Способ проверки выполнения требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи Российский патент 2025 года по МПК G06F11/26 

Изобретение относится к области моделирования сложных организационно-технических систем и может быть использовано при проектировании систем автоматизированного контроля систем связи.

Предлагаемый способ может использоваться для обоснования требований и структур систем мониторинга множества объектов, произвольно распределенных на местности.

Мониторинг - наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды в связи с хозяйственной деятельностью человека (Ермишян А.Г. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях и соединениях: Учебник. Часть 1. Методологические основы построения организационно-технических систем военной связи. СПб.: ВАС, 2005. - 740 с., стр. 359).

Объект мониторинга - объект или процесс, изменение состояния которого может привести к нежелательным последствиям.

Система мониторинга - совокупность связанных элементов, предназначенная для дистанционного получения данных от объектов мониторинга в интересах представления данных вышестоящей системе.

Многоуровневая система мониторинга - система мониторинга, в которой информация об объекте мониторинга с момента поступления в систему мониторинга до представления в вышестоящую систему подвергается последовательной обработке в различных элементах системы мониторинга.

Элемент многоуровневой системы мониторинга - многоканальное устройство (прибор), предназначенное для сбора, обработки информации, поступающей от объектов мониторинга и/или элементов системы мониторинга предыдущего уровня, а также передачи в элемент системы мониторинга вышестоящего уровня.

Канал обработки информации элемента системы мониторинга - совокупность функциональных операций, выполняемых в элементе системы мониторинга при обработке информации, поступившей от одного объекта мониторинга. Канал обработки информации считается занятым, если в нем обрабатывается информация от одного объекта мониторинга. Информация, поступающая на вход элемента системы мониторинга от элемента предыдущего уровня, поступает в свободный канал обработки информации, в случае занятости всех каналов обработки информации информация помещается в буферную память.

Тип обработки информации - совокупность однотипных действий, выполняемых элементом системы мониторинга при обработке информации, поступившей от объекта мониторинга. Примерами типов обработки информации могут быть - сбор информации от объектов мониторинга, обработка информации, передача данных мониторинга, обработка данных мониторинга.

Однофазная система массового обслуживания - система массового обслуживания, в которой заявка обслуживается одним обслуживающим прибором [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 73];

Многофазная система массового обслуживания - система массового обслуживания, в которой одна заявка обслуживается последовательно несколькими обслуживающими приборами [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 73].

Известен «Способ мониторинга безопасности системы связи» (Патент РФ №2702262, МПК Н04В 17/00, опубл. 25.05.2018, бюл. №28), заключающийся в выполнении функций безопасности; за счет совместной обработки данных двух и более средств мониторинга, управления показателями достоверности средств мониторинга, контроля состояния среды (условий) функционирования системы связи, выбора оптимальных режимов работы и расположения мобильных средств мониторинга относительно контролируемых объектов с учетом состояния среды; использования многоуровневой древовидной структуры взаимосвязи средств мониторинга, представления данных мониторинга в матричной форме и поэтапной обработки данных средствами мониторинга соответствующих уровней на основе двоичной логики, прогнозирования последствий инцидентов безопасности.

Недостатком данного способа являются низкие полнота и адекватность моделирования процесса обработки информации, поступающей от элементов системы связи, при мониторинге безопасности системы связи, из-за чего отсутствует возможность оценить выполнение требований по полноте и оперативности процесса обработки информации при мониторинге безопасности системы связи.

Известен «Способ моделирования процесса мониторинга многоуровневых систем управления с распределенными элементами систем связи» (Патент РФ №2689806, МПК Н04В 17/00, G06F 11/261, опубл. 29.05.2019 г., бюл. №16), заключающийся в том, что моделируют структуру и топологию системы мониторинга, моделируют определение эталонных значений норм всех n параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления с учетом: количества i-x объектов контроля k-го уровня управления, расстояния между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, скорости передачи информации между i-ми объектами контроля k-го уровня управления, периодичности и продолжительности контроля технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления, моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех n параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления, измеряют n параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления, моделируют определение технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления, моделируют изменение и реконфигурацию системы мониторинга с учетом технического состояния i-x объектов контроля k-го уровня управления, отличающийся тем, что: моделируют определение количества, периодичности и продолжительности внешних деструктивных воздействий на i-й объект контроля k-го уровня управления, моделируют определение действительных значений n параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления в момент времени t с учетом внешних деструктивных воздействий, моделируют определение отклонений эталонных значений n-параметров i-x объектов контроля k-го уровня управления, моделируют выбор i-x объектов контроля k-го уровня управления для проведения мониторинга, n-параметров которых не соответствуют эталонным значениям, моделируют определение существующего и необходимого ресурса для проведения мониторинга i-го объекта контроля k-го уровня управления, n параметров которых не соответствуют эталонным значениям, производят остановку процесса моделирования.

Недостатком данного способа являются низкие полнота и адекватность моделирования процесса обработки информации при выполнении мониторинга многоуровневых систем управления с распределенными элементами систем связи, из-за чего отсутствует возможность оценить выполнение требований по полноте и оперативности процесса обработки информации при мониторинге многоуровневых систем управления с распределенными элементами систем связи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является «Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи» (Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29), заключающийся в том, что моделируют структуру и топологию системы мониторинга распределенных систем связи, моделируют определение эталонных значений норм всех n параметров i-x объектов контроля с учетом: количества i-x объектов контроля, расстояния между z-ми объектами контроля, скорости передачи информации между i-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния i-x объектов контроля, моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех w параметров i-x объектов контроля, измеряют n-параметров i-x объектов контроля, моделируют определение технического состояния i-x объектов контроля, моделируют изменение и реконфигурацию системы мониторинга с учетом технического состояния i-x объектов контроля, отличающийся тем, что: прогнозируют техническое состояние средств измерений i-x объектов контроля, моделируют определение межповерочных интервалов с учетом прогноза технического состояния средств измерений i-x объектов контроля.

Недостатком данного способа является недостаточная точность обоснования требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи, а также структуры системы мониторинга в части определения пропускных способностей элементов системы мониторинга, обусловленные низкими полнотой и адекватностью моделирования процесса обработки информации системой мониторинга при обосновании требований к системе мониторинга распределенных систем связи.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности обоснования требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи, а также структуры системы мониторинга в части определения пропускных способностей элементов системы мониторинга.

Технический результат достигается тем, что в способе проверки выполнения требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи, заключающемся в том, что моделируют структуру и топологию системы мониторинга распределенных систем связи, моделируют определение эталонных значений норм всех n-параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех n-параметров r-х объектов контроля, измеряют n-параметров r-х объектов контроля, моделируют определение технического состояния r-х объектов контроля, моделируют изменение и реконфигурацию системы мониторинга с учетом технического состояния r-х объектов контроля, прогнозируют техническое состояние средств измерений r-х объектов контроля, моделируют определение межповерочных интервалов с учетом прогноза технического состояния средств измерений r-х объектов контроля дополнительно задают требования к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга: количество объектов мониторинга g, которое требуется обработать за время t_зад. с вероятностью не менее Р_зад.; среднее время доступности r-го объекта мониторинга t_r; интенсивность появления доступности r-го объекта мониторинга системе мониторинга αr; время обработки информации мониторинга в элементах системы мониторинга различного назначения - t_обр.j, где j=1, …, N_эл, где N_эл - количество типов элементов системы мониторинга доступных для ее создания; после моделировании структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи определяют: количество уровней в системе мониторинга I, типы обработки информации на каждом уровне системы мониторинга; количество элементов на каждом уровне системы мониторинга; количество каналов обработки информации в каждом элементе системы мониторинга; моделируют процесс сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточняют состав элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки, при этом, создают соответствующую, создаваемой системе мониторинга, модель многофазной иерархической системы массового обслуживания (МИСМО), последовательно определяют статистические характеристики обслуживания объектов мониторинга (заявок на обслуживание) и вероятности нахождения на обработке s (s=0,…,g) заявок на обслуживание во всех элементах с I-го до первого уровней МИСМО, определяют среднее время обработки заявки на обслуживание во всей МИСМО; определяют функцию распределения вероятности времени обработки одной заявки на обслуживание МИСМО; определяют функцию распределения вероятности времени обработки g заявок на обслуживание МИСМО; проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО, в случае выполнения требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО запоминают количество каналов обработки информации в элементах МИСМО соответствующей структуры, в случае невыполнения требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО проверяют выполнение условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО, в случае выполнения условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО запоминают количество каналов обработки заявок в элементах МИСМО соответствующей структуры, в случае невыполнения условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО добавляют один канал обработки заявок в элемент МИСМО с максимальной длинной очереди на входе, определяют уровень МИСМО, в элемент которого был добавлен канал обработки заявок, для каждого элемента данного и последующих уровней МИСМО определяют: статистические характеристики обслуживания заявок и вероятности нахождения на обработке s заявок на обслуживание в элементах с i-го до первого уровней МИСМО; повторно определяют значение интегральной вероятностно-временной характеристики процесса обработки заявок МИСМО и проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга за требуемый промежуток времени; после моделирования процесса сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточнения состава элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга, в случае выполнения требований переходят к проверке наличие изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае невыполнения требований, проверяют допустимость корректировки требований, предъявляемых к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга, в случае допустимости корректировки требований, предъявляемых к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга, корректируют требования и переходят к проверке наличие изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае недопустимости корректировки требований проводят поиск элементов системы мониторинга с улучшенными характеристиками для создания системы мониторинга распределенных систем связи, и, затем, переходят к повторному моделированию структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи; проверяют наличие изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае определения изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки моделируют структуру системы мониторинга распределенных систем связи в части изменения состава ее элементов и переходят к моделированию определения эталонных значений норм всех n-параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, в случае отсутствия изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки переходят к моделированию определения эталонных значений норм всех n-параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, при этом после измерения n-параметров r-х объектов контроля сравнивают измеренные и эталонные значения норм всех n-параметров r-х объектов контроля на соответствие, и в случае соответствия параметров выполняют моделирование определения технического состояния r-х объектов контроля, а в противоположном случае выполняют повторное моделирование структуры и топологи системы мониторинга распределенных систем связи; и после моделирования изменения и реконфигурации системы мониторинга с учетом технического состояния r-х объектов контроля выполняют проверку условия окончания времени моделирования, в случае окончания времени моделирования завершают моделирование, в противоположном случае переходят к повторному прогнозированию технического состояния средств измерений r-х объектов контроля.

Технический результат достигается за счет дополнительного моделирования процесса сбора и обработки информации системой мониторинга путем создания модели реальной модели системы мониторинга, созданной в виде многоуровневой иерархической системы массового обслуживания, измерения параметров ее функционирования и обработки результатов измерений.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным 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 чертежами:

фиг. 1 - блок-схема способа моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи;

фиг. 2 - блок-схема процесса моделирования сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточнения состава элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки;

фиг. 3 - пояснение к определению количества уровней системы мониторинга;

фиг. 4 - структурная схема модели многоуровневой иерархической системы массового обслуживания (МИСМО), соответствующей создаваемой модели системы мониторинга;

Реализовать заявленный способ предлагается в виде блок-схем, показанных на фиг. 1 и фиг. 2.

В блоке 1 вводят исходные данные: временная плотность вероятности отказа СИ r-го объекта контроля - ƒ(t); потери связности РСС от занижения межповерочного интервала на единицу времени - λ; потери связности РСС от завышения межповерочного интервала на единицу времени - μ; верхняя граница времени функционирования СИ r-го объекта контроля - τ; величина межповерочного интервала (согласно нормативно-технической документации (НТД)) - Т; требования к системе мониторинга по полноте обработки объектов мониторинга: количество объектов мониторинга - g, которое требуется обработать за время t_зад. с вероятностью не менее Р_зад.; среднее время доступности r-го объекта мониторинга - t_r; интенсивность появления доступности r-го объекта мониторинга системе мониторинга - α_r; время обработки информации мониторинга в элементах системы мониторинга - t_обр.j, где j=1,…, N_эл., где N_эл. - количество типов элементов системы мониторинга доступных для ее создания.

В блоке 2 моделируют структуру и топологию системы мониторинга распределенных систем связи.

Содержание действий, выполняемых при моделировании структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи, изложено в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи» Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29) и поясняется на фиг. 3.

В блоке 3 определяют количество уровней в системе мониторинга I в соответствии со структурой системы мониторинга по результатам отнесения элементов системы к различным группам, созданной в блоке 2 (фиг. 2).

В блоке 4 определяют: типы обработки информации на каждом уровне системы мониторинга; количество элементов на каждом уровне системы мониторинга; количество каналов обработки информации в каждом элементе системы мониторинга.

Типы обработки информации на каждом уровне системы мониторинга определяются в соответствии с назначением и функционалом элемента соответствующего уровня системы мониторинга.

На I-м уровне системы мониторинга располагаются рецепторы системы мониторинга, выполняющие функции сбора и преобразования информации, поступающей от объектов системы мониторинга, к виду пригодному для дальнейшей обработки, и передачи в элемент последующего уровня. На уровнях системы мониторинга с (I-1)-го по 1 располагаются элементы, выполняющие функции сбора и обработки информации от элементов предыдущего уровня и передачи ее в элемент последующего уровня (либо заказчику мониторинга при элементе с номером 1).

Количество элементов на каждом уровне системы мониторинга определяется в соответствии со структурой системы мониторинга и количеством уровней, определенными в блоках 2 и 3.

Количество каналов обработки информации в каждом элементе системы мониторинга определяется по выражению:

где K_m - количество каналов в m-м элементе системы мониторинга; t_обр.m - время обработки информации мониторинга в m-м элементе системы мониторинга; N_вх.m - количество элементов системы мониторинга предыдущего уровня, входы которых подключены к m-му элементу (количество объектов мониторинга, закрепленных за элементом I-го уровня); β_r,m - интенсивности поступления информации от элементов системы мониторинга предыдущего уровня, входы которых подключены к m-му элементу (интенсивности поступления информации от объектов мониторинга, закрепленных за элементом I-го уровня).

В блоке 5 моделируют процесс сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточняют состав элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки. Последовательность действий процесса моделирования процесса сбора и обработки информации системой мониторинга представлен блок-схемой на фиг. 2.

В блоке 5.1 создают соответствующую, создаваемой системе мониторинга, модель многоуровневой иерархической системы массового обслуживания (МИСМО), при этом:

1) нумеруют элементы системы мониторинга по следующей схеме:

на первом (главном) уровне системы мониторинга j=1 элементу назначают номер 1;

на втором уровне системы мониторинга j=2 элементам назначают номера 2,k1, где k1=1, 2,…, N₂, N₂ - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента первого уровня;

на третьем уровне системы мониторинга j=3 элементам назначают номера 2,k1,k2, где k2=1, 2,…, N_2,k1, N_2,k1 - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента второго уровня с номером 2,k1;

…

на I-м уровне системы мониторинга j=I элементам назначают номера 2,k1,k2,…,k(I-1), где k(I-1)=1, 2,…, N_2,k1,k2…_,k(I-2), N_2,k1,k2…_,k(I-2) - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента I-1 уровня с номером 2,k1,k2,…,k(I-2);

2) исходя из структуры реальной модели системы мониторинга определяют следующие исходные данные для создания МИСМО:

- количество элементов, обрабатывающих информацию, на каждом уровне, относящихся к элементу следующего уровня:

при j=1 N₁=1;

при j=2 N_2,k1, где k1=1, 2,…, N₂,, N₂ - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента первого уровня;

при j=3 N_2,k1,k2, где k2=1, 2,…, N_2,k1, N_2,k1 - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента второго уровня с номером 2,k1;

…

при j=I N_{2,k1,k2,…,k(I-1)}, где k(I-1)=1, 2, …, N_{2,k1,k2,…,k(I-2)}, N_{2,k1,k2,…,k(I-2)} - количество элементов системы мониторинга, выходы которого соединены к входу элемента I-1 уровня с номером 2,k1,k2,…,k(I-2);

- количество каналов обработки данных в каждом элементе системы мониторинга:

при j=1 K₁;

при j=2 K_2,k1;

при j=3 K_2,k1,k2;

при j=I K_{2,k1,k2,…,k(I-1)},

- среднее время обработки данных в одном канале элемента системы мониторинга:

при j=1 t₁;

при j=2 t_2,k1;

при j=3 t_2,k1,k2;

…

при j=I t_{2,k1,k2,…,k(I-1)};

- интенсивности входных потоков информации (интенсивности поступления заявок на обслуживание), поступающей от объектов мониторинга - α_{2,k1,k2,…,k(I-1)};

- средние время доступности 2,k1,k2,…,k(I-1)-го объекта мониторинга - t_{2,k1,k2,…k(I-1)}.

3) создают модель реальной модели системы мониторинга в виде соответствующую ей многоуровневой иерархической системы массового обслуживания (МИСМО) с параметрами, определенными в пункте 2) блока 5.1.

Создание модели МИСМО осуществляется путем последовательного соединения моделей однофазных систем массового обслуживания по структурной схеме, соответствующей реальной модели системы мониторинга (фиг. 4). На входы моделей рецепторов системы мониторинга подаются сигналы от многоканального управляемого генератора случайных потоков импульсов произвольной длительности, соответствующие интенсивностям входных потоков информации, поступающей от каждого независимого источника информации α_{2,k1,k2,…,k(I-1)}.

Варианты создания моделей однофазных систем массового обслуживания с многоканальной обработкой информации изложены в [«Устройство для моделирования систем массового обслуживания» (Патент СССР №1099316, МПК G06F 15/20, опубл. 23.06.1984 г., бюл. №23), «Устройство для моделирования систем массового обслуживания» (Патент СССР №1418738, МПК G06F 15/20, опубл. 23.08.1988 г., бюл. №31), «Модель обслуживающего прибора для систем массового обслуживания» (Патент СССР №1580390, МПК G06F 15/20, опубл. 23.07.1990 г., бюл. №27), «Устройство для моделирования систем массового обслуживания» (Патент РФ №2024929, МПК G06F 15/20, опубл. 15.12.1994 г.)].

Вариант создания управляемых генераторов случайных потоков импульсов произвольной длительности изложен в [«Генератор моделирования потоков заявок в системах массового обслуживания» (Патент РФ №2419131, МПК G06F 7/00, опубл. 20.05.2011 г., бюл. №14)].

В блоке 5.2 определяют вероятности нахождения на обработке в элементах I-го уровня s источников информации в соответствии с выражениями приведенными в [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 57-60].

Для определения входных данных для вычисления на функционирующей модели МИСМО одновременно за определенный промежуток времени измеряют количество импульсов, поступивших на обработку в модели рецепторов МИСМО N_{0(2;k1,k2,…,k(I-1))}, и количество импульсов, прошедших ее N_{1(2;k1,k2,…,k(I-1))}. По результатам измерений определяют входные данные для вычисления вероятности нахождения на обработке в элементах низшего (третьего) уровня s источников информации:

где Δt - длительность времени измерения подсчета количества импульсов;

Измерение количества импульсов, поступивших на обработку в рецепторы модели системы массового обслуживания, осуществляются путем подсчета количества импульсов, поступивших на вход модели рецептора системы, с помощью подключения счетчика импульсов к выходу управляемого генератора случайных потоков импульсов произвольной длительности.

Измерение количества импульсов, прошедших обработку в модели рецептора системы массового обслуживания, осуществляется путем подсчета количества импульсов, поступивших с выхода модели рецептора МИСМО, с помощью подключения счетчика импульсов к выходу модели рецептора МИСМО.

Для проведения измерений количества импульсов может быть использован счетчик импульсов, реализация которого описана в источнике [Микропроцессорные системы [Электронный ресурс]: электрон, учеб. пособие / О.В. Непомнящий, Е.А. Вейсов, Г.А. Скотников, М.В. Савицкая. Красноярск: ИПК СФУ, 2009. 176 с., стр. 106-115].

В блоке 5.3 на основе вероятностей нахождения в элементах I-го уровня (на обслуживании и в очереди) s источников информации (p_{s(2,k1,k2,…,k(I-1))}), определенных в блоке 5.2, и величин, определенным по выражениям (1) - (3), определяют статистические характеристики обслуживания источников информации в элементах 7-го уровня в соответствии с выражениями приведенными в источниках [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 60-61; Липатников В.А., Парфиров В.А. Модель процесса наблюдения за множеством источников информации в стохастических условиях // Информация и космос.2022. №1. С. 35-44]:

- среднее число источников информации, находящихся в очереди ожидания обработки;

- среднее число источников информации находящихся в элементе третьего уровня системы мониторинга;

- среднее число свободных от обслуживания каналов обработки информации элемента третьего уровня;

- вероятность отказа в обслуживании на элементе третьего уровня;

- математическое ожидание времени ожидания обслуживания;

- среднее время обработки источника информации на третьем уровне системы мониторинга в соответствии с выражениями, приведенными в источнике.

В блоке 5.4 определяют вероятность нахождения элементах I-1 уровня МИСМО (на обслуживании и в очереди) s источников информации (p_{s(2,k1,k2,…,k(I-2))}) по выражениям, приведенным в источнике [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 38-42].

Для определения входных данных для вычисления p_{s(2,k1,k2,…,k(I-2))} на функционирующей модели МИСМО одновременно за определенный промежуток времени измеряют количество импульсов, поступивших на обработку в модели элементов I-1 уровня модели МИСМО N_{0(2,k1,k2,…,k(I-2))}, и количество импульсов, прошедших ее N_{1(2,k1,k2,…,k(I-2))}. По результатам измерений определяют входные данные для вычисления вероятности нахождения на обработке в элементах I-1 уровня s источников информации:

Измерение количества импульсов, поступивших на обработку в элементы I-1 уровня модели МИСМО, осуществляется путем подсчета количества импульсов, поступивших на вход элемента I-1 уровня модели МИСМО, с помощью подключения счетчика импульсов к входу элемента I-1 уровня модели МИСМО.

Измерение количества импульсов, прошедших обработку в элементе I-1 уровня МИСМО, осуществляется путем подсчета количества импульсов на выходе модели элемента МИСМО.

В блоке 5.5 на основе вероятностей нахождения в элементах (I-1)-го уровня (на обслуживании и в очереди) s источников информации (p_{s(2,k1,k2,…,k(I-2))}), определенных в блоке 5.4, и величин, определенным по выражениям (4) и (5), определяют статистические характеристики обслуживания источников информации в элементах I-1 уровня модели МИСМО по выражениям, приведенным в источниках [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 43-45; Липатников В.А., Парфиров В.А. Модель процесса наблюдения за множеством источников информации в стохастических условиях // Информация и космос. 2022. №1. С. 35-44.]:

- среднее число источников информации, находящихся в очереди ожидания обработки в 2,k1,k2,…,k(I-2)-м элементе МИСМО;

- среднее число требований, находящихся в МИСМО;

- среднее число свободных от обслуживания каналов обработки информации элемента МИСМО;

- вероятность попадания в очередь;

- математическое ожидание времени ожидания обслуживания;

- среднее время обработки источника информации на втором уровне системы мониторинга определяется выражением.

Действия аналогичные описанным в блоках 5.4 и 5.5 выполняются для всех уровней МИСМО до 1-го (j=1).

В блоке 5.6 определяют вероятность нахождения в элементе первого уровня МИСМО (на обслуживании и в очереди) s источников информации (p_s(1)) по выражениям, приведенным в источнике [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с, стр. 38-42].

Для определения входных данных для вычисления p_s(1) на функционирующей модели МИСМО одновременно за определенный промежуток времени измеряют количество импульсов, поступивших на обработку в модель элемента первого уровня модели МИСМО N₀₍₁₎, и количество импульсов, прошедших ее N₁₍₁₎. По результатам измерений определяют входные данные в выражениях для вычисления вероятности нахождения на обработке в элементе первого уровня s источников информации:

Измерение количества импульсов, поступивших на обработку в элементы первого уровня модели МИСМО, осуществляется путем подсчета количества импульсов, поступивших на вход элемента первого уровня модели МИСМО, с помощью подключения счетчика импульсов к входу элемента первого уровня модели МИСМО.

Измерение количества импульсов, прошедших обработку в элементе первого уровня МИСМО, осуществляется путем подсчета количества импульсов, поступивших с выхода модели элемента первого уровня МИСМО, с помощью подключения счетчика импульсов к выходу данного элемента.

В блоке 5.7 на основе вероятностей нахождения в элементах 1-го уровня (на обслуживании и в очереди) s источников информации (p_s(1)), определенных в блоке 5.6, и величин, определенным по выражениям (6) и (7), определяют статистические характеристики обслуживания источников информации в элементе первого уровня МИСМО по выражениям, приведенным в источниках [Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. М.: Статистика, 1979. 96 с., стр. 43-45; Липатников В.А., Парфиров В.А. Модель процесса наблюдения за множеством источников информации в стохастических условиях // Информация и космос.2022. №1. С. 35-44.] - среднее число источников информации, находящихся в очереди ожидания обработки в элементе первого уровня системы мониторинга;

- среднее число источников информации находящихся на первом уровне системы мониторинга;

- среднее число свободных от обслуживания каналов обработки информации элемента первого уровня системы мониторинга;

- вероятность попадания в очередь;

- математическое ожидание времени ожидания обслуживания;

- среднее время обработки источника информации на первом уровне системы мониторинга определяется выражением

В блоке 5.8 определяют функцию распределения вероятности времени обработки одного источника информации в модели системы массового обслуживания по выражению, приведенному в источнике [Вадзинский Р.Н. Основы теории массового обслуживания и ее приложения к задачам организации связи. Л.: Военно-морская академия, 1975. 101 с., стр. 81]:

где F₁(t) - функция распределения времени обработки одной заявки на обслуживание в МИСМО; t - время обслуживания в МИСМО; μ_Σ - суммарная пропускная способность одного канала всей МИСМО, NΣ₃ - суммарное количество каналов обслуживания информации на 1-м уровне МИСМО, α_ΣI - суммарная приведенная интенсивность входного потока появления заявок на обслуживание P_оч.I - вероятность возникновения очереди на входе в систему мониторинга, - значение вероятности нахождения в обработке на I-м уровне МИСМО NΣ_I количества заявок на обслуживание (вероятность занятости всех каналов обслуживания входного уровня МИСМО).

Значение вероятности нахождения в обработке на I-м уровне МИСМО NΣ_I заявок на обслуживание получают путем вычисления попарных рекуррентных выражений для всех элементов первого уровня в соответствии с источником [Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения: Учеб. Пособие для студ. Втузов / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 464 с., стр. 60-61]:

- для элементов I-го уровня с номерами 2,k1,k2,…,k(I-1), где k(I-1)=l, 2,…, N_{2,k1,k2,…,k(I-2)}:

где - вероятность нахождения в элементах с номерами (2,k1,/k2,…,1) и (2,k1,k2,…,2) на обработке NΣ_I заявок на обслуживание; - вероятность нахождения в элементах с номерами (2,k1,k2,…,1), (2,k1,k2,…,2), (2,k1,k2,…,3) на обработке NΣ_I заявок на обслуживание; - вероятность нахождения в элементах с номерами (2,k1,k2,…,1), (2,k1,k2,…,2), … (2,k1,k2,…,N_{2,k1,k2,…,k(I-2)}) на обработке NΣ_I заявок на обслуживание (вероятность нахождения на обработке NΣ_I заявок на обслуживание в элементах I-го уровня модели МИСМО, закрепленных за элементом (I-1)-го уровня с номером 2,k1,k2,…,k(I-2), т.е. можно обозначить

Проводя рекуррентные вычисления для вероятностей где k(I-2)=1, 2,…,N_{2,k1,k2,…,k(I-2)} по аналогии (8) - (10), получают [Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения: Учеб. Пособие для студ. Втузов / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 464 с., стр. 60-61].

В блоке 5.9 (фиг. 2) определяют функцию распределения вероятности времени обработки g источников информации МИСМО [Вентцель Е.С.Теория вероятностей и ее инженерные приложения: Учеб. Пособие для студ. Втузов / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 464 с., стр. 203]

где F_g(t) - функция распределения вероятности времени обработки g источников информации системой мониторинга.

В блоке 5.10 проверяют выполнение требований, предъявляемых к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки, условия:

В случае выполнения условия (11) переходят к блоку 5.15, в противоположном случае переходят к блоку 5.11.

В блоке 5.11 проверяют условие отсутствия очередей на всех элементах МИСМО. В случае отсутствия очередей переходят к блоку 5.15. В случае наличия очередей перед любым элементом МИСМО переходят к блоку 15.12.

В блоке 5.12 добавляют один канал обработки заявок на обслуживание в элементе МИСМО с максимальной длинной очереди ожидания обслуживания.

Добавление дополнительного канала обслуживания в элемент МИСМО связано с преобразованием схемы устройства, реализующего физическую модель элемента МИСМО.

В блоке 5.13 проверяют принадлежность элемента МИСМО, в который добавлен дополнительный канал обработки заявок на обслуживание, к I-му уровню МИСМО. В случае принадлежности элемента МИСМО к I-му уровню МИСМО переходят к блоку 5.2. В противоположном случае переходят к блоку 5.14.

В блоке 5.14 проверяют принадлежность элемента МИСМО, в который добавлен дополнительный канал обработки заявок на обслуживание, к (I-1)-му уровню МИСМО. В случае принадлежности элемента МИСМО к (I-1)-му уровню МИСМО переходят к блоку 5.4.

Действия аналогичные, выполняемым в блоках 5.13 и 5.14 выполняют для всех уровней МИСМО. В случае определения принадлежности элемента, в который добавлен дополнительный канал обработки, к определенному уровню МИСМО переходят к повторному моделированию процесса функционирования МИСМО.

В блоке 5.15 (фиг. 2) запоминают количество каналов обработки заявок на обслуживание в элементах МИСМО.

В блоке 6 проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга. В случае выполнения требований переходят к блоку 10, в противоположном случае переходят к блоку 7.

В блоке 7 проверяют допустимость корректировки требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга. В случае допустимости корректировки требований переходят к блоку 8, в противоположном случае переходят к блоку 9.

В блоке 8 корректируют требования по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга, предъявляемые к системе мониторинга и переходят к блоку 10.

В блоке 9 проводят поиск элементов с улучшенными характеристиками по скорости обработки информации для создания системы мониторинга распределенных систем связи, а затем переходят к блоку 2 (фиг. 1) для повторного моделирования структуры и топологию системы мониторинга распределенных систем связи.

В блоке 10 проверяют наличие изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки. В случае определения изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки переходят к блоку 11, в противоположном случае переходят к блоку 12.

В блоке 11 моделируют структуру системы мониторинга распределенных систем связи в части изменения состава ее элементов по количеству каналов обработки информации.

В блоке 12 моделируют определение эталонных значений норм всех n-параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 13 моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех w-параметров r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 14 прогнозируют техническое состояние средств измерений r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 15 моделируют определение межповерочных интервалов с учетом прогноза технического состояния средств измерений r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 16 измеряют n-параметров r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе (Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи. Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 17 сравнивают измеренные и эталонные значения норм всех n-параметров r-х объектов контроля на соответствие. В случае соответствия параметров переходят к блоку 18, в противоположном случае переходят к блоку 2.

В блоке 18 моделируют определение технического состояния r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 19 моделируют изменения и реконфигурации системы мониторинга с учетом технического состояния r-х объектов контроля, выполняя при этом действия, изложенные в способе-прототипе («Способ моделирования процесса обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи». Патент РФ №2703339, МПК G06F 11/26, G06F 11/30, опубл. 16.10.2019 г., бюл. №29).

В блоке 20 проверяют условие окончания времени моделирования. В случае окончания времени моделирования завершают моделирование, в противоположном случае переходят к блоку 14.

Представленная последовательность действий позволяет моделировать процесс обоснования требований к системе мониторинга распределенных систем связи с высокой точностью по полноте и оперативности процесса обработки информации, и, также, позволяет более точно обосновать структуру системы мониторинга в части определения пропускных способностей ее элементов.

Изобретение относится к области проверки сложных организационно-технических систем и может быть использовано при проектировании систем автоматизированного контроля систем связи. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности обоснования требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи, а также структуры системы мониторинга в части определения пропускных способностей элементов системы мониторинга. Технический результат достигается за счет осуществления проверки выполнения требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи путем создания модели реальной модели системы мониторинга, созданной в виде многоуровневой иерархической системы массового обслуживания, измерения параметров ее функционирования и обработки результатов измерений. 4 ил.

Способ проверки выполнения требований по полноте и оперативности процесса обработки информации системой мониторинга распределенных систем связи, заключающийся в том, что моделируют структуру и топологию системы мониторинга распределенных систем связи, моделируют определение эталонных значений норм всех n параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, моделируют формирование базы данных эталонных значений норм всех n параметров r-х объектов контроля, измеряют n параметров r-х объектов контроля, моделируют определение технического состояния r-х объектов контроля, моделируют изменение и реконфигурацию системы мониторинга с учетом технического состояния r-х объектов контроля, прогнозируют техническое состояние средств измерений r-х объектов контроля, моделируют определение межповерочных интервалов с учетом прогноза технического состояния средств измерений r-х объектов контроля, отличающийся тем, что дополнительно задают требования к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга: количество объектов мониторинга g, которое требуется обработать за время t_зад. с вероятностью не менее Р_зад.; среднее время доступности r-го объекта мониторинга t_r; интенсивность появления доступности r-го объекта мониторинга системе мониторинга а_r; время обработки информации мониторинга в элементах системы мониторинга различного назначения - t_обр.j, где j=1,…, N_эл, где N_эл - количество типов элементов системы мониторинга, доступных для ее создания; после моделировании структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи определяют: количество уровней в системе мониторинга I, типы обработки информации на каждом уровне системы мониторинга; количество элементов на каждом уровне системы мониторинга; количество каналов обработки информации в каждом элементе системы мониторинга; моделируют процесс сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточняют состав элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки, при этом создают соответствующую, создаваемой системе мониторинга, модель многофазной иерархической системы массового обслуживания (МИСМО), последовательно определяют статистические характеристики обслуживания объектов мониторинга (заявок на обслуживание) и вероятности нахождения на обработке s (s=0,…,g) заявок на обслуживание во всех элементах с I-го до первого уровня МИСМО, определяют среднее время обработки заявки на обслуживание во всей МИСМО; определяют функцию распределения вероятности времени обработки одной заявки на обслуживание МИСМО; определяют функцию распределения вероятности времени обработки g заявок на обслуживание МИСМО; проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО, в случае выполнения требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО запоминают количество каналов обработки информации в элементах МИСМО соответствующей структуры, в случае невыполнения требований по полноте и оперативности обработки заявок на обслуживание МИСМО проверяют выполнение условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО, в случае выполнения условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО запоминают количество каналов обработки заявок в элементах МИСМО соответствующей структуры, в случае невыполнения условия отсутствия очередей из заявок на обслуживание в ожидании обработки перед всеми элементами МИСМО добавляют один канал обработки заявок в элемент МИСМО с максимальной длиной очереди на входе, определяют уровень МИСМО, в элемент которого был добавлен канал обработки заявок, для каждого элемента данного и последующих уровней МИСМО определяют: статистические характеристики обслуживания заявок и вероятности нахождения на обработке s заявок на обслуживание в элементах с i-го до первого уровня МИСМО; повторно определяют значение интегральной вероятностно-временной характеристики процесса обработки заявок МИСМО и проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга за требуемый промежуток времени; после моделирования процесса сбора и обработки информации системой мониторинга заданной структуры и уточнения состава элементов системы мониторинга в соответствии с требованиями по полноте и оперативности обработки проверяют выполнение требований по полноте и оперативности обработки объектов системой мониторинга, в случае выполнения требований переходят к проверке наличия изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае невыполнения требований проверяют допустимость корректировки требований, предъявляемых к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга, в случае допустимости корректировки требований, предъявляемых к системе мониторинга по полноте и оперативности обработки объектов мониторинга, корректируют требования и переходят к проверке наличия изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае недопустимости корректировки требований проводят поиск элементов системы мониторинга с улучшенными характеристиками для создания системы мониторинга распределенных систем связи и затем переходят к повторному моделированию структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи; проверяют наличие изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки, в случае определения изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки моделируют структуру системы мониторинга распределенных систем связи в части изменения состава ее элементов и переходят к моделированию определения эталонных значений норм всех n параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, в случае отсутствия изменений в структуре элементов системы мониторинга распределенных систем связи по количеству каналов обработки переходят к моделированию определения эталонных значений норм всех n параметров r-х объектов контроля с учетом: количества r-х объектов контроля, расстояния между r-ми объектами контроля, скорости передачи информации между r-ми объектами контроля, периодичности и продолжительности контроля технического состояния r-х объектов контроля, при этом после измерения n параметров r-х объектов контроля сравнивают измеренные и эталонные значения норм всех n параметров r-х объектов контроля на соответствие и в случае соответствия параметров выполняют моделирование определения технического состояния r-х объектов контроля, а в противоположном случае выполняют повторное моделирование структуры и топологии системы мониторинга распределенных систем связи; и после моделирования изменения и реконфигурации системы мониторинга с учетом технического состояния r-х объектов контроля выполняют проверку условия окончания времени моделирования, в случае окончания времени моделирования завершают моделирование, в противоположном случае переходят к повторному прогнозированию технического состояния средств измерений r-х объектов контроля.