Введение к работе
Актуальность темы. Важным аспектом функционирования сетей связи различного назначения является их живучесть, т.е. свойство сети удовлетворять требованиям потребителей при неблагоприятном воздействии на нее внешней среды. Выделяются два основных фактора, определяющих живучесть- сети при заданных внешних воздействиях -устойчивость и восстанавливаемость. Устойчивость - способность сети связи при воздействии разрушающих факторов внешней среды обес-"печивать заданные характеристики передачи сообщений ' потребителей на базе сохранения работоспособности элементов сети (узлов и линий связи) и выбора соответствующей ее структуры. Восстанавливаемость - это способность соответствующих подразделений обеспечить восстановление работоспособности всех или некоторых вышедших из строя объектов связи и, тем самым, обеспечить требуемые характеристики сети по сеязности, пропускной способности и другим параметрам.
Проблематике живучести сетей связи посвящена достаточно обширная литература, однако большинство работ рассматривают тот аспект, который выше назван устойчивостью. Восстанавливаемости же посвящаются только отдельные работы, рассматривающие чаще всего чисто технические аспекты, а вопросы оптимизации структуры восстановленной сети и ее характеристик остаются в тени. В то же время, как показывает опыт чрезвычайных ситуаций последних лет, вполне возможен одновременный-выход из- строя значительного количества элементов системы связи и, в тем числе, нарушение связности первично:! сети. К восстановлению связи привлекаются в больших количествах передвижные средства связи различного назначения.
В связи с этим возникает потребность в решении ряда задач, в том числе связанных с определением оптимальной структуры восстановленной сети при конкретном разрушении, оценкой потребности в технических средствах, необходимых для обеспечения заданных характеристик сети по восстанавливаемости, оценкой электрических характеристик каналов и трактов восстановленной сети, расчетом затрат времени на" проведение первоочередных мероприятий по восстановлению сети связи. Для многих из этих задач удовлетворительные методы решения еще не разработаны.
В то же время, изменения топологии сети связи страны в связи с формированием целостной сети связи России, пересмотр оборонной концепции государства, структурная перестройка экономики, менявшая
и-
подходы к решению задач построения систем восстановления, требует разработки методов решения упомянутых задач.
Все это обуславливает актуальность задач, решаемых в предлагаемой диссертационной работе.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка метода определения оптимальной структуры восстанавливаемой первичной сети в условиях чрезвычайных ситуаций, оценка потребностей в средствах восстановления первичных сетей, электрических характеристик каналов восстановленной первичной сети, затрат времени на ввод в действие подвижных сетевых, узлов.
При этом решались следующие основные задачи:
-
Классификации чрезвычайных ситуаций различного характера с точки зрения их воздействия на сети связи.
-
Разработка метода оптимизации структуры Еосстанавливамой первичной сети по критерии минимума стоимости средств восстановления, привлекаемых для обеспечения связности сети.
-
Разработка процедуры получения достоверных оценок потребностей в передвижных средствах связи для первичной сети, учитывающей как особенности воздействия внешних поражающих факторов, так и структуру самой сети.
-
Исследование особенностей структуры сети, являющейся аналогом магистральной первичной сети ЕАСС при массовых разрушениях и построение номинальных цепей канала ТЧ и сетевого тракта для указанных условий. Оценка основных электрических параметров каналов магистральной сети в условиях массовых разрушений объектов связи и восстановления их с помощью передвижных технических средств.
-
Разработка процедуры, позволяющей до получения достаточного опыта эксплуатации передвижных резервных сетевых узлов получать достоверные оценки затрат времени на развертывание этих технических средств и настройки в них каналов и трактов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы теории сетей связи, теории графов, теории расписаний, теории передачи сигналов, теории вероятностей, аппарат методов статистического и имитационного моделирования. Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Предложено классифицировать чрезвычайные ситуации с точки зрения их воздействия на сети связи по таким характеристикам, как наличие разрушений объектов связи, достаточность имеющихся средств связи, размеры зоны бедствия. Оценена устойчивость сети-аналога
магистральной первичной сети ЕАСС в условиях массированного воздействия средств поражения по таким нетрадиционным характеристикам, как среднее количество компонент связности, средний размер компоненты связности и др.
-
Предложена математическая постановка задачи оптимального восстановления связности первичной сети по критерии минимальной стоимости. Предложены процедуры поиска оптимальной структуры вос-станавлиЕамых первичных сетей малой и большой размерности. Для решения задачи на сети большой размерности на основе построения для сети с помощью эвристического метода дерева Штейнера разработан алгоритм локального улучшения дереЕа-решения на осноеэ оптимизации путей, связывающих полюса (наиболее важные узлы, для которых должна быть обеспечена связность) с деревом. Для больтсих сетей такая мсттт!г*їтїкагттїя позволяет повысить точность ^ешения ча 3...5 при сохранении характеристик трудоемкости.
-
Показано, что для больших сетей з условиях массовых разрушений оценки потребности в средствах восстановления наиболее рационально получать с применением методов имитационного моделирования. Разработана процедура оценки этого параметра для первігшой сети, учитывающая как особенности воздействия на сеть внешних факторов, так и структуру самой сети.
-
Определено количество транзитных узлов и временных вставок в линии передачи в структуре номинальной цепи каналов и трактов магистральной первичной сети в условиях глобальной чрезвычайной ситуации, сопровождающейся применением значительного количества мобильных средств связи.-Получены оценки суммарной мощности адди-тиеных помех, защищенности от линейных переходов каналов ТЧ, имеющих структуру, соответствующую полученной номинальной цепи.
-
Разработана процедура получения априорных оценок затрат времени на ввод в действие передвижных сетевых узлов на основе метода РЕЕТ. Предложены эквивалентные преобразования фрагментов сетевых моделей процесса развертывания резервного сетевого узла, тлеющих регулярную структуру, позволяющие на 1...2 порядка снизить размерность анализируемых с помощью метода РЕЕТ графов.
Личный вклад. Все результаты, представленные в работе, получены автором лично.
Практическая ценность работы состоит в том, что предложенные постановки задач и методы их решения расширяют перечень проблем,
ЗЄ5-
решаемых органами управления первичной сетью, а также структурами, ответственными за формирование мобилизационных резервов, на основе научно обоснованных процедур. Тем самым могут быть сокращены непроизводительные затраты материальных и технических средств, необг ходимые для обеспечения требуемых характеристик восстанавливаемости первичных сетей. Разработанные в диссертационной работе методы реализованы автором в виде законченных программных продуктов для ЕС ЭВМ и ІВї-совместимнх ПЭВМ, позволяющих проводить расчеты для сетей связи реальной размерности и структуры. Получены практически важные результаты:в части оценки потребности в средствах восстановления для магистральной первичной сети, электрических характеристик каналов в случае глобальной чрезвычайной ситуации, затрат времени на развертывание комплекса "Восстановление-2".
Реализация результатов. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, использованы ЩЖС в "ходе одной опытно-конструкторской и трех научно-исследовательских работ при "разработке утвержденных Минсвязи СССР норм на каналы и тракты магист-^ ральной первичной сети в особый период, научно обоснованных рекомендаций по повышению устойчивости магистральной" первичной сети в чрезвычайных ситуациях, при оценке влияния чрезвычайных ситуаций" различного характера на первичные-сети, а также при системном сопровождении разработки комплекса "Восстановление-2".
Реализация результатов работы подтверждена соответствующими
актами. - - _
Апробация работы. Основные положения -диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном семинаре ''Организация управления по предупреждению аварий, катастроф и ликвидации их последствий" (Москва, 1990 г.), юбилейной научно-технической конференции "Системы и средства телеобработки данных" (Велико Тырново, Болгария, 1989 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников научно-исследовательской части и аспирантов МИС (Москва, 1991 и 1992 гг.), III военной научно-технической конференции Ленинградского высшего военного инженерного училища связи "(Ленинград, 1988 г.), научно-технической конференции молодых специалистов "Формирована, передача, прием и обработка сигналов в системах передачи информации" МПІ НТОРЭС им. А.С.Попова (Черноголовка, 1988 г.), VI-IX конференциях молодых ученых и специалистов ЦНИИС (Москва, 1988-90 гг.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в десяти печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и девяти приложений. Работа (без приложений) изложена на 121 странице машинописного текста, содержит 30 рисунков, 8 таблиц, список-литературы содержит 73 наименования.
