СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНИВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ И СВЯЗИ Российский патент 2018 года по МПК G06F9/00 G05B23/00 G06F17/50 

Изобретение относится к области моделирования и может быть использовано при проектировании радиоэлектронных, технических систем для оценивания эффективности их функционирования.

Толкование терминов, используемых в заявке.

Сеть связи - технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи (Федеральный закон "О связи". 8.07.2003. Принят Государственной Думой 18 июня 2003 года).

Линия связи - элемент системы связи, предназначенный для образования каналов и групповых трактов, имеющих общую среду распространения (В.В. Ломовицкий, А.И. Михайлов, К.В. Шестак, В.М. Щекотихин. Основы построения систем и сетей передачи информации. Учебное пособие для вузов; под ред. В.М. Щекотихина - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 382 с., с. 11).

Под распределенной сетью связи вышестоящей системы управления понимается:

- первичные сети связи, различающиеся используемой средой распространения сигнала и (или).

- развернутые на их базе вторичные сети связи, различающиеся реализуемым видом электросвязи (типом передаваемых сообщений, прикладной службой передачи данных) (Гаранин М.В. и др. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 2001. - 336 с., стр. 13-19).

Единая сеть электросвязи (ЕСЭ) представляет собой совокупность технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, выделенных сетей, технологических сетей связи, присоединенных к ЕСЭ, сетей связи специального назначения и других сетей электросвязи для передачи информации при помощи электромагнитных систем (Ломовицкий В.В. Основы построения систем и сетей передачи информации / Ломовицкий В.В., Михайлов А.И., Шестак К.В., Щекотихин В.М. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 382 с., стр. 160).

Под деструктивными воздействиями понимаются: типовые дистанционные несанкционированные воздействия, в качестве которых выступают: «отказ в обслуживании», DOS-атаки, эхо-тестирование адресов, фальсификация адреса и др. (Шаньгин В.Ф. «Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства». - М.: ДМК Пресс, 2008., стр. 28-29).

Известен способ моделирования, реализованный в изобретении «Способ моделирования процессов двухуровневого управления и система для его осуществления (варианты)», патент РФ №2507565, G06F 9/00, опубликованное 20.02.2014, бюл. №5). Способ заключается в моделировании выполнения функций сбора, обработки, анализа данных об объектах воздействия, принятия решения на осуществление воздействия и оценки эффективности осуществления воздействия.

Наиболее близким по своей технической сущности и выполняемым функциям аналогом-прототипом к заявленному, является способ, реализованный в изобретении РФ «Способ моделирования процессов управления и связи на распределенной территории», патент РФ №2631970, G06F 9/00, опубликованный 29.09.2017, бюл. №28).

Способ-прототип заключается в моделировании сети связи пунктов управления (ПУ) различных уровней, основных процессов управления: сбор, обработка, анализ данных, передача управляющих команд по линиям связи на ПУ нижестоящего уровня, функционирования распределенной сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней, перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления (должностных лиц и мест их размещения и перемещения), использования вышестоящей системой управления телекоммуникационного ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ РФ, взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней с техническими средствами ПУ различных уровней управления.

Технической проблемой в данной области является низкая достоверность оценки моделируемых процессов из за отсутствия имитации: деструктивных воздействий на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, прогнозирования состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, оценивания эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса.

Техническая проблема решается созданием способа моделирования и оценивания эффективности процессов управления и связи, обеспечивающего возможность повысить достоверность оценки моделируемых процессов за счет имитации: деструктивных воздействий на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, прогнозирования состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, оценивания эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса.

Техническая проблема решается тем, что способ моделирования и оценивания эффективности процессов управления и связи заключающийся в том, что, моделируют процесс функционирования пунктов управления различных уровней, а именно, моделируют сети связи пунктов управления различных уровней, моделируют основные процессы управления: сбор, обработку, анализ данных, передачу управляющих команд по линиям связи на пунктах управления нижестоящего уровня, моделируют развертывание распределенной сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, при этом, моделируют: топологию сети связи, количество узлов и линий связи вышестоящей системы управления, количество точек доступа к узлам связи пунктов управления и единой сети электросвязи, функционирование точек доступа, количество объектов органов вышестоящего управления, моделируют перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, при этом, моделируют измерение изменяемых координат элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, моделируют измерение изменяемых координат объектов органов вышестоящего управления, моделируют выбор координат района развертывания перемещаемого элемента (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, моделируют время перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют использование вышестоящей системой управления телекоммуникационного ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ, при этом моделируют необходимые способы привязки к узлам связи пунктов управления и ЕСЭ с учетом существующего количества точек доступа и среднего времени их функционирования, моделируют определение используемого ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ, моделируют прогнозирование состояния ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ с учетом динамики перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют сравнение спрогнозированного ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ с требуемым на определенный промежуток времени для обеспечения требуемого объема телекоммуникационного ресурса моделируемой распределенной сети связи вышестоящей системы управления, моделируют применение сформированной распределенной сети связи вышестоящей системы управления по назначению, в случае необходимости, моделируют изменение структуры системы связи, моделируют процесс взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней с техническими средствами пунктов управления различных уровней управления, при этом, моделируют формирование управляющих команд объектов органов вышестоящего управления по линиям связи на пунктах управления различных уровней управления на применение технических средств на пунктах управления различных уровней управления, моделируют передачу управляющих команд на проведение мероприятий по противодействию: разведки злоумышленника, подавлению технических средств и деструктивного воздействия на технические средства сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, моделируют процессы маскировки и защиты от подавления и деструктивного воздействия, моделируют доклад о выполнении управляющих команд, производят остановку процесса моделирования, согласно изобретению дополнен следующими действиями: моделируют деструктивные воздействия на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, моделируют прогнозирование состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, моделируют оценивание эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ.

Заявленный способ поясняется чертежом, на которых показаны:

фиг. 1 - схема моделирующего алгоритма процесса функционирования распределенной сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней.

фиг. 2 - схема моделирующего алгоритма процесса информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней с техническими средствами ПУ различных уровней управления.

Реализовать заявленный способ можно в виде моделирующего алгоритма процесса функционирования распределенной сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней, представленного на фиг. 1.

В блоке 1 задают (вводят) исходные данные, необходимые для развертывания сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней, а именно: количество узлов связи - [2…S], количество линий связи с учетом узлов связи ПУ и ЕСЭ - [1…М), количество точек доступа к узлам связи ПУ и ЕСЭ - [1…m], среднее время функционирования точек доступа узлов связи ПУ и ЕСЭ - количество объектов органов вышестоящего управления - [1…n].

Структурно-топологическое построение сети связи и входящих в ее состав элементов предполагает ее представление количественными показателями через соответствующие параметры, а также описание состава, конфигурации и взаимосвязи отдельных элементов (Основы построения систем и сетей передачи информации. Учебное пособие для вузов / В.В. Ломовицкий, А.И. Михайлов, К.В. Шестак, В.М. Щекотихин; под. ред. В.М. Щекотихина - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 382 с., стр. 57)

В блоке 2 моделируют топологию распределенной сети связи вышестоящей системы управления. При этом топология размещения элементов сети связи представлена с учетом нескольких N групп элементов. Для каждой группы элементов осуществляется генерация координат районов их размещения.

Первую группу составляют элементы сети связи, местоположения которых ограничены районами нахождения объектов органов вышестоящего управления. Представление их координат обеспечивается с помощью соотношений:

где , - координаты элемента сети связи соответственно по осям X и Y;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи от места нахождения объекта (объектов) органов вышестоящего управления по оси X с учетом воздействующих факторов;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи от места нахождения объекта (объектов) органов вышестоящего управления по оси Y с учетом воздействующих факторов;

D_0,1 - случайное число, распределенное на интервале (0,1), получаемое с помощью датчика случайных чисел.

Ко второй группе относятся элементы сети связи, координаты которых зависят от положения элементов сети связи первой группы. Имитация их районов размещения осуществляется с помощью выражений:

где , - координаты района развертывания элемента сети связи первой группы;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи второй группы от элемента сети связи первой группы по оси X;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи второй группы от элемента сети связи первой группы по оси Y;

α - угол, определяющий местоположение элемента сети связи второй группы относительно элемента сети связи первой группы.

Третью группу составляют элементы сети связи, местоположение которых коррелированно с координатами элементов сети связи второй группы.

N-ую группу составляют элементы сети связи, местоположение которых коррелированно с координатами элементов сети связи (N-1)-ой группы. Имитация их районов размещения осуществляется с помощью выражений:

где , - координаты района развертывания элемента сети связи (N-1)-ой группы;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи N-ой группы от элемента сети связи (N-1)-ой группы по оси X;

, - соответственно максимально и минимально возможное удаление элемента сети связи N-ой группы от элемента сети связи (N-1)-ой группы по оси Y;

β - угол, определяющий местоположение элемента сети связи N-ой группы относительно элемента сети связи (N-1)-ой группы.

Имитация координат размещения элементов сети связи всех групп осуществляется последовательно от групп с наименьшими номерами к группам с наибольшими номерами в порядке возрастания.

Структуры моделируемых сетей связи могут быть смоделированы с помощью имитаторов формальных математических моделей каналов связи, основанных на аппарате системных функций (Галкин А.П. и др. Моделирование каналов систем связи. - М.: Связь, 1979. - 96 с., стр. 40-52).

В блоке 3 моделируют перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, при этом:

- моделируют измерение изменяемых координат элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней.

Исходными данными для измерения изменяемых координат элементов сети связи Х_сс и Y_сс (объектов органов вышестоящего управления Х_аб и Y_аб) являются параметры движения: скорость движения элемента сети связи (скорость перемещения объектов органов вышестоящего управления) - ν; курсовой угол Θ движения элемента системы связи (объектов органов вышестоящего управления), либо проекции вектора скорости:

Измерение изменяемых координат элементов системы связи производится по следующим формулам:

где t - время перемещения элемента сети связи;

и - координаты последнего места размещения элемента сети связи.

Измерение изменяемых координат объектов органов вышестоящего управления.

Расчет изменяемых координат для объектов органов вышестоящего управления производится по следующим формулам:

где t₀ - время начала перемещения объектов органов вышестоящего управления;

, - координаты начального местоположения объектов органов вышестоящего управления.

где t₀ - время начала перемещения объектов органов вышестоящего управления;

, - координаты начального местоположения объектов органов вышестоящего управления.

- моделируют выбор координат района развертывания перемещаемого элемента (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления.

Процедура выбора координат района развертывания перемещаемого элемента (объектов органов вышестоящего управления) системы связи носит итерационный характер. Правило останова процедуры выбора координат использует критерий:

где R_крi,j - территориальный разнос между i-м положением перемещаемого элемента (объекта органов вышестоящего управления) системы связи и j-м положением взаимодействующих с этим элементом (объектом органов вышестоящего управления) системы связи других элементов (объектов органов вышестоящего управления);

R_max - максимально возможный территориальный разнос;

t_обсл - время своевременности обслуживания объектов органов вышестоящего управления;

- требуемое время своевременности обслуживания объектов органов вышестоящего управления.

- моделируют время перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому и перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому

Имитация значения времени перемещения элемента сети связи (объекта органов вышестоящего управления) от одного положения к другому осуществляется по формуле:

где t_ср - среднее значение времени перемещения элемента (объекта органов вышестоящего управления) сети связи от одного положения к другому.

В блоке 4 моделируют необходимые способы привязки к узлам связи ПУ и ЕСЭ с учетом существующего количества точек доступа - m и среднего времени их функционирования - . (Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. Том 1. Современные технологии / Под ред. Профессора В.П. Шувалова. - М.: «Горячая линия», 2004. - 647 с.).

В блоке 5 моделируют определение используемого ресурса системы связи ПУ различных уровней и ЕСЭ. Одним из основных показателей ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ является пропускная способность. Требования к пропускной способности узла и линии связи задаются количеством сообщений (λ) определенного объема (V) для различных видов связи, которые необходимо передать на каждом из направлений связи с учетом требований по своевременности обслуживания органов вышестоящего управления (Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. Том 1. Современные технологии / Под ред. Профессора В.П. Шувалова. - М.: «Горячая линия», 2004. - 647 с.).

В блоке 6 моделируют прогнозирование состояния ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ с учетом динамики перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому.

Прогнозирование состояния ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ проводится на основе совокупности измеренных специализированными программами контроля параметров передаваемого по каналам связи и цифровым трактам телекоммуникационного трафика. При этом техническая реализация процесса прогнозирования известна в виде технических устройств из широкого круга технической литературы (Рабочая книга по прогнозированию / И.В. Бестужев-Лада. - М.: Мысль, 1982. - 430 с., стр. 281-293. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б. Прогнозирование в военном деле. М., Воениздат, 1975. 279 с., стр 137-271), (Технические средства диагностирования: Справочник / В.В. Клюев и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с., стр. 158-160).

В блоке 7 моделируют сравнение спрогнозированного ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ с требуемым на определенный промежуток времени t+Δt для обеспечения требуемого объема телекоммуникационного ресурса моделируемой распределенной сети связи вышестоящей системы управления - V_min≥V_треб, необходимого набора предоставляемых телекоммуникационных N_усл≥N_треб и определенного времени их предоставления - T_{пред. усл}≤T_{треб (перемещ. ООВУ).}

Телекоммуникационные услуги включают услуги магистральных транспортных сетей и высокоскоростных сетей передачи данных, услуги сетей передачи данных, услуги мобильной связи. Эти услуги обеспечивают передачу между абонентами различных видов информации (речь, данные, видеоизображения и т.п.), сопряжение между разнотипным оконечным оборудованием, сервисное обслуживание пользователей (Битнер В.И. Нормирование качества телекоммуникационных услуг: Учебное пособие. / Под ред. профессора В.П. Шувалова, Битнер В.И., Попов Г.Н. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 312 с.).

В случае, если спрогнозированного ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ недостаточно для устойчивого функционирования построенной (сформированной) распределенной сети связи и своевременного обеспечения объектов органов вышестоящего управления требуемым набором телекоммуникационных услуг, осуществляется возврат к блоку 2, где происходит имитация реконфигурации развертываемой сети связи, исходя их предъявляемых к ней требований.

Если же ресурса системы связи ПУ и ЕСЭ достаточно, то переходят к блоку 8, где осуществляется имитация применения развернутой (сформированной) распределенной сети связи по назначению (процесс функционирования).

В блоке 8 моделируют применение развернутой распределенной сети связи вышестоящей системы управления по назначению. При этом структура исследуемой сети связи рассматривается как совокупность {М} двухполюсных систем. Полюсами в двухполюсных системах, в нашем случае, являются объекты органов вышестоящего управления (Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. Иванов Е.В. СПб.: ВАС, 1992. - 206 с., стр. 125).

В блоке 9 моделируют процесс информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней с техническими средствами сетей связи ПУ различных уровней управления, при этом (фиг. 2):

В блоке 9.1 моделируют формирование управляющих команд объектов органов вышестоящего управления по линиям связи на ПУ различных уровней управления на применение технических средств на ПУ различных уровней управления (Основы теории управления в системах военного назначения. Часть 1. Учебное пособие. Е.А. Карпов и др. / Под редакцией А.Ю. Рунеева и И.В. Котенко. СПб.: ВУС, 2000. - 194 с., стр. 20-22).

В блоке 9.2 моделируют деструктивные воздействия на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления.

При этом, определяют элементы (узлы связи) сетей связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления, подвергаемые внешним деструктивным воздействиям. Измеряют количество воздействий на n-й элемент сетей связи, измеряют интервалы времени между внешними деструктивными воздействиями и интервалы времени функционирования сетей связи. Вычисляют среднее время функционирования сетей связи и среднее время между внешними деструктивными воздействиями (Меньшаков Ю.К. «Защита информации от технических средств разведки». - М.: Российский государственный гуманитарный университет, 2002., стр. 18-19).

В блоке 9.3 моделируют прогнозирование состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий.

Прогнозирование состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления проводится на основе совокупности измеренных специализированными программами контроля параметров передаваемого по каналам связи и цифровым трактам телекоммуникационного трафика. При этом техническая реализация процесса прогнозирования известна в виде технических устройств из широкого круга технической литературы (Рабочая книга по прогнозированию / И.В. Бестужев-Лада. - М.: Мысль, 1982. - 430 с., стр. 281-293. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б. Прогнозирование в военном деле. М., Воениздат, 1975. 279 с., стр 137-271), (Технические средства диагностирования: Справочник / В.В. Клюев и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с., стр. 158-160).

В блоке 9.4 моделируют сравнение спрогнозированного ресурса системы связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и сети связей связи ПУ различных уровней управления с требуемым на определенный промежуток времени для обеспечения требуемого объема телекоммуникационного ресурса моделируемой распределенной сети связи вышестоящей системы управления - V_min≥V_треб, необходимого набора предоставляемых телекоммуникационных N_усл≥N_треб

В случае, если спрогнозированного ресурса для устойчивого функционирования смоделированной распределенной сети связи и своевременного обеспечения объектов органов вышестоящего управления не достаточно в соответствии с требуемым набором телекоммуникационных услуг, осуществляется возврат к блоку 2, где происходит имитация реконфигурации развертываемой сети связи, исходя их предъявляемых к ней требований.

Если же ресурса системы связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и сети связей связи ПУ различных уровней управления достаточно, то переходят к блоку 9.5.

В блоке 9.5 моделируют оценивание эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и технических средств сетей связи ПУ различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса.

Эффективность информационного взаимодействия может оцениваться приращением за счет его оперативности, вероятности наиболее полного информационного обеспечения реализации возможностей элементов для достижения целей в целом (обеспечение своевременности обслуживания объектов органов вышестоящего управления) (Селиванов А.А. и др. Показатели эффективности межведомственного информационного взаимодействия при управлении обороной государства // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2016. №7-8. С. 12-16). Эффективность информационного взаимодействия проявляется во влиянии мероприятий защиты на оперативность информационного обмена и, в конечном счете, на указанную вероятность. Для количественной оценки этого влияния вводят следующие обозначения:

U - множество органов управления элементов сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и сетей связи ПУ различных уровней управления;

N - мощность (количество элементов) множества U;

n - идентификатор (n=1, 2, …, N) элемента из множества U;

Z_n - множество задач, решаемых подведомственным n-му (n=1, 2, …, N) органу управления элементом, в интересах в достижения цели в целом;

J_n - мощность (количество элементов) множества Z_n;

j - идентификатор (j=1, 2, …, J_n) задачи из множества Z_n;

В первом приближении будем полагать, в части информационного взаимодействия единственной характеристикой каждого n-го (n=1, 2, …, J_n) органа управления является допустимое время t_nj цикла управления при выполнении j-й задачи. Величина t_nj представляет собой время формирования и доведения одного управленческого решения по выполнению j-й задачи, не снижающее степень реализации возможностей ресурсов подведомственного n-му органу элемента для достижения цели объекта в целом. Для каждого k-го органа (элемента сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней) информационное взаимодействие с n-м органом (техническим средством ПУ различных уровней управления) при выполнении j-й задачи будем характеризовать временем формирования и доведения до n-го органа информации, необходимой для полной реализации возможностей ресурсов n элемента при решении указанной задачи.

Величина определяется соотношением

где - номинальное время формирования и доведения от k-го до n-го органа информации, необходимой для полной реализации возможностей n-го элемента при решении j-й задачи;

- приращение за счет деструктивных воздействий и проведения мероприятий защиты от них, времени формирования и доведения от k-го до n-го органа информации, необходимой для полной реализации возможностей n-го элемента при решении j-й задачи.

Естественно полагать, что , поскольку в противном случае система информационного взаимодействия заведомо не обеспечивает достижение цели управления.

Очевидно, что для полной реализации возможностей n-го элемента при решении j-й задачи, время формирования и доведения до него необходимой информации от органа управления k-го элемента должно удовлетворять условию

Оценка выполнимости этого условия опирается на конструктивное определение величины . Для ее определения будем полагать, что поток деструктивных воздействий и время ликвидации их последствий каждого из них случайны. Тогда величина является случайной и определяется соотношением

где r - идентификатор (порядковый номер) деструктивного воздействия; - случайная величина, отражающая количество деструктивных воздействий за время информационного обмена между органами управления k-го и n-го элементов объекта; - случайная величина, характеризующая время ликвидации последствий r-го деструктивного воздействия при информационном обмене между органами управления k-го и n-го элементов объекта.

Из (19) следует, что время, затрачиваемое на ликвидацию деструктивных воздействий в рамках одного цикла информационного обмена между органами управления k-го и n-го элементов объекта, является случайной величиной, равной сумме случайного количества случайных величин, характеризующих времена ликвидации последствий каждого из деструктивных воздействий.

В отношении величин , r=1, 2, … будем полагать, что они независимы, одинаково распределены и не зависят от . Тогда для построения функции распределения случайной величины можно воспользоваться математическим аппаратом характеристических функций. В частности, на основе мультипликативного свойства характеристических функций можно записать:

где - характеристическая функция величины ; - характеристическая функция величин , r=1, 2, …; p_r - вероятность события, состоящего в том, что .

С учетом (20), на основании формулы обращения, соотношение для плотности распределения случайной величины может быть представлено в виде:

Вследствие конечности величин в соотношении (21) можно заменить порядок суммирования и интегрирования:

Из (22) на основе мультипликативного свойства характеристической функции и теоремы единственности, следует:

где - функция плотности распределения суммы r случайных величин , r=1, 2, …

Из (23) следует, что в условиях деструктивных воздействий вероятность своевременного формирования и доведения от органа управления k-го элемента до органа управления n-го элемента информации, необходимой для успешного решения j-й задачи, определяется соотношением:

Если поток деструктивных воздействий подчиняется закону Пуассона со средним значением μ, а время ликвидации последствий каждого деструктивного воздействия распределено по экспоненциальному закону с параметром λ, то соотношение (24) принимает вид

где Г(n) - гамма-функция.

Каждый n-й (n=1, 2, …, N) элемент моделируемых сетей связи в полной мере реализует свои возможности для достижения цели, если все взаимодействующие с ним элементы обеспечат своевременное формирование и доведение до него необходимой информации, а в целом цель достигается, если все их (сетей связи) элементы при решении каждой задачи в полной мере реализуют свои возможности. Если события, состоящие в реализации возможностей элементов взаимодействующих сетей связи при решении каждой из задач независимы, то имеют место соотношения:

где - вероятность информационной обеспеченности для полной реализации возможностей n-го элемента объекта при решении j-й задачи в интересах достижения цели объекта в целом;

Ψ_n - вероятность информационной обеспеченности для полной реализации возможностей n-го элемента объекта при решении всех задач в интересах достижения цели объекта в целом;

Ψ - вероятность информационной обеспеченности для достижения цели рассматриваемым организационным объектом.

В блоке 9.6 моделируют сравнение показателей эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и технических средств сетей связи ПУ различных уровней управления с требуемым значениям: Ψ≥Ψ_треб, Ψn≥Ψn_треб. В случае, если полученные значения эффективности информационного взаимодействия, не удовлетворяют требуемым значениям, то осуществляют возврат к блоку 2, где происходит имитация реконфигурации развертываемой сети связи, исходя их предъявляемых к ней требований.

Если же, показатели эффективности информационного взаимодействия элементов сетей связи удовлетворяют требуемым значениям, то переходят к блоку 9.7.

В блоке 9.7 моделируют передачу управляющих команд на проведение мероприятий по противодействию: разведки злоумышленника, подавлению технических средств и всестороннего воздействия на технические средства сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления (Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие / В 3 томах. Том 3. - Мультисервисные сети / В.В. Величко, Е.А. Субботин, В.П. Шувалов, А.Ф. Ярославцев; под редакцией профессора В.П. Шувалова. - 2-е изд., стереотип. - М.: Горячая линия - телеком, 2015. - 592 с., стр. 229-255), (Гаранин М.В. и др. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 2001. - 336 с., стр. 11-12);

В блоке 9.8 моделируют процессы маскировки и защиты от подавления и всестороннего воздействия (Меньшаков Ю.К. Защита объектов и информации от технических средств разведки. - М.: Российск. гос. гуманит. ун-т. - 2002 г., 399 с. стр. 20-25);

В блоке 9.9 моделируют доклад о выполнении управляющих команд (Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие / В 3 томах. Том 3. - Мультисервисные сети / В.В. Величко, Е.А. Субботин, В.П. Шувалов, А.Ф. Ярославцев; под редакцией профессора В.П. Шувалова. - 2-е изд., стереотип. - М.: Горячая линия - телеком, 2015. - 592 с., стр. 229-255), (Гаранин М.В. и др. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 2001. - 336 с., стр. 11-12).

В блоке 10 (Фиг. 2) моделируют основные процессы управления: сбор, обработка, анализ данных о интенсивности и продолжительности предоставления телекоммуникационных услуг объектам органов вышестоящего управления (Основы теории управления в системах военного назначения. Часть 1. Учебное пособие. Е.А. Карпов и др. / Под редакцией А.Ю. Рунеева и И.В. Котенко. СПб.: ВУС, 2000. - 194 с., стр. 27-28), (Основы теории управления в системах военного назначения. Часть 1. Учебное пособие. Е.А. Карпов и др. / Под редакцией А.Ю. Рунеева и И.В. Котенко. СПб.: ВУС, 2000. - 158 с., стр. 12-17)

В блоке 11 моделируют оценку удовлетворения объектов органов вышестоящего управления телекоммуникационными услугами при их перемещении - N_{усл. перем ООВУ}≥N_{треб. усл. перем. ООВУ}. В случае, если объекты органов вышестоящего управления не удовлетворены требуемым набором телекоммуникационных услуг, осуществляется возврат к блоку 2, где происходит имитация реконфигурации развертываемой сети связи, исходя их предъявляемых к ней требований.

Если же объекты органов вышестоящего управления удовлетворены требуемым набором телекоммуникационных услуг, то переходят к блоку 12, где производят остановку процесса моделирования.

Оценка эффективности предлагаемого способа проводилась путем сравнения достоверности оценки полученных результатов при моделировании функций управления для способа-прототипа и при моделировании функций управления для предлагаемого способа.

Из формулы 11.8.6 (Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1988 г., 480 с., стр. 463):

,

где Ф - функция Лапласа;

p_ош - реальное значение оценки;

- требуемое значение оценки;

ε - величина доверительного интервала,

N - количество моделируемых событий, причем:

N=k×n,

где k - число материальных действий;

n - число реализаций материальных действий.

определим достоверность результатов моделирования и оценивания эффективности процессов управления и связи в интересах объектов органов вышестоящего управления, принимая:

.

Перейдем от функции Лапласа к ее аргументу (Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. Иванов Е.В. СПб.: ВАС, 1992, 206 с., стр. 14):

.

Тогда:

.

Для случая, когда р_ош; вычислить не удается, можно воспользоваться упрощенной формулой для наихудшего случая . Тогда: .

Определим и , принимая ε=0,05, k=12, n=1000 для каждого материального действия, тогда N=12000 для прототипа при моделировании: а) сети связи ПУ различных уровней, б) сбор данных, в) обработку данных, г) анализ данных, д) передачу управляющих команд по линиям связи на ПУ нижестоящего уровня процесса формирования структуры сети связи е) процесса формирования распределенной сети связи, ж) процесса развертывания топологии распределенной сети связи, з) изменений структур распределенных сетей связи, и) перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, к) прогнозирование телекоммуникационного ресурса, л), применения развернутой распределенной сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней, м) процесс взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на ПУ различных уровней с техническими средствами ПУ различных уровней управления и k=15, n=1000 для каждого материального действия, тогда N=15000 для предлагаемого способа дополнительно к функциям прототипа при моделировании: н) деструктивных воздействий на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, о) прогнозирования состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, п) оценивания эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса:

,

Оценка эффективности заявленного способа:

;

.

Таким образом, решается техническая проблема.

Изобретение относится к области моделирования. Техническим результатом является повышение достоверности оценки моделируемых процессов. В способе выполняют имитацию: деструктивных воздействий на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, прогнозирования состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, оценивания эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса. 2 ил.

Способ моделирования и оценивания эффективности процессов управления и связи, заключающийся в том, что моделируют процесс функционирования пунктов управления различных уровней, а именно моделируют сети связи пунктов управления различных уровней, моделируют основные процессы управления: сбор, обработку, анализ данных, передачу управляющих команд по линиям связи на пунктах управления нижестоящего уровня, моделируют развертывание распределенной сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, при этом моделируют: топологию сети связи, количество узлов и линий связи вышестоящей системы управления, количество точек доступа к узлам связи пунктов управления и единой сети электросвязи, функционирование точек доступа, количество объектов органов вышестоящего управления, моделируют перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, при этом моделируют измерение изменяемых координат элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, моделируют измерение изменяемых координат объектов органов вышестоящего управления, моделируют выбор координат района развертывания перемещаемого элемента (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, моделируют время перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют перемещение элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют использование вышестоящей системой управления телекоммуникационного ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ, при этом моделируют необходимые способы привязки к узлам связи пунктов управления и ЕСЭ с учетом существующего количества точек доступа и среднего времени их функционирования, моделируют определение используемого ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ, моделируют прогнозирование состояния ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ с учетом динамики перемещения элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления от одного положения к другому, моделируют сравнение спрогнозированного ресурса системы связи пунктов управления и ЕСЭ с требуемым на определенный промежуток времени для обеспечения требуемого объема телекоммуникационного ресурса моделируемой распределенной сети связи вышестоящей системы управления, моделируют применение сформированной распределенной сети связи вышестоящей системы управления по назначению, в случае необходимости, моделируют изменение структуры системы связи, моделируют процесс взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней с техническими средствами пунктов управления различных уровней управления, при этом моделируют формирование управляющих команд объектов органов вышестоящего управления по линиям связи на пунктах управления различных уровней управления на применение технических средств на пунктах управления различных уровней управления, моделируют передачу управляющих команд на проведение мероприятий по противодействию: разведки злоумышленника, подавлению технических средств и деструктивного воздействия на технические средства сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и объектов органов вышестоящего управления, моделируют процессы маскировки и защиты от подавления и деструктивного воздействия, моделируют доклад о выполнении управляющих команд, производят остановку процесса моделирования, отличающийся тем, что: моделируют деструктивные воздействия на элементы (узлы связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней, технические средства сетей связи пунктов управления различных уровней управления и объекты органов вышестоящего управления, моделируют прогнозирование состояния ресурса сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом деструктивных воздействий, моделируют оценивание эффективности информационного взаимодействия элементов (узлов связи) сети связи вышестоящей системы управления на пунктах управления различных уровней и технических средств сетей связи пунктов управления различных уровней управления с учетом прогнозирования состояния ресурса.