Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Системный анализ информационно-диспетчерской системы по проводке судов 11
1.1 Корпоративные речные информационные системы и речные Информационные Службы на Внутренних водных путях 11
1.2 Анализ струкгуры и принципов функционирования современных речных АСУ ДС 18
1.3 Анализ структуры и содержание информационных потоков, обрабатываемых информационно-диспетчерской системой АСУ ДС 33
1.4 Комплексное обеспечение защиты коммерческой информации..44
Выводы по главе 1 59
ГЛАВА 2. Синтез информационных систем, обеспечивающих безопасность потоков судовых сообщений и автоматизированных идентификационных систем 61
2.1 Анализ современных методов структурного синтеза информационных систем на основе принципов CASE-технологий . 61
2.2 Синтез структуры информационно-диспетчерской службы на основе принципов CASE-технологий 91
2.3 Особенности построения модели «сущность-связь» и построения баз данных для информационно-диспетчерских систем АСУ ДС. 107
2.4 Формирование специальных Интернет-серверов для хранения и обмена судовыми и навигационными сообщениями 115
Выводы по главе 2 124
ГЛАВА 3. Количественный анализ характеристик потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность судовых и АИС сообщений 125
3.2 Методика количественного анализа потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность в рамках теории массового обслуживании 125
3.2 Многоканальная информационно-диспетчерская система 131
3.3 Исследование основных характеристик потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность с приоритетами и без приоритетов 139
3.4 Способ непосредственной количественной оценки характеристик потоков НДС информационного обслуживания 149
Выводы по главе 3 152
ГЛАВА 4. Иммитационное моделирование системы потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность и выбор аппаратного обеспечения 153
4.1 Имитационное моделирование информационных систем 153
4.2 Построение моделирующего алгоритма 161
4.3 Оценки искомых характеристик и их дисперсии 186
Заключение 213
Литература 216
- Корпоративные речные информационные системы и речные Информационные Службы на Внутренних водных путях
- Анализ современных методов структурного синтеза информационных систем на основе принципов CASE-технологий
- Методика количественного анализа потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность в рамках теории массового обслуживании
- Имитационное моделирование информационных систем
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Для обеспечения безопасности и повышения эффективности транспортного процесса на внутренних водных путях во многих странах мира уже более 20 лет используют различные системы управления движением судов, которые в последние годы в силу развития присущих им информационных технологий и методов управления стали определять как автоматизированные.
Более того, в силу существенного отличия организационно-технических принципов АСУДС речных бассейнов от морских акваторий с начала 90-х годов прошлого века в рамках Европейского Союза разрабатываются различные программы и концепции, призванные систематизировать и унифицировать иифокоммуникационные системы управления и мониторинга судоходства на внутренних водных путях.
Одной из наиболее перспективных и конструктивных является концепция, получившая название «Корпоративные речные информационные системы (КРИС)». Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются организационно-технические образования, получившие название «Речные информационные службы» (РИС). Структурным ядром последних и являются АСУДС на внутренних водных путях (ВВП).
Опыт реализации, мониторинга и управления в АСУДС па ВВП, полученный в странах Европы, США, Канады и России, свидетельствует о том, что подобные автоматизированные системы обычно имеют в своем составе такие информационные подсистемы телекоммуникаций и мониторинга, как системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, автоматизированные идентификационные системы (АИС), системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля. Координация функционирования указанных систем обеспечивается центром управления движением судов, важнейшей составляющей которого является
информационно-диспетчерская служба. Для регионов с крупными озёрами или озёрными объединениями (например, Ладожское и Онежское озеро в России, объединение Великих озёр в США и Канаде) возможно включение в состав речной АСУДС так называемых Речных региональных спасательно-координационных центров (РРСКЦ), обеспечивающих приём от судов сигналов бедствия и организацию оперативных поиско-спасательных работ. Помимо отмеченного, вся структура речной АСУДС, как правило, бывает погружена в радионавигационное поле ГЛОЬЇАСС/GPS и его подсистему высокоточных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАСС/DGPS.
Настоящая работа посвящена новому решению актуальной научной задачи по повышению безопасности передачи сообщений мониторинга и управления в указанных выше подсистемах речных АСУ ДС на основе новых инфокоммуникационных CASE-технологий.
Для обеспечения решения такой задачи необходимо выполнить исследование но следующему кругу вопросов.
Цели и задачи исследований. 1. Анализ мирового и отечественного опыта построения иерархических триад типа «Корпоративная речная информационная система - речная информационная служба - АСУДС» и особенностей обеспечения безопасности информационных потоков на третьем нижнем уровне с учетом требований метасистемы КРИС - РИС.
Применение Интернет для обеспечения безопасности коммерческой информации при использовании высокоскоростных каналов. 2. Модель структурно-логического синтеза информационно-диспетчерской системы на основе принципов CASE-технологий в информационно-диспетчерских службах (ИДС) речных АСУ ДС. Синтез структуры информационно-диспетчерской службы на основе принципов CASH-тсхнологий. Особенности построения модели «сущность-связь» и построения баз данных для информационно-диспетчерских систем АСУ
ДС. Формирование специальных интернет-серверов для хранения и обмена судовыми и навигационными сообщениями.
Математическое обеспечение и разработка алгоритмов анализа количественных характеристик, обеспечивающих комплексную информационную безопасность судовых и ЛИС сообщений с приоритетами и без приоритетов информационно-диспетчерской системы речных АСУ ДС на основе использования аппарата Марковских процессов.
Имитационное моделирование системы потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность передачи судовых и АИС сообщений и разработка предложений по совершенствованию компонентов ИДС информационного обслуживания в речной АСУ ДС.
Методологической основой исследований являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, методы структурного синтеза информационных систем на основе современных CASE-технологий, теория алгоритмов, теория систем массового обслуживания, теория управления и принятия решений, основы программной инженерии, теория управления базами данных.
Научная новизна работы состоит:
В выявлении закономерностей поведения защищенных информационных потоков судовых сообщений и АИС и построении новой модели информационно диспетчерской системы обслуживания таких потоков на основе исследования динамики их поведения при мониторинге и управлении транспортным процессом на ВВП и использование методов и принципов CASE-технологий.
В применении Интернет как среды для передачи коммерческой информации и способов ее защиты.
В синтезе алгоритмов для количественного анализа основных характеристик совокупности информационных потоков судовых
сообщений и АИС с различными дисциплинами обслуживания на
основе Марковских процессов.
4. В разработке процедур имитационно моделирования защищенных
информационных потоков судовых сообщений и АИС с различными
дисциплинами обслуживания и в разработке предложений но
совершенствованию дисциплины обслуживания таких потоков с
ИДС АСУ ДС.
Практическая ценность работы состоит в том, что сформулированные
выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации
утвержденных федеральным агентством «РосМорРечФлот» программ
построения речных АСУ ДС, прежде всего ГБУ «Волго-Балт» и важнейшего
его сегмента - Невско-Ладожского района водных путей и судоходства.
Кроме того, выводы, рекомендации и предложения работы могут быть
использованы при реализации аналогичных программ в других речных
бассейнах Единой глубоководной системы ВВП Российской Федерации.
Реализация научных результатов^ Отдельные положения диссертационной работы реализованы в Санкт-Петербургском Государственном университете водных коммуникаций.
Публикации и апробации работы. По тематике работы опубликованы 6 научных статей, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аггестациогшой комиссией РФ, разработано методическое учебное пособие.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 112 отечественных и зарубежных работ, включает в себя 225 страниц текста, 54 рисунка, 5 таблиц и 7 графиков.
Корпоративные речные информационные системы и речные Информационные Службы на Внутренних водных путях
Особое место в транспортном комплексе России, принадлежит речному транспорту, выполняющему на многих направлениях перевозки грузов со значительно меньшими расходами, чем на железнодорожном и автомобильном транспорте. Речной транспорт в отличие от железнодорожного транспорта, располагает большими резервами пропускной способности. В отдельных регионах России речной транспорт играет доминирующую роль. Так, например, в Якутии, Астраханской области и Удмуртии речные перевозки составляют более 35 процентов, а в Томской области - 80 процентов. Речной транспорт остается важнейшей отраслью для предприятий сырьевого комплекса и базовых отраслей переработки.
Роль речного транспорта в общей транспортной системе России во многом будет определяться степенью его конкурентоспособности, связанной со стоимостными уровнями перевозок, внедрением и развитием новых норм коммерческого обслуживания клиентуры. В этой связи одной из основных задач на ближайшую перспективу будет являться внедрение полного транспортного сервиса, подготовка условий для освоения и развития логистических схем перевозок на устойчивых грузопотоках. Сохранится приоритетная роль речного транспорта в завозе грузов для жизнеобеспечения районов Сибири и Крайнего Севера. Дальнейшее совершенствование транспортного процесса затрагивает в первую очередь такие его аспекты как эффективность и безопасность судоходства на внутренних водных путях (ВВП). Мировой и особенно европейский опыт показывает, что одним из наиболее перспективных направлений для решения этих задач является применение на ВВП так называемых корпоративных речных информационных систем (КРИС) [ПО]. Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются так называемые речные информационные службы (РИС). Термин "Речные Информационные службы (РИС)" / River Information Services (RIS)" сформировался в последние годы в нескольких проектах Европейского Союза в качестве обобщающего понятия для любых систем связи и информатики, использующихся на ВВП : реках, каналах, озерах и устьевых портах [3-5]. Заметим, что термину «Речная информационная служба» в международных нормативных документах IMO/IALA соответствует термин «VTMIS» («Vessel Traffic Management and Information Service»).
Речные информационные службы (РИС) подразделяются по характеру использования на две группы: Службы управления движением: обеспечивают безопасность судоходства и охрану окружающей среды; Службы управления транспортом: обеспечивают эффективность перевозок пассажиров и грузов. Также информационные службы подразделяются по типу используемой информации на две группы: Информация о состоянии водного пути (фарватера): габариты, условия плавания, текущие и прогнозируемые гидрометеорологические условия и т.п. Информация о судах: текущая дислокация флота (тактическая информация) и прогнозируемый подход (стратегическая информация). Для восприятия оператором РИС информация должна быть представлена в виде изображения судоходной обстановки (traffic image) - в виде таблицы или совмещенной с географической картой схемой расстановки флота. Классификация информационных служб приведена в таблице Рис. 1.1 Речные Информационные службы предназначены для гармоничного и системного сочетания служб, обеспечивающих управление движением и транспортом в процессе судоходства на ВВП, включая взаимодействие с узлами других видов транспорта. РИС является общим термином для любых отдельных информационных служб, призванных обеспечивать судоходство на ВВП. Деятельность РИС, на настоящий момент, регламентируется следующими двумя основными документами: "The RIS Guidelines 2002" - "Руководство по Речным Информационным Службам" - подготовлено в Международной Ассоциации Судоходства (PIANC); "Inland VTS Guidelines" - " Руководство по СУДС на внутренних водных путях" - подготовлено в Международной Ассоциации маячных служб (IALA)[13]. Оба документа коррелируют между собой. Рабочие группы в PIANC и IALA координируют свою работу с целью создания, в конечном счете, единого документа. Речные информационные службы это концепция согласованных информационных служб, призванных обеспечивать управление движением судов и перевозками в системе внутреннего судоходства. РИС призваны способствовать безопасному и эффективному процессу перевозок, и нацелены на то, чтобы использовать внутренние водные пути в максимально возможной степени. Реки в контексте РИС означают все виды внутренних водных путей, в том числе каналы, озера, и порты. РИС является характерным термином для всех индивидуальных информационных служб, призванных обеспечивать внутреннее судоходство в согласованном порядке. РИС собирают, обрабатывают, оценивают и распространяют информацию о судоходных путях, движении судов и перевозках. Для целей РИС используются современные речные информационные системы, которые состоят из одной или более согласованных систем на основе информационных технологий (ИТ). Схема Речной Информационной Службы изображена на рис. 1.2. В соответствии с приведенным рисунком, схематично, зону действия РИС возможно представить как несколько центров управления движением судов (ЦУДС), объединенных различными каналами связи, по которым ЦУДС обмениваются между собой информацией. Количество ЦУДС зависит от размеров зоны действия РИС. Координирует и управляет деятельностью ЦУДС Центр управления РИС, в котором собирается информация от ЦУДС. Полученная информация в Центре управления РИС обрабатывается, анализируется и на основе полученных данных вырабатываются управляющие решения по организационной и технологической деятельности РИС.
Анализ современных методов структурного синтеза информационных систем на основе принципов CASE-технологий
Одним из базовых понятий методологии проектирования информационных систем (ИС) является понятие жизненного цикла. Жизненный цикл (ЖЦ) ИС это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается полным изъятием ИС из эксплуатации. Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ программного обеспечения, является международный стандарт ISO/IEC 12207 (ISO - International Organization о Г Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC -International Electrotechnical Commission - Международная комиссия но электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания программного обеспечения ИС.
Традиционно выделяются следующие основные этапы ЖЦ программного обеспечения [73]: системный анализ; анализ требований; проектирование; кодирование (программирование); тестирование; сопровождение; Системный анализ задает роль каждого элемента в компьютерной системе, взаимодействие элементов друг с другом. Необходимость системного подхода явно проявляется, когда формируется интерфейс программного обеспечения с другими элементами (аппаратурой, людьми и т.д.). На этом же этапе начинается решение задачи планирование проекта ИС. В ходе планирования проекта определяется объем проектных работ и их риск, необходимые трудозатраты, формируются рабочие задачи и план-график работ. Анализ требований относится к программному элементу - программному обеспечению. Уточняются и детализируются его функции, характеристики и интерфейс. Все определения документируются в спецификации анализа Проектирование состоит в создании представлений программного обеспечения: архитектуры; модульной структуры; алгоритмической структуры; структуры данных; входного и выходного интерфейсов (входных и выходных форм данных); Кодирование состоит в переводе результатов проектирования в текст на языке программирования. Тестирование - выполнение программы для выявления дефектов в функциях, логике и форме реализации программного продукта. Сопровождение - это внесение изменений в эксплуатируемое программное обеспечение. Цели изменений: исправление ошибок; адаптация к изменениям внешней для программного обеспечения среды; усовершенствование программного обеспечения по требованиям заказчика; ЖЦ является обобщающим понятием, который в общих чертах, описывает этапы создания и последующей эксплуатации ИС. Наиболее значительное место, в ЖЦ ИС, занимает процесс разработки программного обеспечения (ПО) ИС. Процесс разработки включает в себя такие этапы ЖЦ как системный анализ, анализ требований, проектирование, разработка и тестирование. Существует несколько моделей ЖЦ. Выбор модели определяется различными причинами, например: специфика разрабатываемого ПО, опыт и ресурсы разработчика, желание заказчика, ограничения проекта, риски и т.д. В данной работе мы рассмотрим две, на наш взгляд, основных модели ЖЦ. Каскадная модель предложена Уинстоном Ройсом в 1970 г. [22]. Сущность данной модели иллюстрируется на рис. 2. Каскадная модель предполагает переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему этапу. Каскадный подход хорошо себя зарекомендовал при построении ИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. В эту категорию попадают сложные расчетные системы и другие подобные задачи. Недостатки каскадного подхода: существенное запаздывание с получением результатов; согласование результатов с заказчиком возможно только в точках, планируемых после завершения работ; требования к ИС «заморожены» в виде технического задания на все время ее создания; в случае неточного изложения, требований пользователи получат систему, не удовлетворяющую их потребностям; модели автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением. Для преодоления перечисленных недостатков, в 80-х годах XX столетия были разработаны другие модели, более удовлетворяющие новым требованиям. В этих моделях ЖЦ синтез ПО по-прежнему выполняется в соответствии с принципом нисходящего проектирования, но уже носит итерационный характер: реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением ограничений и т.п. Типичным примером является спиральная модель. Спиральная модель предложена Барри Боэмом в 1988 г. [24]. Сущность этого типа модели иллюстрируется на рис. 2.2, на котором введены обозначения: 1 - начальный сбор требований и планирование проекта 2 - та же работа, но на основе рекомендаций заказчика 3 - анализ риска на основе.начальных требований 4 - анализ риска на основе реакции заказчика 5 - переход к комплексной системе 6 - начальный макет системы 7- следующий уровень макета 8 - сконструированная система 9 - оценивание заказчиком.
Методика количественного анализа потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность в рамках теории массового обслуживании
В предыдущих главах были рассмотрены и установлены структурно-логические схемы циркуляции информационных потоков (ИП) в ИДС. При этом ИП классифицированы натри группы: входящие ИП (ВхИП) - это данные, поступающие от внешних источников информации, например: рейсовая информация от судовладельцев, информация, поступающая по системе судовых сообщений, информация АИС, радиолокационная информация. внутренние ИП межмодульного взаимодействия системы (ВнИП) - это данные циркулирующие внутри самой ИДС. К этой категории ИП можно отнести служебную информацию, обеспечивающую функционирование системы, обработанную входящую информацию. исходящие ИП (ИсИП) - это данные, предназначенные для внешних потребителей информации. К исходящим ИП можно отнести путевую информацию, включающую гидрометеорологические и навигационные данные, информацию о дислокации флота, информации о состоянии судов и т.д. Оставляя в стороне внутренние ИП межмодульного взаимодействия системы, основное внимание в настоящей главе уделяется количественному анализу входящих и исходящих потоков. Одним из наиболее современных и конструктивных инструментов для получения количественных характеристик, описывающих работу ИДС, является теория массового обслуживания. Информация, которой оперирует информационно-диспетчерская система, может быть типизирована с точки зрения источника поступления информации, приемника на который передается обработанная информация и т.д. Например, входящая информация может быть типизирована следующим образом: радиолокационная информация, информация АИС, информация, поступающая по системе судовых сообщений. Данные каждого типа информации можно представить как отдельный информационный поток (ИП). Очевидно, что вероятность поступления на вход системы информационных потоков носит случайный характер. Как следствие процессы обработки и передачи информации потребителю также зависят от ряда заранее неизвестных факторов. Таким образом, функционирование ИДС во многом носит вероятностный характер. Для оценки функционирования такой системы необходимо провести ее количественный анализ. Одним из способов теоретических исследований информационно-диспетчерской системы (ИДС) являются методы и средства теории массового обслуживания. Исследования ИДС позволяет решить следующие задачи проектирования и последующей эксплуатации: выявить производительность системы; определить число требований,- покинувших систему без полного обслуживания (вероятность отказа в обслуживании); число занятых каналов в системе; оценить возможные очереди на обслуживание; спроектировать и построить оптимальную архитектуру программного обеспечения (ПО) ИДС; выбрать аппаратные средства. Методы теории массового обслуживания представляется возможным применить для количественного анализа работы ИДС, а саму систему представить как систему массового обслуживания (СМО). Информационные потоки ИДС могут быть рассмотрены как потоки требований СМО. Использование СМО в качестве математической модели ИДС обусловлено тем, что на вход ИДС требования поступают в случайные моменты времени. Выполнение этих требований определяется как обслуживание источников [42]. Статистические свойства случайных величин n(t,T) определяют важнейшие свойства потоков: 1. стационарность. Это свойство означает, что распределение не зависит от положения интервала Т на оси времени и зависит только от длительности Т. 2. отсутствие последействия - для любых двух непересекающихся промежутков времени число событий, наступающих за один из них, не зависит от числа событий, наступающих за другой. 3. ординарность - вероятность наступления за элементарный — малый промежуток времени более одного событий пренебрежимо мала но сравнению с вероятностью наступления за этот промежуток времени одного события. Поток стационарный, без последействия, т.е. ординарный, называется простейшим потоком [42]. Случайный характер потока требований и длительности их обслуживания порождает в СМО случайный процесс. Случайным процессом (или случайной функцией) называется соответствие, при котором каждому значению аргумента (в данном случае — моменту из промежутка времени проводимого опыта) ставится в соответствие случайная величина (в данном случае — состояние СМО) [43]. Случайной величиной называется величина, которая в результате опыта может принять одно, но неизвестное заранее, какое именно, числовое значение из данного числового множества [44].
Количественное описание функционирования СМО значительно упрощается, если протекающий в ней случайный процесс является марковским. Случайный процесс, протекающий в СМО, называется марковским, если вероятность любого состояния СМО в будущем зависит только от ее состояния в настоящем и не зависит от ее состояний в прошлом [47]. Используются марковские модели с дискретными состояниями и непрерывным временем. Дискретные состояния z1,z2 ... - это такие состояния, которые возможно заранее перечислить, переход же из одного состояния в другое происходит практически мгновенно. Непрерывность времени определяется тем, что смена состояний может произойти в любой момент времени [52]. Для описания поведения системы в виде марковской модели, прежде всего, необходимо определить понятие состояния. Затем выявить все возможные состояния, найти состояние, в котором система находится в начальном моменте, построить граф состояния, разметить граф, т. е. для каждого перехода указать интенсивность
Имитационное моделирование информационных систем
Поскольку в качестве основной математической схемы, используемой для формализации элементов информационных потоков, является система массового обслуживания (СМО), дадим ее краткое описание.
Заявки (требования) на обслуживание поступают через постоянные или случайные интервалы времени. Приборы (каналы) служат для обслуживания этих заявок. Обслуживание длится некоторое время, постоянное или случайное. Вели в момент поступления заявки все приборы заняты, заявка помещается в ячейку буфера и ждет там начала обслуживания. Заявки, находящиеся в буфере, составляют очередь на обслуживание. Если все ячейки буфера заняты, заявка получает отказ в обслуживании и теряется. Вероятность потери заявки (вероятность отказа) - одна из основных характеристик СМО. Другие характеристики: среднее время ожидания начала обслуживания, средняя длина очереди, коэффициент загрузки прибора (доля времени, в течение которого прибор занят обслуживанием) и т.д.
В терминах СМО описываются любые реальные системы, где возможны очереди и (или) отказы в обслуживании.
При имитационном моделировании в вычислительной системе роль обслуживающего прибора играет ЭВМ, роль заявок - решаемые задачи. Источником заявок служат терминалы пользователей. Моментом выдачи заявки является момент нажатия клавиши для подачи директивы о запуске подачи на решение. Операционная системы ЭВМ исполняет роль диспетчера: определяет очередность решения задач. В роли ячеек буфера выступают ячейки памяти ЭВМ, хранящие сведения о задачах, требующих решения.
В зависимости от объема буфера различают СМО с отказами - где нет буфера, СМО с ожиданием - где буфер не ограничен (например, очередь) и СМО смешанного типа - где буфер имеет конечное число заявок. В СМО с отказами нет очереди, в СМО с ожиданием нет потерь заявок, в СМО смешанного типа то и другое возможно.
Иногда различают заявки по их приоритету, т.е. по важности. Заявки высокого приоритета обслуживаются в первую очередь. Абсолютный приоритет дает право прервать обслуживание менее важной заявки и занять ее место в приборе (или в буфере, если все приборы заняты столь же важными заявками). Вытесненная заявка либо теряется, либо поступает в буфер, где ждет дообслуживания. Иногда приходится возобновлять обслуживание вытесненной заявки с начала, а не продолжать с точки прерывания. Если заявка вытеснена из буфера, она, естественно, теряется. Примером заявки с абсолютным приоритетом является судно, получившее пробоину и нуждающееся в срочной разгрузке. В вычислительных системах абсолютным приоритетом обладают команды оператора. Относительный приоритет дает право первоочередного занятия освободившегося прибора. Он не дает право на вытеснение заявки из прибора или буфера. Лица, имеющие льготы при обслуживании в кассе, у врача и т.п., как правило, имеют относительный приоритет. Различаются абсолютный и относительный приоритеты и моментом действия: абсолютный приоритет реализуется в момент поступления, а относительный - в момент освобождения прибора.
Дисциплина обслуживания задает порядок выбора из очереди в освободившийся прибор заявок одинакового приоритета. Различают следующие дисциплины: FIFO (First Input - First Output): первым пришел -первым обслужен, LIFO (Last Input - First Output): последним пришел -первым обслужен, RAND (Random): случайный выбор из очереди. В быту обычно действует дисциплина FIFO. Дисциплина LIFO реализуется в буфере, организованном по принципу стека. Такая дисциплина может оказаться целесообразной, например, при передаче информации, если ее ценность быстро падает со временем.
СМО как модель рассматривается в теории массового обслуживания. При этом оригиналом являются реальные системы: вычислительные, производственные, транспортные и т.д. Целью использования СМО как модели является анализ качества функционирования указанных систем-оригиналов. В относительно простых случаях анализ можно провести аналитическими методами (т.е. по формулам) с помощью теории массового обслуживания. Но в более сложных случаях приходится прибегать к моделированию на ЭВМ, чтобы определить вероятность потери заявки, коэффициент загрузки прибора и другие характеристики СМО. Имитационная модель СМО - это программа для ЭВМ, воспроизводящая шаг за шагом процесс поступления заявок, взятия их на обслуживание и завершения обслуживания, сопровождающегося освобождением прибора. Эти события имитируются в ЭВМ в том же порядке, в каком они происходят в реальности. Целью имитации процесса функционирования СМО является, как и при теоретическом анализе, определение вероятности потери заявки, коэффициента загрузки прибора и других характеристик. Но при имитационном моделировании СМО выступает в роли оригинала, а моделью является программа имитации или алгоритм, по которому эта программа составлена. Разработку такой программы и прогон ее на ЭВМ с целью нахождения характеристик СМО принято называть имитационным моделированием (в англоязычной литературе -simulation).
Недостатком имитационного моделирования по сравнению с аналитическими методами является численный характер результатов. Моделирование позволяет получить результат в виде числа при конкретных значениях исходных данных, тогда как аналитическое исследование даст общий результат в виде формулы.
Моделирование СМО и других систем, где необходим учет случайных факторов, производится методом Монте-Карло. Суть этого метода в том, что искомый результат получается путем осреднения большого числа частных результатов, полученных при различных значениях случайных факторов, формируемых в соответствии с их законами распределения. Из-за этого для моделирования требуются большие затраты машинного времени.
При сопоставлении моделирования с аналитическим исследованием надо учитывать также, что аналитическое исследование доступно лишь высококвалифицированному специалисту, владеющему математическими методами, тогда как имитационное моделирование, особенно если оно производится на основе специальных языков и трансляторов, не требует столь высокой квалификации. Разумеется, квалификация предоставляет большие дополнительные возможности, так как и моделирование, и аналитическое исследование дают наибольший эффект при совместном применении, а для совместного их применения требуются особые знания и опыт.
