса. Остальные кадры запроса будут генерироваться автоматически, не нуждаясь в привлечении оператора (при нормальной работе сети). При занятости сети требуется повторение запроса. При обнаружении коллизии, терминалы попавшие в коллизию, должны повторить, после, в определённой степени, случайной задержки, запрос на повторную передачу кадра.
При попадании обращения на передачу кадра запросившая станция ждёт освобождение линии связи - окончания передачи кадра плюс межкадровый промежуток в 96 Ы (9.6мкс).
При занятости сетевой карты приёмника информации (входного буфера), кадр теряется. Модель фиксирует такие случаи. В действующих системах реализуются два возможных варианта: 1) передающей стороной фиксируется время передачи каждого кадра и, если от приёмника не пришло подтверждение приёма кадра («квитанция») за определённое время, передача кадра осуществляется повторно; 2) кадры передаются без временного контроля, но принимающая сторона, обнаружив несовпадение контрольных сумм при потерях кадра(ов), информирует об этом передатчика сообщения.
Как известно, для ускорения процесса работы имитационных моделей, целесообразно стремиться к тому, чтобы в одну модель не объединялись процессы, частоты появления событий в которых очень сильно различаются (более чем на два - три порядка). При возникновении таких ситуаций при создании моделей сложных систем, часто приходится применять декомпозицию и стратификацию моделей. Поэтому оказалось целесообразным разработанную концептуальную модель разбить на две подмодели. Первая подмодель реализует процессы работы терминальных станций (клиентов) через системы спутниковой связи и собирает статистические данные по тем информационным потокам, которые идут от клиентов, использующих ЛВС с Ethernet-технологиями, маршрутизаторы и радиорелейные средства связи. Эта информация представляет собой исходные (входные) данные для второй подмодели. Вторая подмодель реализует основные особенности системы с произвольным доступом (Ethernet), с контролем «несущей» и обнаружением коллизий. Кроме того, учитываются временные затраты на работу маршрутизаторов и ретрансляционных систем, учитывающим «длину» ретрансляционных цепочек и «внешнюю» нагрузку на ретрансляторы, которая вносит дополнительные задержки в прохождение интересующих нас запросов (или сообщений). Показатели по этой дополнительной нагрузке могут собираться с действующих реально сетей и использоваться в модели. В модели эта нагрузка представляется параметрами, которые можно варьировать от «нулевой» нагрузки, до полной перегрузки системы, что позволяет оценить как «чистое» (минимальное) время прохождения сообщений, так и степень влияния нагрузки на время прохождения разных типов сообщений.
Модель составной сети была реализована в виде двух слабо связанных, имитационных «подмоделей» или частей; связь между этими частями осуществлялась посредствам обеспечения идентичности входных информационных потоков заявок и характеристик передаваемых сообщений. Такое ограниченное взаимодействие оказалось реализуемым, потому что сетевые ресурсы в реальном объекте оказались принципиально различными из-за использования разных типов и средств связи. Кроме того, если входные потоки от терминальных станций и характеристики поступающих с них запросов будут в подмоделях отличаться, то в подмоделях реализована возможность независимой настройки характеристик поступления заявок и передаваемых сообщений.
