Некоторые вопросы оценки эффективности мультисервисных сетей связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоторые вопросы оценки эффективности мультисервисных сетей связи

Ю.С. Ионенков

Аннотация

Настоящая статья посвящена особенностям оценки эффективности мультисервисных сетей связи. Представлены основные подходы к выбору показателей эффективности и обоснован их типовой набор для оценки эффективности мультисервисной сети. Изложена методика оценки эффективности мультисервисных сетей связи. Отмечено существенное влияние организационных факторов на эффективность мультисервисных сетей. мультисервисный сеть электросвязь

Ключевые слова: эффективность; показатель; критерий; мультисервисная сеть связи; устойчивость.

This article is devoted to the features of evaluating the effectiveness of multiservice communication networks. The main approaches to the selection of performance indicators and their typical set for assessing the effectiveness of multiservice network are presented. The method of estimation of efficiency of multiservice communication networks is stated. The significant impact of organizational factors on the efficiency of multiservice networks is noted.

Keywords: efficiency; performance; criteria; multiservice communication network; stability.

Введение

Для современного этапа развития характерен переход от индустриального к информационному обществу, для которого характерно предоставление возрастающего объема информационных услуг высокого уровня. Углубление информатизации общества обуславливает необходимость создания и постоянного совершенствования систем хранения, распространения, обработки, использования и обеспечения безопасности информации. К настоящему времени в интересах различных ведомств разработано и разрабатывается значительное количество автоматизированных и информационных систем специального назначения. Большинство из этих систем является территориально распределенными, что обуславливает необходимость создания эффективной системы распространения информации (телекоммуникационной подсистемы) для обеспечения их функционирования.

Одним из наиболее перспективных направлений развития телекоммуникационной подсистемы является построение мультисервисных сетей. Основная задача мультисервисных сетей связи заключается в обеспечении сосуществования и взаимодействия разнородных коммуникационных подсистем в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика реального времени (речи и видео) используется единая инфраструктура.

С учетом того, что мультисервисные сети представляют собой сложные системы, которые функционируют в течение длительного периода времени и требуют больших организационных и материальных затрат на их создание и эксплуатацию, возникает задача оценки их эффективности. При этом на стадиях замысла и разработки сетей на основе оценки их эффективности осуществляется выбор лучшего из множества вариантов системотехнических решений с учетом ряда факторов (сроки разработки, множество технологий и технических средств, возможности разработчиков и т.д.). На стадиях производства, применения и поддержки применения производится оценка качества сетей с целью обоснования рекомендаций по их совершенствованию и модернизации.

Таким образом, представляется необходимой создание методологической базы количественной оценки эффективности мультисервисных сетей связи, которая в существующей научно-технической литературе представлена недостаточно.

В настоящей статье рассматриваются основные особенности оценки эффективности мультисервисных сетей связи, обосновывается типовой набор показателей для оценки их эффективности, а также разработаны предложения по методике расчета обобщенных показателей эффективности систем.

1. Общие подходы к оценке эффективности мультисервисных сетей связи

Под эффективностью системы понимается степень достижения целей, поставленных при ее создании [1].

Критерий эффективности системы определяют на множестве показателей. Под показателем понимается характеристика, описываемая количественно и позволяющая оценить свойство этой системы с какой-либо одной стороны [2].

При исследовании сложных многоуровневых систем, какими являются мультисервисные сети, важным фактором, затрудняющим оперативное принятие решений, касающихся оценки эффективности, является большой объем числовых данных, поскольку показатель эффективности может быть вычислен для каждой подсистемы и каждого элемента в каждой подсистеме. С целью снижения информационной перегрузки необходимо предложить лицу, принимающему решение (ЛПР), некий обобщенный показатель, который характеризовал бы эффективность всей сети в целом.

Одной из важных задач является выбор и обоснование номенклатуры показателей системы с точки зрения их влияния на эффективность решения стоящих перед системой задач.

Выбор показателей целесообразно осуществлять исходя из следующих соображений:

- соответствие показателей целям разработки и назначению системы;

- измеримость с помощью существующих физических (объективных) величин;

- выбор оптимального числа показателей, так как при их малом числе не в полной мере учитываются целевые функции системы, а с ростом числа показателей возрастает трудоемкость оценки;

- показатели эффективности должны учитывать требования, регламентируемые действующими нормативно-техническими документами в систем связи ИТКС.

Для формирования перечня обобщенных и частных показателей эффективности мультисервисных сетей связи в качестве основы будем использовать общепринятые требования к связи и системе связи, а также следующие нормативные документы [3,4]:

- ГОСТ Р 53111-2008 Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки;

- «Требования к организационно-техническому обеспечению функционирования сети связи общего пользования». - Приказ Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации № 113 от 27.09.2007 г.

В соответствии с [5] к связи предъявляются требования по своевременности, достоверности и безопасности, а к системе связи - по устойчивости, боевой готовности, мобильности, пропускной способности, разведзащищенности, доступности и управляемости.

В ГОСТ Р 53111-2008 приведены показатели устойчивости сети связи, а также методы их расчета. Приказ Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации № 113 от 27.09.2007 г. определяет технические нормы на показатели функционирования сетей телефонной сети связи, технические нормы на показатели функционирования телеграфной сети связи, технические нормы на показатели функционирования сетей передачи данных, включая требования по своевременности и достоверности, а также технические нормы на показатели надежности сетей связи.

Из указанных выше документов выбраны показатели, наиболее полно характеризующие мультисервисные сети связи.

Кроме того, как показывает опыт создания информационно-телекоммуникационных систем, эффективность применения мультисервисных сетей связи во многом зависит от организационного показателя, под которым понимается уровень нормативного обеспечения, уровень развития системы обеспечения эксплуатации сети, профессионализм обслуживающего персонала, его желание осваивать новые технологии и т.д.

Исходя из этого, могут быть предложены следующие обобщенные показатели эффективности мультисервисных сетей связи:

- устойчивость;

- своевременность;

- достоверность;

- информационная безопасность;

- организационный показатель.

В качестве показателей устойчивости используются: надежность, характеризуемая коэффициентом готовности, средним временем наработки на отказ и средним временем восстановления; вероятность безотказной работы; живучесть, показателями которой являются коэффициент оперативной готовности каналов электросвязи и вероятность выживания узлов связи в условиях дестабилизирующих воздействий; помехоустойчивость (с учетом наличия в составе сети спутниковых, радиорелейных и тропосферных линий связи), определяемая вероятностью безотказной работы в условиях помех.

В качестве показателей своевременности применяются: вероятность передачи сообщений за время, не превышающее допустимого; среднее время доведения информации; средняя задержка передачи пакетов информации и отклонение от среднего значения задержки передачи пакетов информации.

В качестве показателей достоверности принимаются: коэффициент потери пакетов информации; коэффициент ошибок в пакетах информации; коэффициент информационного технического использования.

В качестве показателей информационной безопасности используются: вероятность сохранения конфиденциальности информации в течение заданного периода; время вскрытия информации; вероятность навязывания ложного сообщения [5].

В качестве характеристик организационного показателя могут быть применены: развитие нормативного обеспечения; наличие, достаточность и укомплектованность эксплуатирующих подразделений специалистами; профессиональная подготовка персонала, морально-психологический фактор, характеризующий желание персонала осваивать новые технологии.

Возможный вариант показателей эффективности мультисервисных сетей связи представлен в таблице 1.

2. Модели показателей эффективности мультисервисных сетей

Для расчета интегрального показателя эффективности мультисервисных сетей связи используется математическое выражение в виде средневзвешенной суммы обобщенных показателей эффективности их отдельных сторон (факторов):

Э_инт. = б₁ Э_2. + б₂ Э_2. + б₃ Э_3. + б₄ Э_4. + …. + б_n Э_n., (1)

где б_i и Э_i - весовые коэффициенты и показатели эффективности обобщенных показателей.

Обобщенные показатели эффективности для устойчивости, своевременности, достоверности и организации определяются путем аддитивной свертки частных показателей K_ji, выбранных для каждого обобщенного показателя:

, (2)

где Э_i - показатель эффективности i-го фактора;

n_i - число показателей i-го фактора;

Таблица 1 - Показатели эффективности мультисервисных сетей связи (вариант)

б_ji - весовые коэффициенты соответствующих показателей, 0? б_ji ?1, ;

K_ji - частные показатели эффективности отдельных элементов системы.

Для расчета обобщенного показателя эффективности в части информационной безопасности используется мультипликативная свертка:

. (3)

Применение мультипликативной модели обосновывается тем, что низкие оценки даже по одному-двум показателям в данном случае неприемлемы. Аддитивная свертка здесь не подходит, так как частные показатели в данном случае не компенсируют друг друга.

Частные показатели эффективности, характеризующие устойчивость, определяются следующим образом [3].

Коэффициент готовности каналов электросвязи определяется по формуле

K_г. = Т_о. / (Т_о. + Т_в.), (4)

где K_г. - коэффициент готовности;

Т_о. - среднее время наработки изделия на отказ;

T_в. - среднее время восстановления работоспособности.

На этапе проектирования коэффициент готовности определяется расчетным путем на основе данных, приведенных в формулярах конкретных технических средств, а в ходе эксплуатации - по результатам сбора и обработки статистических данных об отказах и времени восстановления.

В качестве показателя живучести каналов электросвязи используется коэффициент оперативной готовности, определяемый выражением

K_ог. = K_г. •P (Т), (5)

где K_ог. - коэффициент оперативной готовности;

K_г. - коэффициент готовности;

P (Т) - вероятность сохранения работоспособности элемента сети электросвязи при воздействии дестабилизирующих факторов.

Зависимость вероятности сохранения работоспособности элементов сети электросвязи от ущерба, причиняемого им воздействием дестабилизирующих факторов, приведена в таблице 2 [3].

Таблица 2 - Вероятность сохранения работоспособности элементов сети электросвязи от ущерба, причиняемого им воздействием дестабилизирующих факторов

Вероятность безотказной работы в условиях помех, характеризующая помехоустойчивость определяется экспертным путем в зависимости от наличия в составе направления связи спутниковых, радиорелейных или тропосферных линий связи.

Необходимо отметить, что устойчивость каналов и направлений связи, рассчитанная по приведенным выше формулам, не учитывает их важность, количество каналов в направлениях, а также особенности воздействия дестабилизирующих факторов. В связи с этим в работе [6] в качестве показателя устойчивости сети предложено использовать среднесетевую устойчивость:

Pу = (6)

где N - количество направлений в сети связи;

P_уi, - устойчивость i-го направления связи.

Показатели своевременности и достоверности определяются путем измерений и обработки статистической информации, нормируются относительно требуемых показателей, приведенных в [4], либо требованиях к системе связи.

Коэффициент информационного технического использования определяется по формуле

K_ити = Т_раб.- (Т_к. + Т_и.) / Т_раб., (7)

где K_ити - коэффициент информационного технического использования;

Т_раб. - среднее время работы системы по назначению;

T_к. - среднее время контроля;

Т_и. - среднее время идентификации и исправления ошибок.

Показатели информационной безопасности определяются путем сбора и обработки статистической информации, затем нормируются относительно требуемых для системы связи показателей.

Частные показатели эффективности для организационного показателя определяются экспертным путем по десятибалльной шкале и приводится к значениям от 0 до 1.

Весовые коэффициенты определяются экспертным путем, в том числе с использованием математических методов (например, метод попарных сравнений и т.п.). Метод попарных сравнений достаточно подробно описан в [7].

3. Методика оценки эффективности мультисервисных сетей

В рамках представленного выше подхода для оценки эффективности мультисервисных сетей связи предлагается следующая методика.

Шаг 1. Осуществляется сбор исходных данных. Этот шаг включает сбор данных, характеризующих все пять указанных выше групп обобщенных показателей, характеризующих сеть.

Шаг 2. Формирование экспертной группы.

Шаг 3. Определение частных показателей качества по формулам (4)-(7), а также экспертами по десятибалльной шкале и их нормирование относительно максимального значения (10). Нормированные показатели получают значения от 0 до 1.

Шаг 4. Определение экспертным способом весовых коэффициентов частных показателей качества с применением метода попарных сравнений. Весовые коэффициенты получают значения в интервале от 0 до 1. При этом сумма весовых коэффициентов частных показателей качества по каждому из обобщенных показателей равна единице.

Шаг 5. Производится расчет обобщенных показателей качества в соответствии с выбранной математической моделью по формуле (2) или (3).

Шаг 6. Определяются экспертным способом весовые коэффициенты обобщенных показателей качества. Назначение весовых коэффициентов проводится по тем же правилам, что и на шаге 4.

Шаг 7. По формуле (1) производится расчет интегрального показателя эффективности мультисервисных сетей связи.

Шаг 8. На основе анализа полученных результатов выбирается лучший вариант из представленных, либо формулируются рекомендации по совершенствованию характеристик рассматриваемых вариантов.

Исходные данные для расчета частных и обобщенных показателей эффективности на ранних этапах жизненного цикла (формирования замысла и разработки сети) берутся из тактико-технических требований, тактико-технических заданий, других нормативных документов заказчика, на этапе эксплуатации - реальные характеристики, получаемые разработчиком в рамках авторского надзора либо службой эксплуатации, а также статистические данные, полученные в ходе эксплуатации.

Опыт разработки информационных систем специального назначения показывает существенное влияние на эффективность системы в целом организации ее эксплуатации [8]. Эффективность применения систем связи во многом зависит от способности и готовности к применению предоставляемых системой технологий руководителей организационной системы, от уровня профессиональной подготовки пользователей и профессионализма персонала, осуществляющего эксплуатацию оборудования. Только достаточная подготовка пользователей и обслуживающего персонала позволит эффективно применять систему по назначению и наиболее полно реализовать заложенные в ней технические и технологические возможности. Таким образом, важнейшим условием обеспечения высокой эффективности применения систем связи является готовность соответствующей организационной структуры (ведомства) квалифицированно и в полном объеме создать организационную инфраструктуру обеспечения ее функционирования и эксплуатации, включая нормативное обеспечение, наличие и укомплектованность подразделений эксплуатации, высокую квалификацию личного состава и четкую организацию дежурства на узлах и линиях связи. От организационных факторов существенно зависят и другие характеристики систем связи, в частности своевременность и достоверность, которые обеспечиваются, в том числе, и поддержанием технических характеристик и электрических параметров средств связи в пределах эксплуатационных норм.

Представляется, что данная методика оценки эффективности содержит достаточно полный перечень частных и обобщенных показателей эффективности систем военной связи и позволит достаточно объективно оценить эффективность мультисервисных сетей связи в целом и ее отдельных элементов.

Заключение

Качество функционирования мультисервисных сетей связи определяется научной обоснованностью предъявляемых к ним требований и их точной реализацией на всех стадиях жизненного цикла, что предполагает развитие соответствующего методического аппарата оценки их эффективности.

Расчеты по методике, представленной в настоящей статье, позволяют количественно оценить как эффективность мультисервисных сетей связи, что позволяет сформулировать рекомендации по обеспечению соответствия их установленным требованиям и улучшению.

Представляется, что данная методика оценки эффективности содержит достаточно полный перечень частных и обобщенных показателей эффективности систем связи и позволит объективно оценить эффективность мультисервисных сетей связи в целом и их отдельных элементов.

Литература

1. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Автоматизированные системы. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2005. 14 с.

2. ГОСТ 24.702-85. Эффективность автоматизированных систем управления. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2003. 6 с.

3. ГОСТ Р 53111-2008 Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки. - М.: Стандартинформ, 2009. - 19 с.

4. «Требования к организационно-техническому обеспечению функционирования сети связи общего пользования». - Приказ Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации № 113 от 27.09.2007 г.

5. А.В. Боговик, В.В. Игнатов. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки. - СПб.: ВАС, 2006. - 183 с.

6. Назаров А.Н., Сычев К.И. Модели и методы расчета показателей качества функционирования узлового оборудования и структурно-сетевых параметров сетей связи следующего поколения. Красноярск: Поликом, 2010. - 389 с.

7. Ларичев О. И. Теория и методы принятия решений. - М.: Логос, 2007. 392 с.

8. Зацаринный А.А., Ионенков Ю.С. Научно-практические аспекты оценки эффективности ситуационных центров// Материалы XXXVI Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем», Серпухов, 2017 г., часть 5, с. 102-106.

Размещено на Allbest.ru