Введение к работе
Актуальность задачи. В 1991 г. Россия подписала международные документы, регулирующие порядок судоходства в мире и определяющие современное развитие глобальной морской системы связи по безопасности и бедствию (ГМССБ) мореплавания, и взяла на себя обязательства перед мировым сообществом, в короткий срок до (1999 г.) обеспечить ввод в действие на юге России сеть ГМССБ на Черном и Азовском морях. Опыт создания таких морских систем связи в настоящее время в России отсутствует. В связи с этим возникла задача разработки эффективных методов реализации Федеральной программы по строительству сети ГМССБ, руководствуясь которыми можно было бы в установленные сроки с требуемым качеством ввести сеть в эксплуатацию.
Руководящие документы Международной морской организации (ИМО) ставят задачу обеспечения сети высоким уровнем надежности функционирования, как одним из ее важнейших показателей качества.
Вопросам разработки надежности структурно-сложных систем посвящены фундаментальные исследования Гнеденко Б.В., Рябини-на, И.А., Черкесова Г.Н., Левина В.И., Гадасина В.А., Лубкова Н.В., Полесского В.П. и др. В представленной работе требования к надежности развиваются до уровня критерия проектирования, предопределяющего структуру создаваемой сети ГМССБ. Развиваемый подход осуществляется путем постановки и решения обратной задачи надежности. Решение этой задачи достигается введением дополнительных концептуальных элементов и иной расчетной схемы по сравнению с традиционным анализом надежности сложных систем. Отличием схемы решения обратной задачи является то, что она начинается с определения критерия безотказной работы сети и последующего по-
строения логической функции работоспособности системы (ФРС) и вероятностной функции (ВФ) ее истинности. Вероятности состояний элементов подсистем описаны уравнениями Колмогорова, которые составлены по графам состояний избыточных элементов. Надежностная структура всей сети определена в соответствие с ФРС, в которой число состояний избыточных элементов подсистем задано в соответствии с принципом их минимальной избыточности. Проверка полученных результатов осуществлена на имитационных моделях.
Работа обобщает опыт создания сети в Новороссийском регионе Морской администрацией порта Новороссийск (МАПН). и даёт обоснование требуемой надежности сети. Выполненные науч-}ше исследования внедрены на объектах Новороссийского сегмента сети, первая очередь которой начала круглосуточные дежурства в прибрежных районах плавания А1 (с июіи 1997 г.) от Анапы до Джубги, как того требует график ИМО для государств, подписавших соответствующие договоры.
Предлагаемое в работе решение обратной задачи надежности представляется весьма актуальным научным методом, с точки зрения практической реализации Федеральной программы сети ГМССБ на Юге России.
Объект исследования. Объектом исследования является морская информационная радиосеть, включающая, региональные центры управления (РЦУС) и береговые станции (БС), объединённые в региональную сеть ГМССБ вдоль Черноморского побережья.
Предмет исследования. Предметом исследования является надежность сети ГМССБ Юга России.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка теоретических вопросов и технических принципов решения обратной задачи надежности морской информационной радиосети,
основанных на построении логической функции работоспособности системы и вероятностной функции (критерия) ее истинности, введения ортогональной системы работоспособных состояний на базе марковских процессов, определяющих характер наиболее вероятных отказов в сети.
Методы исследований. В диссертационной работе использованы логико-вероятностные методы, теория марковских процессов, теория выбросов случайных процессов, оптимизация функций; численные методы, имитационное моделирование.
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые результаты:
разработан критерий, определяющий нижнюю границу вероятности безотказной работы сети (критериальной вероятности);
получена логическая функция работоспособности сети и вероятностная функция ее истинности;
сформулирован принцип выбора минимально-избыточного числа работоспособных состояний;
предложен принцип локальности взаимодействия подсистем сети с окружающей средой.
обоснована математическая модель, реализующая логическую функцию работоспособности сети на ортогональной системе работоспособных состояний.
Практическая значимость. Разработанные методы внедрены в практику работы участка сети ГМССБ Юга России, который начал функционирование с июня 1997 года в морском районе А1 в зоне ответственности морской администрации порта Новороссийск, что подтверждено соответствующим Актом внедрения "Оптимальная расстановка береговых модулей сети ГМССБ" от 20.02.1998 г,
МАПН, а также в учебный процесс НГМА научные исследования и разработки по системно-структурной надежности морских информационных систем связи.
Апробация работы. Основные теоретические результаты докладывались на международной конференции в г. Санкт-Петербурге (1997), на региональной конференции г. Новороссийска (1998), в монографии (см. [1] глава 4).
Публикации. Представленная совокупность научных результатов и технических решений, опубликованных автором в 12-ти работах, из которых одна книга (в соавторстве), 12 статей и докладов. Основная часть научных результатов, защищаемых в настоящей диссертации, получена автором самостоятельно, а часть - в соавторстве в пяти ОКР, что подтверждено соответствующим актом внедрения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 151 странице; содержит 25 рисунков, 3 таблицы, библиографию из 51 наименования.