СПОСОБ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ Российский патент 2025 года по МПК G05B19/48 H04L41/06 

Заявленное техническое решение относится к радиотехнике и электротехнике, а именно к области контроля и управления многоуровневыми распределенными системами, и может использоваться при проектировании глобальных систем управления территориально распределенными информационно-телекоммуникационными сетями (ИТКС) и системами для осуществления в режиме реального времени проверок технического состояния (мониторинга) сетевого оборудования, а также других сетевых элементов в виде сетевых соединений и сетевых структур.

Известен способ контроля и управления интеллектуальной сетью (см. Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Оценка объема управляющей информации в информационных сетях // Электросвязь. 2000. №6. С. 34-36), заключающийся в следующей последовательности действий: предварительно устанавливают пороговые значения на контролируемые параметры каждого узла системы; измеряют обобщенный показатель качества в виде вектора переменных состояний на каждом из N узлов системы , где z₁(t), z₂(t), …, z_n(t) - значения измеренных параметров во времени (t), n = 1, 2,…, N; сравнивают измеренные параметры с установленными пороговыми значениями; оценивают состояние системы по результатам сравнения; формируют управляющее воздействие на систему по результатам оценки.

Недостатком способа контроля и управления интеллектуальной сетью является высокая вероятность блокировки сети, обусловленная наличием большого объема управляющей информации, поскольку в процессе выработки управляющего воздействия постоянно используется вся доступная измерению информация, что в распределенной системе (на глобальном контуре управления) перенасыщает каналы связи и управления транзитными потоками информации. Это объясняется тем, что в процессе функционирования сети все измерительные средства находятся в активном состоянии (под нагрузкой). Кроме того, в системе отсутствует контур управления, связанный с воздействием на источник возмущений, что также ведет к постоянным блокировкам системы.

Известен способ распределенного контроля и адаптивного управления многоуровневой системой (Будко П.А., Будко Н.П., Винограденко А.М. и др. Патент РФ №2450335, МПК G06F 15/00, опубл. 10.05.2012, бюл. №13), основанный на том, что состояние ее функционирования контролируют на К уровнях (К≥ 3). При этом k-й уровень (k = 1, 2,…, К) включает N(k) узлов, а n(k)-й узел (n(k) = 1, 2,…, N(k)) характеризуют M(k, n) параметрами, на которые предварительно устанавливают пороговые значения z_пор(k, n, m), где m = 1, 2,…, М(k, n). Далее измеряют значения параметров z(k, n, m) узлов каждого уровня и сравнивают их с предварительно заданными соответствующими пороговыми значениями, проводя оценку состояния системы поэтапно на К этапах. На первом этапе сравнивают пороговые и измеренные значения параметров узлов системы, принадлежащих первому уровню управления, и если их значения не выходят за пределы пороговых, то систему считают работоспособной, в противном случае вырабатывают управляющее воздействие для последовательной оценки состояния узлов системы, принадлежащих k-му уровню управления, для чего сравнивают измеренные и пороговые значения параметров узлов системы k-го уровня. В случае, если измеренные параметры узлов системы не выходят за пределы пороговых, состояние узлов k-го уровня считают работоспособными, в противном случае фиксируют неработоспособность узлов k-го уровня и выделяют его параметры, неудовлетворяющие пороговым, в соответствие с чем вырабатывают управляющее воздействие на восстановление параметров узлов k-го уровня. Причем пороговые значения параметров задают на основе априорных сведений о текущем состоянии системы на всех уровнях управления, формируя контур обратной связи системы.

Недостатком данного способа является то, что в процессе выработки управляющего воздействия постоянно используется вся, доступная измерению информация, что в распределенной системе (на глобальном контуре контроля) не только ведет к избыточности измерительной информации, но и приводит к тому, что в процессе функционирования сети (измерительной сети, сенсорной сети) все измерительные средства находятся в активном состоянии. Многоэтапная оценка технического состояния системы не учитывает аварийные и предаварийные состояния контролируемых объектов распределенной системы контроля, а также не определяет классы технических состояний данных объектов. Кроме того, в системе не производят статистический анализ разносторонних признаков, оценивающих параметры (вероятностно-временные характеристики – ВВХ) информационного обмена элементов сети (объектов контроля).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу (прототипом), является способ мониторинга технического состояния средств связи и навигационного оборудования (Аллакин В.В., Будко Н.П., Буцанец А.А. и др. Патент РФ №2773048, МПК G01S 7/40, опубл. 30.05.2022, бюл. №16), основанный на том, что предварительно оценивают обстановку по связи, определяют состав контролируемых элементов и ресурсов сети, устанавливают географические координаты размещения сетевых устройств, формируют перечень наблюдаемых параметров (и ВВХ) элементов сети, назначают на них эксплуатационные и профилактические допуски, а также задают значения их ошибок первого и второго рода, по результатам чего актуализируют базу знаний (БЗ) системы мониторинга. На первом этапе при формировании контура наблюдения при помощи бортового автоматизированного измерительного комплекса (АИК) проводят измерения метрик (Метрики - это показатели количества и качества разных параметров и характеристик объекта мониторинга, например, его эффективности) параметров и ВВХ элементов сети, формируют измерительную информацию (ИИ) в виде формализованного сообщения, кодируют её и передают на береговой АИК. На втором этапе при оценке технического состояния элементов сети береговым АИК принимают ИИ, декодируют её и сравнивают (оценивают) значения метрик параметров (ВВХ) с требуемыми значениями эксплуатационных допусков на них, а далее сохраняют ее в БЗ берегового АИК и отображают. На завершающем этапе актуализируют БЗ системы мониторинга, корректируют исходные данные для предварительного этапа и формируют различные виды отчетов и протоколов.

Недостатками прототипа являются то, что в способе остается неясным критерий отказа или критерий принятия решения на проведение технического обслуживания (задействование ресурсов сети по регулировке параметров), или резервирования (замены) аварийных элементов сети на дублирующие в процессе мониторинга в масштабе реального времени. В прототипе проверка технического состояния осуществляется только в отношении излучающих средств радиосвязи и не касается сетевых соединений и структур, т.е. цикл мониторинга не обладает полнотой, поскольку речь идет об идентификации технического состояния единичных радиоустройств, чего недостаточно для оценки состояния всей сети (функционировании системы) с требуемой достоверностью.

Таким образом, техническая проблема, возникающая при использовании способа-прототипа, заключается в неполном охвате в процессе функционального контроля параметров (ВВХ) всех элементов ИТКС (устройств, соединений, структур), без чего невозможно вести речь об оценки состояния распределенной сети в целом. Также для систем мониторинга, функционирующих в интересах интеллектуального ситуационного управления (на основе ситуационных центров (СЦ), автоматизированных систем поддержки принятия решений (СППР) и пр.) важно иметь четкий критериальный порог, необходимый для принятия решения на использование как локальных параметрических (регулировка параметров сетевых устройств), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети, так и правил перехода на дополнительные аппаратные (резерв сетевых устройств), канальные (резерв каналов связи) и топологические (изменение топологии сети) ресурсы ИТКС на диспетчерском уровне управления при деградации сети и её восстановлении.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является: интеллектуализация процедуры сетевого мониторинга на основе мультиагентного подхода; формирование контура управления путем включения в цикл мониторинга отдельного этапа; снижение избыточности ИИ, обрабатываемой единой базой знаний АИК прототипа путем закрепления в предлагаемом способе отдельных серверов сенсорного, телекоммуникационного и диспетчерского уровней ситуационного центра за серверами мониторинга и сбора данных измерений соответственно на сетевых устройствах, на сетевых соединениях и на сетевых структурах; прогнозирование технического состояния элементов сети (состояния ИТКС); уход от необходимости содержать все измерительные средства функционального контроля ИТКС в активном состоянии путем выбора режимов мониторинга, когда измерения проводятся либо в определенные интервалы времени (пассивный мониторинг) либо по запросу (активный мониторинг); определение четкого критериального порога принятия решения на использование как локальных (параметрических, телекоммуникационных и структурных) ресурсов сети, так и правил перехода на дополнительные (аппаратные, канальные и топологические) ресурсы ИТКС.

Для достижения указанного результата используется следующая совокупность существенных признаков: в способе интеллектуального мониторинга состояния ИТКС также, как и в прототипе, на предварительном этапе оценивают обстановку по связи, определяют состав контролируемых элементов и ресурсов сети, устанавливают географические координаты размещения сетевых устройств, формируют перечень наблюдаемых параметров (и ВВХ) элементов сети, назначают на них эксплуатационные и профилактические допуски, а также задают значения их ошибок первого и второго рода, по результатам чего актуализируют базу знаний, базу правил (БП), базы состояний (БС) и базы данных (БД) системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС, на первом этапе при формировании контура наблюдения проводят измерения метрик параметров и ВВХ элементов сети, формируют ИИ в виде формализованного сообщения, кодируют её и передают на серверы СЦ, на втором этапе при оценке технического состояния элементов сети принимают ИИ, декодируют её и сравнивают (оценивают) значения метрик параметров (ВВХ) с требуемыми значениями эксплуатационных допусков на них, сохраняют в БС СЦ и отображают на витрине данных (ВД) СППР, на завершающем этапе актуализируют БС, корректируют исходные данные для предварительного этапа, а также формируют различные виды отчетов и протоколов измерений. При этом на предварительном этапе до актуализации исходных данных дополнительно назначают серверы мониторинга и закрепляют за каждым из них контролируемые элементы сети, выбирают в качестве режимов мониторинга пассивный или активный мониторинг, задают скважность процедур (циклов) мониторинга для этих режимов, устанавливают периоды актуализации (репликации) серверов мониторинга, а также БЗ, БП, БС, БД, на первом этапе после проведения измерений дополнительно передают ИИ от элементов сети на закрепленные за ними серверы мониторинга в режимах пассивного или активного мониторинга, актуализируют (реплицируют) ИИ в серверах мониторинга, выбирают доступные каналы связи от серверов мониторинга до серверов СЦ, а в качестве методов кодирования выбирают помехоустойчивую либо скрытную сигнально-кодовую конструкцию (СКК) с использованием линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) либо дискретного ЛЧМ-сигнала (ДЛЧМ), передаваемого в режиме перестройки рабочей частоты по псевдослучайному закону (ППРЧ), на втором этапе прием ИИ сетевых устройств осуществляют соответствующим сервером оценки надежности, сетевых соединений - сервером оценки помехоустойчивости, а топологий сети - сервером оценки живучести (связности) ситуационного центра, причем для оценки значений метрик параметров (ВВХ) технического состояния сетевых устройств, состояния сетевых соединений и связности графа сети используются требуемые значения допусков на соответствующие им параметры (ВВХ) для сравнения, при несоответствии которым дополнительно вводится третий этап способа по формированию контура управления, в ходе которого запрашивают на использование параметрических (регулировка параметров сетевых устройств), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети, проверяют их достаточность путем повтора процедур первого и второго этапов мониторинга, при их достаточности сохраняют и отображают задействованные ресурсы, а при недостаточности - запрашивают дополнительные аппаратные (резерв сетевых устройств), канальные (резерв каналов связи) и топологические (изменение топологии) ресурсы сети, принимают решение на их использование и проводят повторную процедуру (цикл) мониторинга по первому и второму этапам способа, на завершающем этапе после коррекции исходных данных дополнительно прогнозируют техническое состояние сетевых устройств, состояние сетевых соединений и связности сети в целом методами предсказательной аналитики и отображают результаты путем формирования витрины данных по всему циклу мониторинга.

Сущность изобретения заключается в возможности: интеллектуализации процесса мониторинга состояния глобально распределенных ИТКС, когда непосредственно измерения метрик параметров и ВВХ информационного обмена на сети осуществляются программно-реализуемыми интеллектуальными агентами (Агент - это программа, устанавливаемая на виртуальный или физический сервер или иной сетевой элемент (узел) и осуществляющая выполнение проверок, сбор и передачу данных серверу мониторинга. Для организации мониторинга необходимо установить и настроить хотя бы одного агента в системе, например, на сервере системы) (ИА)-датчиками, размещаемыми на элементах сети и транслирующими в режимах пассивного или активного мониторинга измерительную информацию на взаимодействующие с ними и размещаемые на серверах мониторинга программно-реализуемые ИА-преобразователи, реализуя мультиагентный подход; полного охвата процедурой мониторинга всех основных элементов ИТКС (сетевых устройств, сетевых соединений, сетевых структур), что важно для идентификации состояния не только отдельных объектов мониторинга, но и состояния сети в целом при ее деградации и восстановлении; введения, наряду с этапами формирования контура наблюдения и оценки технического состояния элементов сети в прототипе, нового этапа формирования контура управления с определением критерия принятия решения на использование как локально параметрических (регулировка параметров сетевых устройств), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети, так и глобально - дополнительных аппаратных (резерв сетевых устройств), канальных (резерв каналов связи) и топологических (изменение топологии) ресурсов ИТКС.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - интеллектуализация процедуры сетевого мониторинга; формирование наряду с контуром наблюдения дополнительно и контура управления для реализации классического подхода к решению задачи адаптивного управления; снижение избыточности ИИ за счет раздельной ее обработки от сетевых устройств, соединений и структур соответственно в серверах сенсорного, телекоммуникационного и диспетчерского уровней СЦ; определение критерия на использование сетевых ресурсов при переходе к регулировкам или включении резерва на сети при ее деградации – решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области систем контроля и мониторинга радиоэлектронных систем не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность указанного способа поясняется графическими материалами:

на фиг. 1 приведена блок-схема алгоритма способа интеллектуального мониторинга состояния информационно-телекоммуникационной сети;

на фиг. 2 показан вариант размещения объектов мониторинга распределенной ИТКС на примере стационарного и плавучего навигационного и телекоммуникационного оборудования системы связи и средств навигационного оборудования на фрагменте зоны ответственности Невско-Ладожского района водных путей и судоходства администрации Волго-Балтийского бассейна внутренних водных путей России (прототип);

на фиг. 3 приведен вариант построения системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС, реализующий предлагаемый способ интеллектуального мониторинга состояния ИТКС;

на фиг. 4 представлена типовая архитектура интеллектуального агента, основанная на оценке полезности действий;

на фиг. 5 приведен вариант децентрализации осуществления мониторинга состояния ИТКС на примере единого дифференциального сервиса Глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАС/GPS/GALILEO при его использовании в Министерстве транспорта Российской Федерации и его федеральных агентствах: Росморречфлот, Росавиации, Росавтодор, Росжелдор и Ространснадзор;

на фиг. 6 показан подход оценки технического состояния элементов сети на основе анализа скорости развития аварийной ситуации по временным рядам метрик их параметров (ВВХ) в наблюдаемых зонах мониторинга;

на фиг. 7 приведены характеристики ЛЧМ-сигнала: а) частотно-временная характеристика (ЧВХ) ЛЧМ-сигнала ИИ с законом линейно возрастающего изменения частоты (в); б) ЧВХ ЛЧМ-сигнала ИИ с законом линейно убывающего изменения частоты (г); д) ЧВХ многочастотного ДЛЧМ-сигнала ИИ с законом линейно возрастающего изменения частоты (ж); е) ЧВХ многочастотного ДЛЧМ-сигнала ИИ с законом линейно убывающего изменения частоты (з);

на фиг. 8 показан вид отображения на спектрограмме принимаемых групп (знаков) сообщения при использовании передачи бинарных посылок ИИ: а) в виде отрезков ЛЧМ-сигналов под воздействием сосредоточенной по спектру помехи; б) в виде многочастотного ДЛЧМ-сигнала под воздействием сосредоточенной по спектру помехи; в) при передаче многочастотного ДЛЧМ-сигнала под воздействием шумовой помехи;

на фиг. 9 показан фрагмент спектрограммы декаметрового канала связи с сигнально-кодовой конструкцией, построенной на базе ДЛЧМ-сигнала, передаваемого в режиме побитовой ППРЧ и процесс декодирования бинарных посылок, принимаемых в режиме побитовой ППРЧ;

на фиг. 10 приводится выигрыш в оперативности доведения бинарных посылок (ИИ): а) при передаче сигналов амплитудной телеграфии (АТ) (Азбуки Морзе); б) при передаче СКК на базе ЛЧМ-сигналов с защитными интервалами между ними; в) при передаче СКК на базе ЛЧМ-сигналов без защитных интервалов между ними; г) при передаче СКК на базе многочастотных ДЛЧМ-сигналов с защитными интервалами между ними; д) при передаче СКК на базе многочастотных ДЛЧМ-сигналов, без защитных интервалов между ними; е) при последовательной передаче информационных бит двух групп знаков сообщения (ИИ) с использованием СКК на базе ЛЧМ-сигнала; з) при параллельной передаче информационные бит двух групп знаков (ИИ) с использованием СКК на базе ЛЧМ-сигнала; ж) при доведении ИИ последовательно группами бит (знак, буква, цифра) с применением СКК на базе ДЛЧМ-сигнала; и) при доведении ИИ в параллельном режиме трансляции в составе сообщения с применением СКК на базе ДЛЧМ-сигнала;

на фиг. 11 показан вариант формирования «Витрины данных» по результатам процедуры мониторинга на ситуационном центре (в СППР).

Реализация заявленного способа интеллектуального мониторинга состояния информационно-телекоммуникационной сети, блок-схема алгоритма проведения которого приведена на фиг. 1, объясняется следующим образом.

Предварительным этапом способа является подготовка исходных данных для ведения процедуры сетевого мониторинга, при котором осуществляют следующая последовательность действий по шагам 1-11.

На шаге 1 оценивают обстановку по связи на распределенной ИТКС по состоянию среды распространения радиоволн (РРВ) и электрических (оптических, гидроакустических и пр.) сигналов; времени суток, года, климатическим факторам; уровню помех, а также воздействию внутренних и внешних дестабилизирующих факторов (ДФ); дальности связи; интенсивности информационного обмена и пр. (условия ведения мониторинга).

На шаге 2 определяют состав М контролируемых элементов и ресурсов сети (объем мониторинга). При этом к m-м элементам сети (m = ) относят:

- сетевые устройства в виде различных технических устройств, используемых для обеспечения связи и передачи данных между устройствами в информационно-телекоммуникационных сетях (например: рабочие станции (персональные компьютеры), средства связи, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, шлюзы, медиаконвертеры и пр.);

- сетевые соединения в виде электрических, оптических, радио, космических, гидроакустических и пр. (проводных и беспроводных) каналов и трактов связи для обеспечения сопряжения устройств сети, и позволяющих устройствам взаимодействовать друг с другом внутри локальной сети, или по всему миру (например: Ethernet (проводное соединение с использованием коаксиального или оптоволоконного кабеля); Wi-Fi (беспроводное соединение с использованием радиоволн); Bluetooth (беспроводное соединение ближнего радиуса действия); сотовая связь (подключение через мобильные сети); спутниковое соединение; радиолинии различных диапазонов волн; и др.);

- сетевые структуры (топологии) локальных, региональных и глобальных (подсетей) ИТКС в виде: «шины» (наличие единой магистрали передачи данных, к которой подключены все устройства – абоненты, осуществляющие поочерёдный обмен данными); «кольца» (последовательное подключение абонентов, в результате чего информационный поток идёт от одного устройства к другому по очереди); «звезды» (требует наличия коммутирующего устройства, обеспечивающего адресацию и распределение информационных потоков между абонентами по отдельным каналам связи); «ячейки» (абонентские устройства, в том числе выполняют роль коммутирующих) и пр. При этом процесс взаимодействия сетевых устройств на различных топологиях описывается правилами многоуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) (сетевой модели OSI) [1].

На данном шаге в заявленном способе под ресурсами сети понимают:

- локальные ресурсы в виде параметрических (возможности регулировки параметров сетевых устройств), телекоммуникационных (возможности корректировки уровней передачи в каналах связи) и структурных (возможности перемаршрутизации передачи потоков информации между абонентами (сетевыми устройствами) в подсетях) ресурсов сети. Как правило, данные ресурсы используются SRE-специалистами (SRE-специалисты - Site/System Reliability Engineering - инженерный состав телекоммуникационных компаний, поддерживающих функциональную надежность сетевых устройств, соединений и структур ИТКС) отделов мониторинга, поддерживающих локально функциональную надежность подсетей ИТКС;

- дополнительные ресурсы диспетчерского уровня управления ИТКС, которые задействуются при недостаточности использованных локальных ресурсов на сетевых устройствах, соединениях и структурах путем включения дополнительных аппаратных (переход на резервное сетевое устройство), канальных (использование резервных каналов связи) и топологических ресурсов сети (изменение топологий) для недопущения ее деградации. Управление дополнительными ресурсами, как правило, осуществляется на диспетчерском пункте управления (ДПУ) или СЦ ИТКС, например СЦ Росморречфлота [2].

На шаге 3 устанавливают географические координаты размещения устройств сети и узлов коммутации на сети, маршрутов передачи сетевого трафика с учетом геопространственной информации (зона мониторинга).

Пример определения зоны мониторинга в виде варианта размещения стационарного и плавучего навигационного и телекоммуникационного оборудования системы связи и средств навигационного оборудования (СНО) на фрагменте зоны ответственности Невско-Ладожского района водных путей и судоходства администрации Волго-Балтийского бассейна приведен на фиг. 2. При этом места размещения отдельных сетевых устройств в виде средств связи и СНО выбираются специалистами связи и СНО совместно с представителями лоцманской и инженерно-портовых служб, см. прототип [3].

На шаге 4 формируют перечень наблюдаемых параметров и ВВХ информационного обмена элементов сети (метрик параметров устройств сети, метрик параметров и ВВХ каналов (трактов) информационного обмена, метрик параметров связности топологий сети, подсетей), подвергаемых проверке при различных режимах их функционирования, и определяемых тактико-техническими характеристиками (ТТХ) объекта мониторинга по его нормативно-технической документации (НТД) (глубина мониторинга).

Выбор перечня параметров (ВВХ), включаемых в процедуру мониторинга для каждого элемента сети индивидуален. В качестве одного из подходов к определению перечня параметров мониторинга предложено использовать коэффициент, характеризующий тяжесть последствий и критичность отказа сетевого элемента при возникновении аварии (происшествия или инцидента) по причине выхода параметров за пределы установленных допусков, а также «вклад» каждого параметра в повышение показателя надежности объекта мониторинга. Такой коэффициент в прототипе [3] назван коэффициентом значимости - К_зн. Для определения значимости включения в процедуру мониторинга того или иного параметра (ВВХ) элемента сети из всего множества, представленного в НТД, может служить общий (суммарный) коэффициент значимости параметра, получаемый как сумма назначенных весов показателей К_зн по лингвистической шкале оценки, представленной в таблице 1 прототипа [3]. Суммарный коэффициент значимости, по которому происходит включение параметра в процедуру мониторинга, получаем путем суммирования коэффициентов значимости К_зн по каждому показателю лингвистической шкалы оценивания, в соответствии с выражением , где n - общее число параметров, входящих в НТД m-го объекта мониторинга (элемента сети). Ранжирование параметров, включаемых в процедуру мониторинга, осуществляют на разных уровнях структурирования ИТКС (устройство, комплекс, узел, канал связи, подсеть и пр.) на основе анализа морфологических блоков и структурных взаимосвязей. Чем больше весовой коэффициент элемента, тем он важнее для обеспечения надежного и безаварийного функционирования ИТКС. Окончательный перечень контролируемых в процессе мониторинга параметров определяют путем построения вариационного ряда из значений суммарных коэффициентов значимости каждого из предпочтительных для включения в процедуру i-го параметра из перечня НТД объекта мониторинга по выражению:

,

где i = 1, 2, …, l, …, r, …, k, …, n-1, n - параметры НТД. При этом в перечень параметров, включенных в процедуру мониторинга, попадают параметры с наибольшими значениями суммарных коэффициентов значимости в данном вариационном ряде. Число параметров контроля зависит от глубины проведения мониторинга, отводимого на него времени и доступных технологий.

На шаге 5 назначают эксплуатационные и профилактические допуски с учетом НТД и актуальной базы знаний СППР на ДПУ (СЦ) по результатам инструментального контроля предыдущего цикла технического обслуживания или процедуры мониторинга (точность мониторинга).

Процесс расчета профилактических допусков на параметры (контролируемые метрики) элементов сети с учетом их технического состояния и состояния среды распространения сигнала, а также условий функционирования показан в [4] и пояснен в [3].

На шаге 6 задают значения ошибок первого и второго рода для повышения достоверности при определении вида технического состояния сетевых устройств (состояния сетевых соединений и структур) в различных условиях обстановки (достоверность мониторинга).

Задача минимизации ошибок первого и второго рода решена в [4].

На шаге 7 назначают серверы мониторинга и закрепляют за каждым из них контролируемые (наблюдаемые) элементы сети (сетевые устройства каналы и тракты связи, топологии сети и подсети) из расчета мониторинга параметров элементов сети минимум двумя доступными серверами мониторинга (децентрализация мониторинга).

При этом на элементах сети программно размещают интеллектуальные агенты - датчики (ИА-датчики) для наблюдения за изменением метрик параметров и ВВХ, а на серверах мониторинга - взаимодействующие с ними интеллектуальные агенты – преобразователи (ИА-преобразователи), реализуя интеллектуальный подход к процедуре мониторинга.

Причем каждый ИА, независимо от размещения на сетевых элементах, физически представляет собой ЭВМ, работающую на различных логических уровнях ИТКС (фиг. 3) под управлением операционной системы и комплекса информационно-технических средств сервера мониторинга, проводящего:

- текущее перераспределение сетевых устройств и каналов связи (постановку на мониторинг и снятие с него), реализуемое методами сбора, обработки, отображения и документирования измерительной информации, а также актуализации (репликации) баз данных и баз знаний СЦ (СППР);

- сбор ИИ с различных автоматизированных измерительных комплексов и интеллектуальных датчиков интеллектуальной измерительной системы (ИИС), действующих в подконтрольной агенту сети;

- обмен ИИ между интеллектуальными агентами;

- выработку сценариев в интересах СППР на переконфигурацию сети.

В предлагаемом способе под процессом интеллектуализации мониторинга состояния ИТКС понимают применение интеллектуальной измерительной системы, алгоритмы и/или параметры которой в процессе эксплуатации могут меняться в зависимости от сигналов, содержащихся в ней интеллектуальных агентов (датчиков) [5]. При этом архитектура ИА, основанная на полезности действий, показана на фиг. 4 [5]. В данном случае изменение алгоритмов и/или параметров работы ИИС в ходе эксплуатации производится для повышения достоверности и/или точности результатов измерений. ИИС может быть адаптирована в заданных пределах к диапазону, скорости и направлению развития изменения измеряемой величины, к воздействию влияющих ДФ, к выбору маршрутов в каналах связи и т.д. ИИС также способна осуществлять самодиагностику, самовосстановление (при сбоях и единичных отказах) и самообучение с целью оптимизации алгоритмов и параметров работы. На программном уровне каждый ИА представляет собой расчётный модуль, предназначенный для: оценки технического состояния по ИИ от разных измерительных устройств; прогноза отказов; оптимизации режимов работы сети.

При реализации децентрализованного мониторинга формирование контура наблюдения (первого этапа мониторинга) заключается в том, что с ИА-датчиков элементов сети осуществляется сбор ИИ раздельно на сервера мониторинга по сбору данных измерений на сетевых устройствах, на соединениях (каналах, путях, маршрутах) и на топологиях сети (подсетях, сегментах и узлах), см. фиг. 3. Причем на каждом из этих сетевых устройствах, сетевых соединениях и сетевых топологиях (элементах ИТКС) может быть по несколько ИА-датчиков, которые транслируют ИИ на соответствующие сервера сбора данных (мониторинга) в виде временных рядов метрик тех или иных их параметров и характеристик (ВВХ). Так же и серверов мониторинга по сбору данных измерений может быть больше (в зависимости от сложности структуры распределенной сети). Это вызвано тем, что для наблюдения за техническим состоянием сложного сетевого устройства одного сенсора, даже если это интеллектуальный агент недостаточно. Поэтому метрики значений контролируемых параметров, получаемые в различные интервалы времени в виде временных рядов, должны дополнять друг друга и поступать с нескольких ИА-датчиков. В этом случае необходимо объединить метрики наблюдаемых параметров, полученных с одного сетевого устройства, но разными серверами мониторинга. Для чего каждый из серверов должен быть связан высокоскоростными VPN-трактами с соседними серверами по назначению для репликации данных измерений таким образом, что от одного интеллектуального агента измерительная информация может быть доступной на нескольких серверах сбора данных измерений, например, как показано на фиг. 5 и в таблице 1. В них представлен пример варианта модели осуществления мониторинга состояния единого дифференциального сервиса Глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАС/GPS/GALILEO при его использовании в Министерстве транспорта Российской Федерации в интересах сегментов ИТКС Федеральных Агентств Росавтодора, Росжелдора, Росавиации, Росморречфлота и Ространснадзора для управления движением поездов (ДП), автомобильным транспортом (АПК «Умный город»), систем связи и радиотехнического обеспечения при организации системы управления воздушным движением (ВД), систем автоматизированного управления (АСУ) движения судов (ДС) на внутренних водных путях и в морских акваториях. При этом сервера мониторинга по сбору данных измерений размещаются как на телекоммуникационных структурах автомобильных и железных дорог, районов воздушного движения и районных администраций бассейнов рек (озер), так и присутствуют на Единых центрах управления (ЕЦУ) ДП, ЕЦУ ВД, ЕЦУ ДС и в СЦ Минтранса России. В данной сетевой инфраструктуре группа маршрутизаторов D1 - D12 представляют фактические сетевые устройства, соединенные между собой оптоволоконными либо радиоканалами и образующие ячеистую сеть. Вокруг них показаны сервера мониторинга М1 - М6, взаимодействующие друг с другом для обмена ИИ (репликации данных) и координации своих действий.

Таблица 1 - Сопоставление серверов мониторинга и устройств сети по фиг. 5

Сетевое устройство Сервер мониторинга Сетевое устройство Сервер мониторинга Сетевое устройство Сервер мониторинга D1 М1, М2 D5 М1, М3 D9 М4, М6 D2 М1, М2 D6 М2, М3 D10 М5, М6 D3 М1, М2 D7 М3, М4 D11 М4, М6 D4 М1, М3 D8 М3, М4 D12 М5, М6

На шаге 8 выбирают режим мониторинга (пассивный - passive (8.1, фиг. 1), или активный - active (8.2) мониторинг) в зависимости от важности процедуры мониторинга на тех или иных объектах критически-важной инфраструктуры (КВИ), условий его проведения, объема измерений и загрузки каналов измерительной информацией (режим мониторинга).

При этом выбор активного мониторинга подразумевает опрос элементов сети с заданной периодичностью с целью определения доступности их самих и сервисов, которые они предоставляют, а также проверки текущего их состояния, например, процент загрузки процессора и дисков и пр. При пассивном режиме система мониторинга функционирует в режиме ожидания передачи сообщений о событиях, происходящих в системе. Обычно такие сообщения присылаются устройствами с помощью SNMP Trap'ов (SNMP traps - стандартный способ уведомления системы мониторинга сетью о значительных проблемах и событиях в сетевой инфраструктуре). Возможна и комбинация режимов работы, когда в случае предаварийного (предотказного) состояния сетевого элемента система мониторинга самостоятельно переходит из режима пассивного в режим активного мониторинга для недопущения пропуска аварии (отказа). Оба режима мониторинга также можно разделить на две подгруппы по возможности установки агента на наблюдаемый узел или систему: агентный (agentful) и безагентный (agentless).

Варианты программных средств мониторинга состояния ИТКС достаточно подробно описаны в [6], а на аппаратном уровне ИТКС общего пользования (ОП) или специального назначения (СН) (различных министерств и ведомств) средства мониторинга могут быть различны, к примеру, привязываясь к прототипу - как показано в [3], или к системе, на которой он реализован - как показано в [7].

Алгоритм пассивного мониторинга, широко используемого сегодня в составе программного обеспечения АСУ технологическими процессами (ТП): АСУ ДП, АСУ ВД, АСУ ДС, АПК «Умный город» и пр., не очень сложен и, прежде всего, направлен на оперативное агрегирование составляющих контролируемых параметров, а также наглядного отображения их на сервере мониторинга. В то же время, при управлении распределёнными ИТКС, на которые ориентирован заявляемый способ, с динамически меняющимися структурами, обычный мониторинг не гарантирует адекватность управления [1], потому как измерительные сигналы зачастую задерживаются, что в общем понижает эффект от управляющих воздействий на сеть. Для прироста эффекта от управляющих воздействий, а также создания временного запаса на принятие оперативных решений в способе предложена технология опережающего мониторинга (режим «активного» мониторинга [8, 9] или «пассивного» прогноза [9, 10]. Данная технология реализована в предложенном методе превентивной идентификации ТС устройств ИТКС [6] на основе анализа временных рядов и направлена на достижение цели способа, заключающейся в повышении оперативности функционирования подсистемы мониторинга. В [11] такой режим назван реактивным или опережающим мониторингом. При этом фактически реализуется еще один элемент интеллектуализации процесса сетевого мониторинга, заявленный в целевой установке способа (в техническом результате от использования предлагаемого изобретения) - прогнозирование технического состояния элементов сети (состояния ИТКС). Это крайне важно особенно в прогнозной сфере процесса мониторинга состояния ИТКС ОП по сравнению с ИТКС СН. При разрешении постоянно наличествующего противоречия между оперативностью и точностью прогноза в ИТКС ОП предпочтение отдается оперативности, в отличие от ИТКС СН, где при эксплуатации КВИ превалирует точность. В основе предлагаемого подхода превентивной идентификации технического состояния сетевых элементов лежит модель идентификации технического состояния сетевых устройств подсистемой мониторинга, базирующейся на агентно-ориентированном подходе и поэтапном процессе обнаружения и распознавания аварийной ситуации [1, 4], способных снизить объём ИИ и минимизировать ошибки контроля первого и второго рода.

На шаге 9 задают скважность процедур (циклов) мониторинга для режимов пассивного (9.1, см. фиг. 1) и активного (9.2) мониторинга (скважность мониторинга).

При этом скважность в зависимости от скорости изменения параметров (ВВХ) объекта мониторинга, а также от соотнесения его к элементам КВИ может задаваться вручную или автоматически, как представлено в [6] при реализации так называемого «реактивного» мониторинга, используемого в интересах предиктивной (предсказательной) аналитики [11], описываемой синтезированными частными алгоритмами и позволяющей осуществлять превентивный переход сервера мониторинга на особый режим мониторинга в случае идентификации наступления предотказного состояния сетевого элемента. Данная программная реализация реактивного мониторинга сетевых объектов с использованием базы данных временных рядов [11] позволяет на основе анализа скорости развития аварийной ситуации в наблюдаемых зонах мониторинга (см. фиг. 6) реализовать с использованием базы данных временных рядов постоянный адаптивный мониторинг технического состояния элементов сети (состояния ИТКС). Здесь приведен вариант символьного представления временного ряда наблюдаемого параметра: на фиг. 6 а) с медленным и на фиг. 6; b) лавинообразным нарастанием аварийной ситуации (отказа). В данном случае в [11] реализуется снижение объёмов передаваемой ИИ за счет реактивного переконфигурирования интервала опроса объектов мониторинга при возникновении предаварийной ситуации, изменяя скважность и приоритетность опроса сетевого оборудования. Чем выше скорость изменения метрики наблюдаемого параметра, тем выше должен быть приоритет обслуживания сетевого устройства, при котором необходимо повышать частоту опроса, пропорционально меняющейся динамики отклонения от нормы значения метрики наблюдаемого параметра.

На шаге 10 устанавливают периоды актуализации (репликации) баз данных серверов мониторинга, а также БЗ, БП, БС, (репликация данных мониторинга). Репликация базы данных - это единичное или непрерывное копирование (перенос или интеграция) информации из базы данных на одном компьютере или сервере в базу данных на другом. Цель репликации БД - создание распределённой базы данных (фиг. 1), в которой пользователи могут одинаково быстро получать доступ к необходимым данным, не мешая работе других.

Динамика изменения ДФ, воздействующих на сетевые элементы и сегменты сети приводят в некоторых случаях к необходимости обмена ИИ (репликации) между ИА одного уровня, разделёнными между собой резервными каналами телеизмерений-телесигнализации (ТИ-ТС). Логическая схема обмена ИИ по каналам ТИ-ТС может отличаться от физической схемы основных каналов информационного обмена на ИТКС. Каждый ИА хранит в себе лишь часть схемы сети и выполняет перерасчёт её режимов по мере поступления ИИ от измерительных устройств. Помимо этого, агенты содержат информацию о связях с другими ИА и передают им ИИ о результатах вычислений соседних сегментов сети, на основе чего итерационно повторяются вычисления для уточнения результатов на текущее значение временного интервала. Критерием остановки обмена ИИ (репликации) между ИА может быть либо предельно заданное число итераций, либо порог времени с момента первого расчёта, или же достигнутый предел точности, который определяется как разница результатов между двумя итеративными расчётами.

Модель системы мониторинга, представленная на фиг. 5-11 прототипа [3], реализует поэтапный процесс принятия решения: обнаружение отказа в работе объекта мониторинга (первый этап) и его распознавание с использованием объектовых серверов мониторинга (второй этап). Эти этапы условно показаны на фиг. 5 прототипа [3] в виде обнаружителя и распознавателя. На данной вероятностной модели идентификации технического состояния элементов сети можно выделить финальные значения вероятностей их нахождения в каком-либо из состояний, используемом для определения этого класса: класс 1 - отказ ИТКС своевременно обнаружен и распознан; класс 2 - ИТКС функционирует при ложном обнаружении и распознании отказа; класс 3 - отказ ИТКС своевременно обнаружен, но не распознан; класс 4 - ИТКС функционирует, отказ обнаружен ложно и не распознан; класс 5 - отказ ИТКС, который не обнаружен; класс 6 - ИТКС функционирует нормально с правильной идентификацией. Причем классы состояний «1-4», показанные на модели фиг. 5 прототипа относят уже к завершающему её этапу работы, в то время как классы «5» и «6» относят к каждому из уровней функционирования сети. В соответствии с вероятностной моделью идентификации математически виды (классы) технических состояний записываются следующим образом [3]:

Для эксплуатанта сетевого оборудования и телеком-оператора наиболее предпочтительным являются класс технического состояния «6», когда ИТКС работоспособна и признана работоспособной. Менее предпочтителен класс «1», когда ИТКС заблокирована, но при этом отказ обнаружен и распознан. В общем виде вариационный ряд предпочтений видов состояния ИТКС математически можно выразить как: В данной математической записи подразумеваются предпочтения с позиции достоверности результатов процедуры мониторинга. Класс технического состояния «6» имеет статус «подтверждённого» результата мониторинга [12] и говорит о нормальном функционировании объекта мониторинга. Если идентифицирован класс состояния «1», то система сетевого мониторинга должна в автоматическом режиме выдать команду на репликацию (обновление) БД, а также в СППР по переходу на резервный комплект оборудования. При статусе «подтверждённого» результата измерений данные классы состояния сетевых элементов преобразуются серверами мониторинга в формализованный сигнал о классе состояния объекта мониторинга. При этом репликация БД (БС) осуществляется по формализованным сигналам об идентифицированном классе состояния объекта мониторинга «норма», «авария», что существенно сокращает общие объёмы транслируемой ИИ [13] в систему мониторинга и для репликации её БД и БС, БЗ, БП.

Трансляция всей собранной сервером мониторинга ИИ в систему мониторинга более высокого логического уровня сети производится только при идентификации класса технического состояния, отличающегося от «подтверждённых» статусов «норма» или «авария». Остальные классы технического состояния объектов мониторинга, описываемые статусами «недостоверный», «экстраполированный» или «ориентирующий» [12] на вероятностной модели фиг. 5 прототипа показаны классами «2», «3», «4», «5», которые описывают предотказное состояния элемента сети. Выявление системой мониторинга сетевых устройств с таким классом технического состояния требуют подключения к процессу репликации лица, принимающего решение (специалиста) для проверки результатов мониторинга и обоснованного принятия решения.

Иногда, при идентификации предотказного состояния или после перехода объекта мониторинга на резервную схему (после переконфигурации сети с изменением маршрутов передачи информации), система мониторинга более высокого логического уровня может запросить у сервера мониторинга всю необходимую ИИ для проведения более тщательного анализа технического состояния отказавшего элемента сети, поскольку в этом случае для поиска места отказа, перепрограммирования и тестовых проверок устройств сети формализованного сигнала о классе его технического состояния явно недостаточно.

Поскольку сервер мониторинга работает в интересах системы мониторинга распределённой ИТКС, как элемента СППР СЦ, а ошибки первого и второго рода могут проявляться как в сервере мониторинга, так и при трансляции измерительной информации по каналам ТИ-ТС сети, то вероятностная модель идентификации вида технического состояния сетевого оборудования (фиг. 5 прототипа) легко преобразуется в вероятностный граф функционирования всей многоуровневой системы мониторинга (фиг. 6 прототипа), где дополнительно представлен ещё этап и передачи ИИ в СППР, а также репликации БД (БС) серверов мониторинга системы мониторинга, обеспечивая телекоммуникационный уровень предлагаемого способа.

На шаге 11 актуализируют БД, БС, БЗ и БП системы интеллектуального мониторинга ИТКС измерительной информацией о значениях параметров технического состояния объектов мониторинга по заданным на предыдущем шаге 10 способа периодам их репликации по высокоскоростным VPN-трактам для обеспечения режима реального времени (режим on-line).

На фиг. 1 этот шаг представлен сопряженным с объектовыми БД, БС серверов СЦ и БЗ (БП) СППР.

Первым этапом способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС является формирование контура наблюдения по шагам 12-19.

На шаге 12 проводят измерения метрик параметров и ВВХ элементов сети (показателей качества оценки их технического состояния) и состояния ИТКС в целом. При этом выбор показателей качества оценки технического состояния сетевых элементов и состояния сети в целом, а также пассивные и активные методы измерений могут осуществляться, как показано в [3].

На шаге 13 передают ИИ от элементов сети на закрепленные за ними серверы мониторинга в режимах пассивного (13.1, фиг. 1) или активного (13.2) мониторинга по временным интервалам, заданной на шагах 9.1. и 9.2 скважности сбора ИИ или опроса ИА сетевых элементов соответственно.

На шаге 14 актуализируют (реплицируют) ИИ в серверах мониторинга ИТКС по высокоскоростным VPN-трактам.

На шаге 15 выбирают доступные каналы связи от серверов мониторинга до серверов СЦ. При этом могут использоваться доступные для связи каналы любого рода: радио (Wi-Fi, УКВ, КВ, СДВ и др.), провод, оптоволокно, космос, гидроакустика и пр., обеспечивающие оперативное доведение ИИ до СЦ.

На шаге 16 формируют измерительную информацию в виде формализованного сообщения по метрикам параметров и ВВХ элементов сети.

На шаге 17 выбирают метод кодирования ИИ с помощью помехоустойчивой (17.1, фиг. 1) либо скрытной (17.2) СКК, соответствующих использованию линейно-частотно-модулированного либо дискретного ЛЧМ-сигнала, передаваемого в режиме перестройки рабочей частоты по псевдослучайному закону (ППРЧ). Принцип построения новых СКК, предлагаемых к использованию в способе подробно описан в [14].

На шаге 18 кодируют измерительную информацию (формализованный сигнал) одним из вариантов выбранной на шаге 17 СКК: для сложной помеховой обстановки с использованием ЛЧМ сигнала (17.1, фиг. 1), а для обеспечения скрытной передачи результатов мониторинга (например в интересах системы мониторинга ИТКС СН или КВИ) - с использованием ДЛЧМ-сигнала (17.2) в режиме ППРЧ. При этом могут быть использованы известные коды (МТК-2 (МТК-2 - Международный телеграфный код №2, 5-битовый. Принят в СССР в 1963 г.), КОИ-8 (КОИ-8 - Код обмена информацией, 8-битовый (KOI8), Описан в ГОСТ 19768-93) и др.) для кодирования ИИ бинарными посылками логических нулей «0» или логических единиц «1».

При выбранной СКК на базе ЛЧМ-сигналов кодирование ИИ осуществляется путем формирования бинарных посылок (логический «0» или логическая «1») в виде отрезков ЛЧМ-сигналов с линейно возрастающим =S₀cos{φ₀+φ(t)}=S₀cos{φ₀+2π[f₀t+(b/2)t²]} или линейно убывающим =S₀cos{φ₀-φ(t)}=S₀cos{φ₀-2π[f₀t+(b/2)t²]} законами изменения частоты (фиг. 7 а, б), где S₀ - амплитуда сигнала, f₀ = (f_max + f_min)/2 - центральное значение несущей частоты, b = (f_max - f_min)/T_c - параметр равный скорости изменения частоты во времени, T_c - длительность сигнала, φ₀ - начальная фаза, а f_max и f_min - максимальное и минимальное значения частот радиосигнала. Процесс формирования сигналов с данным видом модуляции известен и подробно описан, например, в [14].

При выбранной СКК на базе ДЛЧМ-сигналов кодирование ИИ осуществляется путем формирования бинарные посылки в виде многочастотного дискретного сигнала, в котором несущие колебания частот () каждого i-го частотного чипа, i=, логической бинарной посылки «0» или «1» скачкообразно изменяются с постоянным повышающим или понижающим градиентом на заданном интервале времени (фиг. 7 д-з), где n = 8). При этом шаг скачкообразного изменения частоты Δf между чипами, формирующими передачу логического «0» или логической «1» одинаков Δf = const, (Δf=-=-). Частота передачи каждого чипа при формировании логического «0» или логической «1» внутри чипа также постоянна (f_i = const), в то время как увеличение частот от f₁ до f_n (от чипа к чипу) изменяется по линейному закону (по способу модуляции скачкообразного изменения частоты). В дальнейшем формируют бинарные посылки дискретным изменением частоты модуляции через равные промежутки времени Δt (равных величине временных дискретов) для каждого из n чипов бинарной посылки «0» или «1» на заданных интервалах времени и с длительностью каждый. Причем длительности бинарных посылок равны между собой T_c = = = n, i = , длительность i-го чипа (временного дискрета) зависит от требуемой (заданной) точности идентификации сигнала в условиях различной помеховой обстановки (состояния канала радиосвязи) и должна быть меньше времени реакции системы радиоэлектронной борьбы (РЭБ) противоборствующей стороны < [14], а количество частотных чипов в бинарной посылке должно быть не менее чем отношение n = [Т_бп/].

Максимальное количество частотных чипов n, предназначенных для передачи бинарной посылки (логических «0» или «1»), и уверенной (надежной) их идентификации на приемной стороне в условиях преднамеренных, аддитивных (сосредоточенных и шумовых), а также мультипликативных помех зависит от ширины выделенной полосы частот, в которой осуществляется передача ИИ (в режиме телесигнализации - ТС) или информационного сообщения (в режиме телеизмерений - ТИ). Чем шире полоса частот, тем меньше вероятность попадания под помеху или в интервал селективных замираний для декаметрового (ДКМ) канала связи. Полосу частот в ДКМ радиоканалах для передачи чипов, из которых формируется логический «0» или логическая «1», целесообразно выбирать больше чем коэффициент частотной корреляции в радиоканале для того чтобы не допустить попадания всей бинарной посылки под замирания. С наибольшей вероятностью селективные замирания в ДКМ радиоканале проявляются в полосе 3÷5 кГц. Поэтому для защиты от замираний передаваемых частотных чипов внутри информационных бинарных посылок полосу частот для них необходимо брать 10÷15 кГц.

Фактически несущие колебания частот излучения каждого i-го чипа бинарной посылки ИИ () дискретно меняются с равномерным шагом Δf =-=- с постоянным дискретно (ступенчато) повышающим или понижающим градиентом модуляции изменения частоты бинарной посылки на заданных интервалах времени или , оставляя их постоянными внутри чипа (= const, = const). Причем для передачи логического «0» из веера n частотных чипов с постоянными дискретно изменяющимися частотами f₁÷f_n формируется сигнал с линейно возрастающим законом дискретного изменения частот передачи чипов от f_min = f₁ = до f_mах = f_n = (фиг. 7 д) в логической бинарной посылке (>), а для передачи логической «1» из веера n частотных чипов с постоянными дискретно изменяющимися частотами f₁÷f_n формируется сигнал с линейно убывающим законом дискретного изменения частот передачи чипов от f_mах=f₁= до f_min=f_n= в логической бинарной посылке (<). Кроме того, передачу бинарных посылок внутри информационного знака можно осуществлять как с защитным интервалом T_защ, что дает дополнительную величину выигрыша Т_в в передаче знака.

Для повышения помехозащищенности при передаче ИИ бинарными посылками, построенными с использованием СКК на базе ДЛЧМ-сигналов (при режиме ТС) каждый частотный чип бинарной посылки «0» или «1» передают на частоте псевдослучайного кода, обеспечивая известный режим ППРЧ, с последующей обратной сверткой бинарной посылки на приемной стороне. При этом достигается более высокая устойчивость при передаче ИИ в условиях динамических помех. Причем, передача сформированных бинарных посылок осуществляется в режиме побитовой ППРЧ [14], когда передача каждого i-й частотного чипа внутри логических бинарных посылок «0» или «1» осуществляется на частотах псевдослучайного кода . При этом число чипов n равно числу скачков рабочей частоты (рис. 7 д, е) внутри одной бинарной посылки и более.

На шаге 19 передают закодированную ИИ метрик параметров элементов сети в виде формализованных сообщений с серверов мониторинга ИТКС на серверы СЦ известными способами по соответственно выбранным на шаге 15 доступным каналам связи. Таким образом, передачей ИИ от объектовых (региональных) серверов мониторинга на сервера ситуационного центра завершается формирование контура наблюдения в предлагаемом способе интеллектуального мониторинга состояния ИТКС.

Вторым этапом способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС является оценка технического состояния элементов сети, шаги 20-24.

На шаге 20 принимают измерительную информацию метрик параметров элементов сети от ее серверов мониторинга, соответственно сервером оценки надежности (20.1, см. фиг. 1), сервером оценки помехоустойчивости (20.2), сервером оценки живучести (связности) (20.3) СЦ.

При этом прием сигналов осуществляют известными в радиотехнике способами [15], когда после фильтрации сигнала осуществляют согласование с ЛЧМ пилот-сигналом, оцифровку и преобразование в другую частотную форму посредством смешивания или перемножения принимаемого сигнала со сформированным гетеродинным сигналом, имеющим знак изменения частоты несущей волны передаваемого сигнала, так, что частота несущей волны преобразованного сигнала является постоянной, либо частотные составляющие соответствующего спектра представляют собой постоянные частоты. Также существует возможность обработки спектральных составляющих принятого частотно-преобразованного сигнала с применением более сложных систем фильтрации поодиночке, параллельно в блоке, в случае необходимости, комбинируя их друг с другом с целью восстановления, или извлечения, или выделения параметров, несущих информацию. Для этого могут применяться способы, известные из общедоступных источников по цифровой обработке сигналов [16]. Для отделения/очистки от различных помеховых составляющих может оказаться достаточным применение простых фильтров, например полосно-пропускающих фильтров (ППФ). При этом такие фильтры могут настраиваться на интересующие составляющие, или, с другой стороны, соответствующие составляющие могут переноситься в заданный частотный диапазон, например, посредством синхронизации соответствующей вспомогательной частоты с соответствующей многолучевой составляющей. Для повышения помехоустойчивости в условиях помех может применяться согласованная фильтрация и блок защиты от сосредоточенных помех [17, 18].

На шаге 21 декодируют формализованный сигнал с измерительной информацией, ставя в соответствие принятым ЛЧМ- или ДЛЧМ-сигналам соответствующего градиента наклона на спектрограмме соответствующий бит информации «0» или «1» с использованием согласованной фильтрации или путем обработки в соответствии с установленным порядком их трансляции, или в соответствии с частотно-временным расписанием и ППРЧ, целенаправленно объединяя независимые частотные элементы (чипы) бинарной посылки сигнала, распределяемые в частотно-временной области в режиме побитовой ППРЧ, путем фильтрации, оцифровки и преобразования в другую частотную форму через перемножение принимаемого сигнала со сформированным сигналом гетеродина на частотах используемого псевдослучайного кода ППРЧ и имеющим знак градиента частоты, противоположный знаку градиента частоты несущей волны передаваемого сигнала, так, что частота несущей волны преобразованного сигнала является постоянной, либо частотные составляющие соответствующего спектра представляют собой постоянные частоты. Фактически бинарные посылки, переданные с помощью СКК, построенной на базе ЛЧМ-сигнала восстанавливают путем преобразования принимаемого сигнала в исходную частотную форму, а с помощью СКК, построенной на базе ДЛЧМ-сигнала после приема, обратного преобразования по псевдослучайному закону и восстановлению на приемной стороне. Внешний вид бинарных посылок в виде группы n чипов с определенным градиентом наклона на спектрограмме в плоскости «время-частота» в составе информационной бинарной последовательности представлен на фиг. 8, а передаваемых в канале телесигнализации в режиме побитовой ППРЧ, на фиг. 9. Так сигнал (левый или правый градиент наклона бинарных посылок) явно идентифицируется после обратного преобразования по закону ППРЧ в режиме реального времени на левом рисунке ниже спектрограммы (фрагмент А на фиг. 9), а восстановление сообщения ИИ в процессе декодирования ДЛЧМ-сигнала на приемной стороне показан на правом рисунке ниже спектрограммы (фрагмент Б на фиг. 9): фрагмент Б^/→ информационный бит «1», фрагмент Б^//→ информационный бит «1», фрагмент Б^///→ информационный бит «0».

Бинарную посылку декодируют, ставя ей в соответствие заданный сигнал из двоичного алфавита «0» или «1» с левым или правым градиентом наклона (понижением или повышением частоты ЛЧМ). Причем наличие двух пространственных фильтров (ПФ) ПФ-0 для информационного бита «0» и ПФ-1 для информационного бита «1» повысит вероятность приема за счет автоматически решаемой нейронной сетью блока идентификации на приемной стороне задачи сравнительной оценки правдоподобия объектов.

В настоящее время все способы передачи/приема и декодирования информации, основанные на использовании режима ППРЧ, требуют автоматического приема с наличием системы синхронизации. Однако в заявленном способе для передачи/приема, а также декодирования информации в режиме ППРЧ без наличия дорогостоящей системы единого времени (СЕВ) обеспечить четкую синхронизацию в радиолинии на больших расстояниях не представляется возможным, тем более при длительности передачи частотного чипа бинарной информационной посылки в 10-20 мс (менее времени реакции системы РЭБ). В связи с чем, в заявленном способе синхронизацию предлагается осуществить без установки на радиоприемных устройствах СЕВ, а лишь за счет ввода в текст сообщения межзнаковых интервалов (фиг. 10), после трансляции каждой группы частотных чипов, составляющих бинарную информационную посылку (знак, букву, цифру). Так в Азбуке Морзе длина интервала между группами «точек» и «тире» (знаком, буквой, цифрой) составляет 210 мс (фиг. 10, а), а при передаче ИИ заявленным способом в режиме ППРЧ данный межзнаковый интервал может быть соизмерим со временем трансляции бита информации (одной бинарной информационной посылки) - 40-80 мс (фиг. 10, б, в, г, д).

Отсутствие дорогостоящей СЕВ в заявленном способе является существенным преимуществом, и наряду с использованием ППФ, значительно снижающих площадь анализа частотно-временного пространства при декодировании бинарных посылок. Это позволяет вести уверенный прием ИИ на СЦ системы интеллектуального мониторинга в режиме ППРЧ в автоматическом режиме. А использование на передающей и приемной сторонах радиолинии ТИ-ТС многоканальных формирователей сигналов и радиоприемных устройств позволяет за время трансляции одного информационного бита передать целую группу сообщения (знак, букву, цифру) или все сообщение. Поскольку аварийные сигналы в современных системах мониторинга формализованы и по содержанию короткие (для повышения оперативности доведения сигнала аварии), то технически реализовать передачу в параллельном режиме всего сообщения (ИИ) вполне реально. Так, на фиг. 10, е) и з) показан выигрыш в оперативности доведения бинарной информации до СЦ при последовательной и параллельной передаче информационных бит при использовании СКК на базе ЛЧМ-сигнала, а на фиг. 10 ж) и и) приведен выигрыш в оперативности доведения бинарной информации по группам (знак, буква, цифра) и в составе всего сообщения, состоящего из трех знаков (букв, цифр), т.е. за время передачи одного бита (в параллельном режиме трансляции) с использованием СКК на базе ДЛЧМ-сигнала. Далее по группе принятых и декодированных бинарных посылок идентифицируют знак (букву) принимаемого сообщения (ИИ) с априори известным на приемной стороне кодом (МТК-2, КОИ-8 и др.) в режиме реального времени. Данный этап описан в [14]. Прием информации познаково в параллельном режиме при использовании кода МТК-2 фактически повышает скорость приема в пять раз в сравнении с традиционным приемом каждого элемента Азбуки Морзе раздельно и последовательно. Оптимизация количества частотных чипов в составе бинарной посылки «0» («1») в режиме работы СКК на основе ДЛЧМ-сигнала, а также порядок восстановления бинарных посылок на приемной стороне по фрагментарно принятым частотным чипам из-за воздействия сосредоточенных по спектру помех и наращивание скорости доведения ИИ до СЦ подробно рассмотрена в [14] и в данном описании не приводится.

На шаге 22 сравнивают (оценивают) значения метрик параметров (ВВХ) с требуемыми значениями, проводя в сервере оценки надежности - оценку технического состояния сетевых устройств (22.1, фиг. 1), в сервере оценки помехоустойчивости - оценку состояния сетевых соединений (22.2), в сервере оценки живучести - оценку связности графа сети (22.3).

При этом процедура оценки заключается в том, что метрика измеренного параметра (ВВХ) технического состояния сетевого устройства, состояния сетевого соединения или структуры сети сравнивается с допуском на него: «Допуски на эксплуатационные параметры Θ», «Допустимый уровень помех Ξ» и «Допустимые динамические структуры S», фиг. 3. При этом любой сетевой элемент (устройство, соединение, структура), взаимодействующий в ИТКС, как объект мониторинга представлен в способе в виде кортежа , где – наблюдаемые параметры (параметрический ресурс сенсорного уровня, модуль 3.1.6 на фиг. 3), а - условия эксплуатации объекта мониторинга, включая различные среды передачи сигналов ТИ-ТС в процессе мониторинга (телекоммуникационный ресурс: каналы связи с различными средами передачи, модуль 3.2.6 на фиг. 3). Тогда, критерий качества функционирования процесса интеллектуального мониторинга можно задать в виде функционала , где - структура системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС (ресурсы диспетчерского уровня, модуль 3.3.3 на фиг. 3).

В связи с вышеизложенным, под процессом интеллектуального мониторинга называется такая стратегия, которая всякую пару приводит к цели - правильной идентификации состояния ИТКС и ее элементов, являясь задачей второго этапа заявленного способа.

Тогда задача формирования способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС сводится к последовательному решению оптимизационных задач на сенсорном Θ^*, телекоммуникационном Ξ^* и диспетчерском S^* уровнях иерархии, соответственно реализуемых серверами сенсорного, телекоммуникационного и диспетчерского уровней (3.1, 3.2, 3.3) СЦ, фиг. 3:

, (1)

, (2)

, (3)

где Ω_Θ, Ω_Ξ, Ω_S – допустимые множества, в рамках которых варьируются параметры элементов сети, их условия эксплуатации и условия эксплуатации системы интеллектуального мониторинга, а также её структура на основе выбора соответственно параметрических, телекоммуникационных ресурсов и ресурсов диспетчерского уровня в модулях 3.1.6, 3.2.6 и 3.3.3 фиг. 3.

Исходя из этого, в описании осуществления способа использована совокупность трех групп показателей: показателей внутренних условий функционирования системы на сенсорном уровне Θ^*- по выражению (1), при управлении параметрическими ресурсами сетевых устройств; показателей внешних условий функционирования системы на телекоммуникационном уровне Ξ^* - по выражению (2), при управлении канальными ресурсами; показателей общих требований к качеству функционирования системы на диспетчерском уровне S^* - по выражению (3). При этом в каждом из серверов 3.1, 3.2, 3.3 за обеспечение заданных требований отвечают соответствующие модули требований по надежности (3.1.1), помехоустойчивости (3.2.1) и живучести (3.3.1), транслирующие, соответственно требования по допускам эксплуатационных параметров Θ устройств сети, допустимому уровню помех Ξ в соединениях и допустимым динамическим структурам сети S, фиксируя нижний уровень деградации ИТКС в целом. Данные группы показателей можно использовать под конкретную решаемую задачу таким образом, что какие-то фиксировать в качестве исходных данных, или ограничений, а другие рассматривать как показатели качества, рассчитываемые при структурно-параметрическом синтезе, и которые выделять в группу показателей качества способа интеллектуального мониторинга Q.

Связующим звеном между основными этапами предложенного способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС в соответствии с принятой стратегией мониторинга и различными видами элементарных его циклов, совокупность которых позволяет сформировать процедуру интеллектуального мониторинга в целом, являются алгоритмы выбора методов контроля и распределения ресурсов Ω системы мониторинга. Выбор того или иного алгоритма определяется видом и степенью неоднородности объектов мониторинга, степенью их автономности, оперативностью процедуры мониторинга, объемом проводимых операций, достоверностью и оценкой информации о состоянии ИТКС в целом и ее элементов, среды их функционирования (внутренние и внешние ДФ), а также наличием ресурсов, ограничивающих область принятия решений. При этом важно отметить, что адаптивность алгоритма мониторинга означает, что цель обеспечивается на всем классе объектов мониторинга и функционалов принятия решений [19].

На шаге 23, в случае соответствия значений метрик наблюдаемых параметров технического состояния сетевых устройств, состояния сетевых соединений и связности графа сети требуемым значениям из допустимых множеств Ω_Θ, Ω_Ξ, Ω_S их сохраняют в БС СЦ, фиг. 1, а также в последующем,

На шаге 24 отображают в виде временных рядов метрик параметров (ВВХ) элементов сети на мониторе витрины данных СППР, как показано на фиг. 11, завершая этап оценки технического состояния элементов сети предлагаемого способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС.

Третьим этапом способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС является формирование контура управления её элементами, шаги 25 - 31. Так, при несоответствии на шаге 22 значений метрик наблюдаемых параметров технического состояния сетевых устройств, сетевых соединений и связности графа сети их требуемым значениям допусков (Ω_Θ, Ω_Ξ, Ω_S) на шаге 25 осуществляют запрос на использование локальных параметрических (регулировка параметров устройств сети), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети, обращаясь к шагу 2 способа. При этом регулировка параметров сетевых устройств осуществляется на сенсорном уровне способа (к локальным параметрическим ресурсам сетевых устройств в данном случае могут относиться технологические параметры в виде временных рядов их метрик, например, как показано в таблице 3 [6] по группам метрик системы мониторинга сетевых устройств (на примере IP-сети): метрики использования ресурсов; метрики производительности устройств; метрики готовности; метрики стабильности).

Корректировка уровней передачи в каналах связи осуществляется на телекоммуникационном уровне способа (к локальным телекоммуникационным ресурсам сетевых соединений в данном случае могут относиться технологические параметры каналов связи в виде временных рядов их метрик, например как показано в таблице 3 [6] по группам метрик системы мониторинга ИТКС (на примере IP-сети): различные виды задержек (OWD, IPTD, IPDV (OWD; IPTD; IPDV - One-Way Delay Metric, OWD - Односторонняя задержка пакетов, описана в RFC 2679; IP packet transfer delay, IPTD - задержка доставки IP пакетов; IP packet delay variation, IPDV - вариация задержки IP пакетов (джиттер)) и пр.); метрики надежности передачи пакетов (IPER, IPLR (IPER; IPLR - IP packet error ratio - доля искаженных IP-пакетов; IP packet loss ratio - коэффициент потери IP-пакетов) и пр.); метрики полосы пропускания соединения и пр.) на основе полученных сервером сбора данных измерений на соединениях методом сбора данных типа рing (запрос/ответ в виде утилиты для проверки целостности и качества соединений в сетях на основе TCP/IP (TCP/IP - сетевая модель передачи данных, представленных в цифровом виде. Модель описывает способ передачи данных от источника информации к получателю. В модели предполагается прохождение информации через четыре уровня, каждый из которых описывается правилом (протоколом передачи). Наборы правил, решающих задачу по передаче данных, составляют стек протоколов передачи данных, на которых базируется глобальная сеть Интернет. Название TCP/IP происходит из двух важнейших протоколов семейства - Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol IP), которые были первыми разработаны и описаны в данном стандарте)) от интеллектуальных агентов (датчиков) каналов, путей, маршрутов и их оценки.

Реализация перемаршрутизации осуществляется с использованием локальных структурных ресурсов сети на диспетчерском уровне системы интеллектуального мониторинга ИТКС путем оценки состояния доступных маршрутов на сети по таблицам маршрутизации сетевых маршрутизаторов.

На шаге 26 проверяют достаточность задействованных локальных параметрических (регулировка параметров устройств сети), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети путем повтора процедур этапов 1 и 2 мониторинга (предложенного способа), обращаясь к шагу 12 способа. В случае достаточности проведенной регулировки параметров сетевых устройств на сенсорном уровне, корректировки уровней передачи в каналах связи на телекоммуникационном уровне и перемаршрутизации на диспетчерском уровне управления ресурсами системы интеллектуального мониторинга ИТКС переход к следующему шагу.

На шаге 27 сохраняют значения используемых на шаге 26 локальных ресурсов путем записи и соответствующие им оценки состояний элементов сети в базу состояний ситуационного центра системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС с последующим переходом к шагу, когда

На шаге 28 отображают задействованные локальные параметрические, телекоммуникационные и структурные ресурсы и соответствующие им оценки состояний сетевых устройств, соединений и связности графа сети на витрине данных СППР системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС, см. фиг. 11.

При недостаточности проведенной регулировки параметров сетевых устройств на сенсорном уровне, корректировки уровней передачи в каналах связи на телекоммуникационном уровне или перемаршрутизации на диспетчерском уровне управления ресурсами системы интеллектуального мониторинга ИТКС, выявленной на шаге 26 осуществить переход к шагу 29.

На шаге 29 запрашивают дополнительные аппаратные (резерв сетевых устройств), канальные (резерв каналов связи), топологические (изменение топологии) ресурсы сети на СЦ, обращаясь к шагу 2 предлагаемого способа.

При этом к дополнительным аппаратным ресурсам относят резервные сетевые устройства в виде рабочих станций (персональные компьютеры), средств связи, коммутаторов, маршрутизаторов, мостов, шлюзов и пр.; к дополнительным канальным ресурсам относят резервные сетевые соединения в виде электрических, оптических, радио, космических, гидроакустических и пр. (проводных и беспроводных) каналов и трактов связи для обеспечения сопряжения сетевых устройств, и позволяющих устройствам взаимодействовать друг с другом внутри локальной сети, или по всему миру; к дополнительным топологическим ресурсам можно отнести сетевые структуры (топологии) локальных, региональных и глобальных (подсетей) ИТКС в виде: «шины», «кольца», «звезды», ячеистых и смешанных структур. Причем процесс взаимодействия сетевых устройств на различных топологиях описывается правилами многоуровневой ЭМВОС [1].

На шаге 30 принимают решение на использование дополнительных аппаратных, канальных или топологических ресурсов сети используя исходные данные по доступным дополнительным ресурсам на шаге 2 фиг. 1.

На шаге 31 проводят повторную процедуру (цикл) мониторинга по первому этапу (с использованием исходных данных по дополнительным ресурсам сети) и второму этапу, переходя к шагу 12, завершая третий этап заявленного способа, обеспечивающий формирование контура управления.

Завершающий этап способа интеллектуального мониторинга состояния ИТКС описывается шагами 32-35.

На шаге 32 актуализируют базы состояний (базы данных, базы правил, базы знаний) системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС.

На шаге 33 корректируют исходные данные для предварительного этапа предлагаемого способа.

На шаге 34 прогнозируют техническое состояние сетевых устройств, состояние сетевых соединений и сети в целом методами предсказательной аналитики, например, описанными в [6], отображая результаты прогноза на витрине данных СППР системы интеллектуального мониторинга ИТКС.

На шаге 35 отображают (формируют) «Витрину данных» по всем начальным, промежуточным и прогнозным данным цикла мониторинга. Пример наполнения Витрины данных измерительной и прогнозной информацией циклов мониторинга показан на фиг. 11.

Завершающим шагом предлагаемого способа является формирование различных видов отчетов и протоколов измерений по требованию лиц, принимающих решение (СППР) или системы технологического аудита.

Вывод. Таким образом, заявленный способ интеллектуального мониторинга состояния ИТКС реализует традиционную процедуру адаптивного управления [19] через контур наблюдения за сетевыми элементами путем: сбора измерительной информации с их интеллектуальных агентов (датчиков); обработки измерений (представляемых в виде временных рядов метрик наблюдаемых параметров) в серверах ситуационного центра с учетом воздействующих на них внутренних и внешних ДФ; формирования сведений о реальном состоянии сетевых устройств, соединений и структур в интересах СППР в режиме реального времени (мягкого реального времени) с использованием информации о задействованных ресурсах сенсорного, телекоммуникационного и диспетчерского уровней управления ими; выработки управляющих воздействий на сетевые элементы через контур управления, распределяя (перераспределяя) выделенные как локальные параметрические (регулировка параметров устройств сети), телекоммуникационные (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурные (перемаршрутизация) ресурсов сети, так и дополнительные аппаратные (резерв сетевых устройств), канальные (резерв каналов связи) и топологические (изменение топологии) ресурсы ИТКС для нивелирования деградационных процессов и блокировки на сети, реализуя цель изобретения.

Источники информации

1. Инфокоммуникационные сети: энциклопедия. Кн. 4: Гетерогенные сети связи: принципы построения, методы синтеза, эффективность, цена, качество / П. А. Будко, И.А. Кулешов, В.И. Курносов, В.И. Мирошников; Под ред. проф. В.И. Мирошникова. - М.: Наука, 2020. - 683 с.

2. Зацаринный А.А., Шабанов П.А. Технология информационной поддержки деятельности организационных систем на основе ситуационных центров. - М.: ТОРУС ПРЕСС, 2015. - 232 c.

3. Аллакин В.В., Будко Н.П., Буцанец А.А., Каретников В.В., Ольховик Е.О. Способ мониторинга технического состояния средств связи и навигационного оборудования. Патент РФ №2773048, МПК G01S 7/40, опубл. 30.05.2022, бюл. №16.

4. Будко П.А. Управление ресурсами информационно-телекоммуникационных систем. Методы оптимизации. Монография. - СПб.: ВАС, 2012. - 512 с.

5. Пузанков Д.В., Мирошников В.И., Пантелеев М.Г., Серегин А.В. Интеллектуальные агенты, многоагентные системы и семантический Web: концепции, технологии, приложения. - СПб.: ООО «Технолит», 2008. - 292 c.

6. Аллакин В.В., Будко Н.П., Васильев Н.В. Общий подход к построению перспективных систем мониторинга распределенных информационно-телекоммуникационных сетей // Системы управления, связи и безопасности. 2021. №4. С. 125-227.

7. Аллакин В.В., Будко Н.П., Буцанец А.А., Каретников В.В., Ольховик Е.О. Система мониторинга технического состояния средств связи и навигационного оборудования. Патент РФ №2774400, МПК G01S 7/40, опубл. 21.06.2022, бюл. № 18.

8. Аллакин В.В., Голюнов М.А. Анализ научно-методического аппарата удаленного мониторинга технического состояния информационно-телекоммуникационных сетей и систем // Техника средств связи. 2020. №4 (152). C. 17-37.

9. Новиков А.М., Чхартишвили Г.А. Активный прогноз. - М.: ИПУ РАН, 2002. - 101 с.

10. Тиханычев В.О., Саяпин В.О. Оперативное прогнозирование развития обстановки как основа успешного управления применением войск (сил) // Военная мысль. 2015. №4. С. 3-7.

11. Аллакин В.В., Будко Н.П. Программа реактивного мониторинга сетевых объектов с использованием базы данных временных рядов Программа для ЭВМ №2021666438 от 14.10.2021 г.

12. Авдуевский В.С. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10-ти томах. Т.2. Математические методы в теории надежности и эффективности. – М.: Машиностроение, 1988. - 280 c.

13. Будко Н.П. Сокращение объема измерительной информации на основе интеллектуального подхода к построению системы мониторинга информационно-телекоммуникационной системы // Техника средств связи. 2021. №1 (153). C. 86-97.

14. Будко П.А., Будко Н.П., Винограденко А.М. Способы повышения помехоустойчивости в автоматизированных системах контроля // Системы управления, связи и безопасности. 2020. №2. С. 176-211.

15. Будко П.А., Жолдасов Е.С., Жуков Г.А. Будко Н.П. SDR технологии и новые принципы приема сообщений в симплексных радиолиниях // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2013. №1. С. 34-38.

16. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

17. Семенов A.M., Сикарев А.А. Широкополосная связь. - М.: Воениздат, 1970. - 278 с.

18. Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И. Тузова. - М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

19. Срагович В. Г. Адаптивное управление. - М.: Наука, 1981. - 381 с.

Предложенное изобретение относится к процедуре контроля и мониторинга и может быть использовано как для сетевого мониторинга технического состояния элементов информационно-телекоммуникационных сетей (ИТКС), так и для мониторинга состояния всей сети в целом. Сущность изобретения состоит в сборе, накоплении и интеллектуальном анализе измерительной информации о техническом состоянии элементов сети (сетевых устройств, каналов, путей, маршрутов, узлов, сегментов, подсетей) соответственно на аппаратном, канальном и структурном уровнях ИТКС, выявлении (идентификации) их аномальных состояний и предоставлении в систему поддержки принятия решения расчетных значений достаточности задействованных ресурсов каждого уровня для устранения аварийных отказов, нагрузок и режимов работы путем регулировок параметров сетевых элементов или их замены на резервные, а также наращивании сетевых структур в случае деградации ИТКС. Способ интеллектуального мониторинга состояния ИТКС с целью недопущения деградации сети осуществляется с использованием нескольких этапов: предварительного этапа, на котором происходит задание исходных данных мониторинга; первого этапа, на котором формируют контур наблюдения и осуществляют сбор измерительной информации с сетевых устройств, сетевых соединений и сетевых структур распределенной ИТКС, а также передачу ее от серверов мониторинга сети на серверы ситуационного центра; второго этапа, на котором оценивают техническое состояние элементов сети в серверах ситуационного центра по оценке надежности, оценке помехоустойчивости и оценке живучести (связности) сети; третьего этапа, в ходе которого формируется контур управления сетевыми элементами путем перераспределения локальных параметрических (регулировка параметров), телекоммуникационных (корректировка уровней передачи в каналах связи) и структурных (перемаршрутизация) ресурсов сети, а также дополнительных аппаратных (резервирование сетевых устройств), канальных (резервирование каналов связи) и топологических (изменение топологии) ресурсов сети; завершающего этапа, заключающегося в актуализации базы состояния системы мониторинга, прогнозирования состояния элементов сети, формировании различных видов отчетов (протоколов) и формировании «витрины данных» по всему циклу мониторинга. Технический результат - интеллектуализация процедуры сетевого мониторинга на основе мультиагентного подхода. 11 ил., 1 табл.

Способ интеллектуального мониторинга состояния информационно-телекоммуникационной сети с помощью системы интеллектуального мониторинга, состоящей из информационно-телекоммуникационной сети (ИТКС), ситуационного центра (СЦ) и системы поддержки принятия решений (СППР), заключающийся в том, что в качестве объектов контроля как элементов сети используют сетевые устройства, сетевые соединения и сетевые структуры, и включающий несколько этапов, причем на предварительном этапе оценивают обстановку по связи, определяют состав контролируемых элементов и ресурсов сети, устанавливают географические координаты размещения сетевых устройств, формируют перечень наблюдаемых параметров и вероятностно-временных характеристик (ВВХ) информационного обмена элементов сети, назначают на них эксплуатационные и профилактические допуски, а также задают значения их ошибок первого и второго рода, по результатам чего актуализируют базу знаний (БЗ), базу правил (БП), базы состояний (БС) и базы данных (БД) системы интеллектуального мониторинга состояния ИТКС, на первом этапе при формировании контура наблюдения проводят измерения метрик параметров и ВВХ элементов сети, формируют измерительную информацию (ИИ) в виде формализованного сообщения, кодируют её и передают на серверы СЦ, на втором этапе при оценке технического состояния элементов сети принимают ИИ, декодируют её и сравнивают значения метрик параметров (ВВХ) с требуемыми значениями эксплуатационных допусков на них, сохраняют в БС СЦ и отображают на витрине данных СППР, на завершающем этапе актуализируют БС, корректируют исходные данные для предварительного этапа, а также формируют различные виды отчетов и протоколов измерений, отличающийся тем, что на предварительном этапе до актуализации исходных данных дополнительно назначают серверы мониторинга и закрепляют за каждым из них контролируемые элементы сети, выбирают в качестве режимов мониторинга пассивный или активный мониторинг, задают скважность циклов мониторинга для этих режимов, устанавливают периоды репликации серверов мониторинга, а также БЗ, БП, БС, БД, на первом этапе после проведения измерений дополнительно передают ИИ от элементов сети на закрепленные за ними серверы мониторинга в режимах пассивного или активного мониторинга, реплицируют ИИ в серверах мониторинга, выбирают доступные каналы связи от серверов мониторинга до серверов СЦ, а в качестве методов кодирования выбирают помехоустойчивую либо скрытную сигнально-кодовую конструкцию с использованием линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) либо дискретного ЛЧМ-сигнала, передаваемого в режиме перестройки рабочей частоты по псевдослучайному закону, на втором этапе прием ИИ сетевых устройств осуществляют соответствующим сервером оценки надежности, сетевых соединений - сервером оценки помехоустойчивости, а топологий сети - сервером оценки связности ситуационного центра, причем для оценки значений метрик параметров (ВВХ) технического состояния сетевых устройств, состояния сетевых соединений и связности графа сети используются требуемые значения допусков на соответствующие им параметры (ВВХ) для сравнения, при несоответствии которым дополнительно вводится третий этап способа по формированию контура управления, в ходе которого запрашивают регулировку параметров сетевых устройств, корректировку уровней передачи в каналах связи и перемаршрутизацию на сети, проверяют их достаточность путем повтора процедур первого и второго этапов мониторинга, при их достаточности сохраняют и отображают задействованные ресурсы, а при недостаточности - запрашивают дополнительный резерв сетевых устройств, каналов связи и изменение топологии сети, принимают решение на их использование и проводят повторный цикл мониторинга по первому и второму этапам способа, на завершающем этапе после коррекции исходных данных дополнительно прогнозируют техническое состояние сетевых устройств, состояние сетевых соединений и связности сети в целом методами предсказательной аналитики и отображают результаты путем формирования витрины данных по всему циклу мониторинга.