Введение к работе
Актуальность работы обусловлена тем, что появление, развитие и распространение сложных систем, которыми являются, в частности, исследуемые в диссертации цифровые сети интегрального обслуживания, требуют применения системного анализа при оценке их характеристик. Согласно актуализированным в 2009 и 2010 г.г. ГОСТ 27357-87, ГОСТ 22670-77 и ГОСТ 27285-87, а также работам Советова Б. Я., Яковлева С. А., Тоценко В.Г., Гулевича Д.С и ряду других работ, сложные системы подобного рода являются хорошо известными объектами, как исследования, так и практического применения. Для изучения взаимного влияния отдельных характеристик такой системы необходимо анализировать и оценивать эти характеристики не порознь, а совместно, учитывая при этом не только основные, но также побочные и сопутствующие явления. Эта задача является весьма важной, и решить ее можно, используя методы системного анализа, направленные на изучение закономерностей функционирования и развития отдельных элементов системы, а также характера и порядка системных связей. Результаты исследования должны быть ориентированы на повышение эффективности управления системой.
Цифровая сеть интегрального обслуживания1, являясь сложной технической системой, может быть в частном случае информационной сетью, предоставляющей услуги пользователям. В эту систему входят как средства связи, так и система обработки информации и управления, выполняющая функции требуемого обслуживания сети и принятие решений для качественного обслуживания пользователей.
Всякую сложную техническую систему с точки зрения концепции безопасности и в соответствии с системой менеджмента качества следует изучать с трех основных позиций: ее надежности, готовности и качества. Следует отметить, что с позиции классических моделей теории надежности система изучается изолированно от окружающей среды: ни система не подвергается воздействиям внешней среды, ни сама окружающая среда не испытывает на себе воздействий со стороны системы. Поэтому, для более глубокого исследования сложной системы с целью повышения эффективности ее функционирования, необходимо решать задачу анализа влияния внешней среды на функционирование ее объектов и процессов с учетом отраслевых особенностей. В процессе системного анализа необходимо также учитывать целенаправленное воздействие человека на объекты исследования,
1 В ГОСТ 27285-87 также используется словосочетание «интегральная цифровая сеть»
Современные информационные сети, ориентированные на предоставление информационных услуг пользователям, относятся именно к таким сложным системам и в большой степени зависят от используемых технологий и средств вычислительной техники. Отраслевые особенности применения информационных сетей, их конкурентоспособность и рентабельность предоставления услуг напрямую зависят от инноваций информационных технологий, от использования системного подхода при разработке проектов и эксплуатации информационных сетей. Поэтому важной задачей разработки и эксплуатации этих сетей является уменьшение рисков развертывания новых решений и повышение надежности и качества как самих сетей, так и систем их обслуживания.
При появлении сбоев и отказов в сетевых каналах и технических средствах (узлах) цифровой интегральной сети нарушается нормальная работа всех пользователей (операторов и клиентов), что приводит к большим убыткам компаний, предоставляющих информационные услуги. Именно поэтому необходимо обращать самое пристальное внимание на информационные процессы, происходящие в сети, обнаруживая «узкие» места при их реализации, а также отслеживать надежность сети и определять качество ее обслуживания.
Вопросами анализа и оценки надежности систем и информационных сетевых структур посвящено немало исследований. Так в известных работах Б. Я. Советова и С. А. Яковлева, О.В. Щербакова, Г.Н. Черкесова и И.А.Рябинина, А.С. Можаева, Б.П.Филина, предложены различные методы анализа и оценки надежности систем и сетей и исследованы источники потерь информации.
При разработке и эксплуатации цифровой интегральной сети большое внимание уделяется постоянному улучшению ее эффективности, которая может быть оценена с помощью коэффициентов качества сети и качества системы ее обслуживания, получаемых на основе моделирования реализуемых в сети процессов. Проблемами разработки моделей занимаются как российские, так и зарубежные специалисты. Так А.С. Можаевым и В.Н Громовым разработаны и использованы логико-вероятностные методы автоматизированного моделирования, позволяющие разрабатывать комбинаторно-последовательные модели функционирования сложных систем.
Оценка качества любой системы проводится в рамках стандартов ISO 9000:2000 и ISO 9001:2008, которые определяют задачу менеджмента качества как постоянное улучшение качества любого объекта посредством регулярного анализа результатов и корректировки его деятельности. Одной из основных
составляющих системы менеджмента качества является разработка и применение методов для измерения результативности и эффективности каждого процесса на основе ключевых показателей качества. Поэтому целесообразно рассмотреть методы разработки моделей информационных процессов, реализуемых в цифровой сети интегрального обслуживания, а также способы определения показателей качества, необходимых для последующего анализа качества сети.
Цель диссертационной работы состоит в разработке методов анализа и расчета эксплуатационных и надежностных характеристик цифровых сетей интегрального обслуживания с отказывающими и восстанавливаемыми каналами связи и системой управления, обеспечивающей процессы обслуживания сети.
Основные задачи.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
анализ методов моделирования информационных сетей;
анализ методов оценки надежности современных информационных сетей;
разработка методов оценки надежностных характеристик цифровых сетей интегрального обслуживания:
о путем построения расчетного дерева, основанного на вероятностях
отказов и восстановлений каналов связи, о на основе редукции сети по расчетным сетевым единицам;
применение разработанных методов для расчета надежностных характеристик реальной сети конкретной телекоммуникационной компании;
разработка метода исследования эксплуатационных характеристик цифровых сетей интегрального обслуживания, путем моделирования систем эксплуатации сетей на основе IDEF-технологии;
разработка метода оценки качества технологических процессов, реализуемых в цифровых сетях интегрального обслуживания и удовлетворяющих требованиям системы менеджмента качества;
технологическое моделирование системы обслуживания сети конкретной телекоммуникационной компании.
Методы исследования основаны на результатах общей теории систем, теории моделирования систем, теории вероятностей, теории бинарных отношений, теории марковских процессов и теории автоматов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработан метод построения технологических моделей описания бизнес-процессов на этапе системного анализа, отличающийся от известных методов формализованным подходом на основе теории бинарных отношений.
Предложены расчеты характеристик технологической модели, которые основаны на анализе вероятностей состояний технологического процесса.
Разработан метод анализа «узких» мест технологического процесса, отличающийся от известных методов использованием количественных оценок, способствующих совершенствованию управления и принятию решений.
Разработаны методы оценки и расчета надежности сложной сети, отличающиеся от известных методов использованием расчетной сетевой единицы, оценка надежности которой осуществляется простым, удобным и хорошо автоматизируемым способом.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
Предложенные методы технологического моделирования использованы при анализе деятельности фирмы обслуживания реальной телекоммуникационной сети, а результаты моделирования учитывались при проведении сервисных работ в процессе эксплуатации сети.
Выполнены расчеты эксплуатационных характеристик реальной телекоммуникационной сети.
Предложенные методы расчета надежности сложной сети использованы при оценке надежности реальной системы, эксплуатируемой конкретной телекоммуникационной компанией.
Основные положения, выносимые на защиту:
Метод формального построения технологических диаграмм, позволяющий проанализировать «узкие» места и качество технологических процессов.
Метод расчета надежности выполнения разветвлений и слияний в сложном технологическом процессе.
Метод оценки надежности сложной сети, основанный на построении расчетного дерева из предлагаемых сетевых единиц.
Метод оценки надежности сложной сети, основанный на декомпозиции сети с использованием предлагаемых сетевых единиц.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы внедрены на предприятии ЗАО «Санкт-Петербургский ТЕЛЕПОРТ» при анализе
деятельности центра обслуживания информационной сети связи, эксплуатируемой ЗАО «Санкт-Петербургский ТЕЛЕПОРТ» и при оценке надежности и качества этой сети.
Кроме того, полученные в диссертационной работе результаты внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского университета аэрокосмического приборостроения (по кафедре информационных систем) при разработке курсов «Автоматизированные системы обработки информации и управления» и «Информационные системы в атомной энергетике».
Апробация результатов работы.
Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных сессиях ГУАП (г. Санкт-Петербург 2008, 2009, 2010 г.г.), на VI, VII,VIII, IX Международных научно практических конференциях МБИ (г. Санкт-Петербург 2008, 2009, 2010 г.г.), на семинаре секции надежности общества судостроителей им. А.Н.Крылова (г. Санкт-Петербург 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе одна работа - в научном журнале, рекомендованном ВАК для опубликования основных научных результатов диссертации.
Структура работы. Диссертация изложена на 158 страницах и состоит из введения, пяти разделов с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 107 наименований, и 17-ти приложений. Основное содержание диссертации включает 51 рисунок и 21 таблицу.
