Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ существующих региональных сетей документальной электросвязи и разработка типовых структурных моделей для условий чрезвычайных ситуаций 12
1.1 Постановка задачи 12
1.2 Анализ и формализация требований, предъявляемых условиями чрезвычайной ситуации к региональным сетям документальной электросвязи и их структурам 14
1.3 Анализ существующих региональных сетей документальной электросвязи на соответствие требованиям условий чрезвычайной ситуации . 19
1.4 Анализ существующих структур региональных сетей документальной электросвязи. Классификация существующих структур 25
1.5 Разработка типовых структурных моделей существующих региональных сетей документальной электросвязи 32
1.6 Выводы 38
2 Анализ трафика региональных сетей документальной электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций 39
2.1 Постановка задачи 39
2.2 Изменение характеристик трафика региональных сетей документальной электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций 40
2.3 Статистические характеристики времени передачи сообщений по каналу в региональных сетях документальной электросвязи и его отдельных компоненте условиях чрезвычайных ситуаций 44
2.4 Модель распределения времени передачи сообщений по каналу в региональных сетях документальной электросвязи и его отдельных компонент в условиях чрезвычайных ситуаций 50
2.5 Выводы 58
3 Оценка структур региональных сетей документальной электросвязи на соответствие требованиям чрезвычайных ситуаций 59
3.1 Постановка задачи 59
3.2 Разработка и анализ схем обслуживания сообщений в типовых структурах региональных сетей документальной электросвязи
3.3 Разработка методики оценки структур региональных сетей документальной электросвязи на соответствие требованиям условий чрезвычайных ситуаций 65
3.4 Оценка типовых структур региональных сетей документальной электросвязи на соответствие требованиям, предъявляемым к ним условиями чрезвычайных ситуаций 74
3.5 Выводы 89
4 Синтез структур региональных сетей документальной электросвязи, отвечающих требованиям, предъявляемым к ним условиями чрезвычайных ситуаций 91
4.1. Постановка задачи 91
4.2 Разработка методик модернизации существующих и синтеза новых структур региональных сетей документальной электросвязи 92
4.3 Реконструкция типовых структур региональных сетей документальной электросвязи для условий чрезвычайных ситуаций 99
4.4 Рекомендации по модернизации существующих и синтезу повых структур региональных сетей документальной электросвязи, отвечающих требованиям условий чрезвычайных ситуаций 112
4.5 Выводы 114
Заключение 116
Список литературы
- Анализ и формализация требований, предъявляемых условиями чрезвычайной ситуации к региональным сетям документальной электросвязи и их структурам
- Изменение характеристик трафика региональных сетей документальной электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций
- Разработка и анализ схем обслуживания сообщений в типовых структурах региональных сетей документальной электросвязи
- Разработка методик модернизации существующих и синтеза новых структур региональных сетей документальной электросвязи
Введение к работе
Возникновение чрезвычайных ситуаций (ЧС) в различных регионах страны, участившееся в последнее время, делает задачу по предупреждению и ликвидации последствий ЧС одной из важнейших задаче государства. С 1995 года в стране существует единая государственная система предупреждения и ликвидации ЧС, основными задачами которой, в частности, являются:
- обеспечение готовности к действиям органов управления, сил и средств, предназначенных для предупреждения и ликвидации ЧС и их эффективное функционирование; сбор, обработка и выдача информации в области защиты населения и территорий от ЧС[53]; Выполнение поставленных задач зависит от своевременного получения сведений о ЧС и незамедлительного доведения директивной информации до органов управления, сил, участвующих в предупреждении и ликвидации последствий ЧС, субъектов хозяйствования, а также населения. Участившиеся в последнее время случаи возникновения ЧС затрагивают в подавляющем большинстве регионы страны, в связи с этим одной из важнейших задач, является обеспечение электросвязью отдельных регионов, подвергшихся воздействию разрушительных сил ЧС [39,54]. Особое значение в этих условиях придаётся обеспечению регионов документальной электросвязью (ДЭС) [2]. При этом, под регионом следует понимать территорию, являющуюся субъектом Российской Федерации (республику, край, область, округ).
Сеть документальной электросвязи, охватывающая территорию региона и выполняющая функции сети общего пользования, носит название региональной сети ДЭС (РСДЭС). В период действия ЧС РСДЭС испытывают воздействие двух противоположных факторов: воздействие на сеть разрушительных сил ЧС, приводящее к разрушению узлов и линий связи и препятствующее выполнению сетью своих функций; необходимость обеспечения устойчивой работы сети с требуемыми показателями качества в условиях резко увеличившейся нагрузки. Одновременное воздействие обоих факторов на РСДЭС может привести к её разрушению, что негативно скажется на работе органов управления, сил, предназначенных для предотвращения и ликвидации последствий ЧС, жизни населения, вплоть до возможной потери управления регионом. Для исключения такого исхода, сеть должна быть приспособлена для работы в условиях ЧС. Специальные требования, предъявляемые условиями ЧС к РСДЭС, содержатся во множестве нормативных документах отрасли. В настоящее время в регионах нет сетей ДЭС, специально приспособленных для использования в условиях ЧС, в этих целях используются существующие сети гражданского назначения. Существующие сети ДЭС, оказываясь в зоне действия ЧС, разрушаются за короткое время из-за того, что они не отвечают специальным требованиям работы в условиях ЧС [52]. Под разрушением сети понимается невозможность вьшолнения своих функций вследствие выхода из строя её основных элементов: узлов и соединяющих их каналов и линий связи. При разрушении сети нарушается её структура и сеть распадается на отдельные элементы. Потеря работоспособности сети, связанная с выходом из строя узлов, не является предметом анализа в данной диссертационной работе. Это связано с тем, что данная работа является одной из первых, посвященных вопросам функционирования РСДЭС в условиях ЧС. И рассмотреть в ней все вопросы, связанные с сохранением жизнеспособности сети в условиях ЧС, невозможно. В настоящее время имеется достаточное количество работ, в которых рассмотрены вопросы сохранения связности сети при выходе из строя (гибели) узлов только в обычное время. В условиях обычного времени вероятность выхода из строя узлов может быть выше, чем вероятность выхода из t строя каналов, поскольку в один и тот же узел, как правило, включается несколько каналов. Однако в условиях ЧС вероятность выхода из строя каналов (линий) увеличивается, так как разрушительные факторы ЧС действуют на территорию, где узел является точкой воздействия, а каналы (линии), имеющие распределенные параметры, претерпевают воздействия сразу в нескольких точках. Восстановление работоспособности узлов достигается благодаря тому, что их оборудование, как в обычных условиях, так и в условиях ЧС, подлежит обязательному резервированию и определяется соответствующими характеристиками надежности [33,35]. Восстановление работоспособности каналов связи в условиях ЧС требует больших затрат труда и времени и сопряжено со значительными трудностями [33]. Поэтому сохранение работоспособности сети в условиях ЧС достигается не за счет восстановления или замены каналов, а за счет создания специальной структуры, позволяющей сохранять связность в условиях выхода из строя части из них. Для обеспечения вьшолнения РСДЭС функций по обслуживанию сообщений, особенно в период действия ЧС, необходимо обеспечение достаточно высокой структурной надежности (живучести) сети, под которой понимается способность сети выполнять свои функции при выходе из строя ее отдельных элементов. Выход из строя элементов сети, приводящий к нарушению ее структуры, в условиях ЧС имеет массовый характер, поэтому РСДЭС должна иметь такую структуру, которая бы позволяла сети обеспечить выполнение своих функций при массовом выходе из строя ее элементов.
Чрезвычайно важной характеристикой РСДЭС, в условиях действия ЧС, является сохранение актуальности передаваемой по ней информации. Информация, содержащаяся в передаваемых по РСДЭС сообщениях, в условиях ЧС, сохраняет свою актуальность только на очень короткий срок, поэтому сеть должна осуществлять обслуживание сообщений в установленное время. В действительности, резкое увеличение нагрузки в условиях действия ЧС, одновременно с выходом из строя элементов сети, приводит к увеличению времени обслуживания сообщений. Из этого следует, что структура РСДЭС в условиях действия ЧС должна обладать не только достаточно высокой живучестью, но и обеспечивать обслуживание резко возросшего числа сообщений в установленное время. Структурная надёжность, актуальность информации (время обслуживания сообщений в сети) определяются требованиями, предъявляемьши условиями ЧС к РСДЭС. В связи с этим, при использовании РСДЭС в условиях ЧС, их структуры должны отвечать требованиям, предъявляемым к ним условиями ЧС.
Вопросы улучшения структурной надёжности (живучести) сетей электросвязи широко рассмотрены в работах различных авторов [3,5,6,9,13,20,22,30,31,34,41,42,43,44,55-65], в которых исследованы характеристики различных структур, уязвимость структур в условиях выхода из строя их отдельных элементов, предложены методы упрочнения некоторых структур. В рассмотренных работах не было предложено методов разработки структур РСДЭС для условий ЧС [19]. Вопросы анализа и синтеза различных структур РСДЭС, а также вопросы обслуживания сообщений в них для условий ЧС до сих пор не исследованы, что подтверждает актуальность выбранной темы диссертационной работы.
Анализ и формализация требований, предъявляемых условиями чрезвычайной ситуации к региональным сетям документальной электросвязи и их структурам
С целью выявления и формализации основных требований, предъявляемых условиями ЧС к РСДЭС, был проанализировано 18 различных нормативных документов. Способом выявления требований выбрано повторение одинаковых формулировок или близких к ним по значению формулировок, которые встречаются в наибольшем количестве нормативных документов. В ходе выявления и анализа отобраны следующие наиболее повторяющиеся требования: - (1) организация нескольких направлений связи от местных (низовых) узлов к центральным [7,38,40,48,49]; - (2) наличие обходных направлений связи в случаях повреждения основных [48,49]; (3) контрольные сроки прохождения сообщения от отправителя до получателя [7,15,16,40,45,46,]; (4) гарантированная доставка сообщений получателям [40]; (5) приоритетная обработка сообщений, связанных с ЧС [18,39,54]; - (6) обеспечение живучести сети [7,18,35,39]; (7) сохранение работоспособности сети при выходе из строя предельно большого количества связей [7]; - (8) использование структур сетей, обеспечивающих возможность максимально долго сохранять работоспособность [7]; (9) обработки резко возрастающей в ЧС нагрузки [7,39,48,49,54]; (10) передача сообщений в условиях ЧС как связанных с ней, так и не связанных [7,39]; (11) использование сети для обслуживания нагрузки в отсутствии ЧС [37,39]; - (12) обслуживание несимметричной нагрузки, возникающей в условиях ЧС [49]; (13) передача сообщений большой длины [7,39]; (14) передача циркулярных сообщений [39,49]; (15) архивация сообщений на всех этапах обработки [14,37,39,54]; (16) минимальная стоимость реализации сети [36]; (17) использование отечественной техники [14,51,36]; (18) исключение возможности несанкционированного доступа к сети и конфиденциальность передаваемой информации [14,51].
Выявление и анализ наиболее часто встречающихся требований позволил отобрать следующие основные требования: заданный уровень структурной надёжности (живучести) (I), возможность приоритетной передачи и обработки сообщений (II), - заданное времени обслуживания сообщения в сети (III), минимизация затрат на строительство сети (IV), - обеспечение юридической документальности (V).
Объединение отдельных требований и отнесение их к основным требованиям производилось следующим образом [24].
1. Требования (1), (2), (6), (7), (8) объединены в основное требование (I), на основании того, что они относятся к проблеме обеспечения надёжности функционирования сети, которая определяется её структурой. Следовательно, объединённые вместе, эти требования будут составлять основное требование по обеспечению определённого уровня структурной надёжности.
2. Требование (5) является настолько важным, что его целесообразно выделить в отдельное основное требование (II). В период действия ЧС сообщения, непосредственно связанные с этим, должны передаваться, обрабатываться и доставляться в первую очередь. В случае занятости канала связи передачей сообщения низшей категории, обслуживание последнего должно прекращаться, сообщение должно возвращаться в очередь и передаваться только после окончания обслуживания сообщений высших категорий.
3. Требование (3) выделяется в самостоятельное основное требование (III), поскольку, из-за быстрого "старения" информации в условиях ЧС, сообщения должны обслуживаться сетью за установленное время. При воздействии разрушительных сил ЧС, выход из строя каналов связи к местным узлам будет вызывать перенаправление сообщений к смежным местным узлам, а, в случае повреждения большого числа каналов, может возникнуть угроза «зацикливания» сообщения в сети. Поэтому, по истечении определённого времени, сообщение (не достигшее местного узла получателя) должно быть передано на специальное рабочее место последнего узла для экстренного принятия мер по его передаче или доставке получателю, так как сообщение должно достичь получателя без потери своей информационной ценности. С этим требованием напрямую связаны требования (4), (13), (14) и частично требование (12), выполнение которых влияет на время обслуживания сообщения в сети.
4. Требования (10), (11), (16) имеют одну общую тенденцию, они указывают на необходимость минимизации затрат на построение сети, для работы в условиях ЧС. В требованиях (10) и (11) прямо указывается на необходимость использования сетей как в ОВ, так и в условиях ЧС. Любая сеть, призванная работать в условиях ЧС, выполняет требования, определяемые этими условиями для особого периода, только в случае ее функционирования в ОВ. Развёртывание сети непосредственно в условиях ЧС или перевод всех сообщений, обслуживаемых основной сетью, на другую, находящуюся «в горячем резерве», не гарантирует выполнение основных требований (I) - (III), Отсутствие необходимости развёртывания новой сети и поддержания её работоспособности, уменьшит затраты на сеть в ОВ, которые являются значительными. В связи с этим требования (10), (11), (16) объединены в основное требование (IV).
5. Требования (15) и (18) объединяются в одно основное требование по обеспечению "юридической документальности" (V), Это требование означает, что любое сообщение, переданное по сети, приобретает статус документа наравне с оригиналом. Для выполнения этого требования необходимо соблюдение 3-х условий: подлинности, гарантированности доставки переданных сообщений и конфиденциальности. Условие подлинности заключается в том, что сообщение, переданное по сети, ни в каких случаях не может являться подделкой. За отправку недостоверного сообщения несет ответственность его отправитель. Определение пункта подачи сообщения и конкретного отправителя обеспечиваться только регистрацией всех обслуживаемых сетью сообщений и их архивированием во всех узлах по пути прохождения. В случае подмены сообщения по пути прохождения, долговременный архив поможет выявить место и время совершения подмены. В случае искажения информации, содержащейся в сообщении, обеспечивается возможность её оперативного восстановления, путём запроса сообщения из смежного узла. Условие гарантированности доставки заключается в том, что сообщение, будет гарантированно доставлено, то есть получатель не сможет отрицать факта доставки, а в случае отказа от получения - отправитель будет об этом документально уведомлен. Условие конфиденциальности в дополнительных пояснениях не нуждается.
Изменение характеристик трафика региональных сетей документальной электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций
Одним из важнейших свойств любой сети электросвязи является её способность обслуживать трафик (нагрузку) с определёнными показателями качества. Трафик, в общем случае, характеризуется суммарным временем занятия каналов связи под обслуживание потока сообщений [12,32]. Для РСДЭС наиболее существенными являются следующие характеристики трафика: Сцу - суммарное число входящих и исходящих сообщений, обрабатываемых центральным узлом за сутки; Сму суммарное число входящих и исходящих сообщений, обрабатываемых местным узлом за сутки; L - средняя длина сообщения в знаках (символах); V - средняя скорость передачи сообщения по каналу связи, в бит/с. В общем случае трафик уцу, обслуженный центральными узлами за час, определяется как уцу = KCayLa/24-3600-V часозанятий/час, (2.2.1) где К — число центральных узлов в РСДЭС, а — число бит в знаке. Трафик уму, обслуженный местными узлами за час, определяется как Уму = /C„,La/24-3600-7 часозанятий/час (2.2.2) где / -число местных узлов в сети РСДЭС.
Проведенное обследование трафика показывает, что в ОВ доля сообщений, переданных из местных узлов в местные, минуя центральные, настолько мала, что ею можно пренебречь. Таким образом уцу=у»у, (2.2.3)
В период действия ЧС, равенство (2.2.3) нарушается, одной из причин этого является воздействие разрушительных сил ЧС на сеть, выводящее из строя каналы связи. Другой причиной нарушения равенства (2.2.3) является специфика действий сил, противостоящих ЧС, порождающая большой поток сообщений из центра па места. Характеристики L и V в этот период также будут различными для сообщений, переданных из центральных и местных узлов. Предварительная оценка материалов обследования трафика РСДЭС позволила предположить, что для периода действия ЧС трафик будет обладать следующими дополнительными характеристиками [28]: нссимметричностьтрафика AC, выражающаяся в относительной разности между количеством исходящих сообщений от центральных узлов и местных узлов; - доля сообщений vIJC , связанных с ЧС (в процентах); - доля сообщений v высших приоритетов (в процентах); средняя длина сообщений, исходящих из центральных Ltjy и местных ЬМУ узлов; - доля циркулярных сообщений v4C (в процентах); - доля сообщений , требующих обязательных платных или служебных ответных донесений (в процентах). Для выявления характеристик трафика в условиях ЧС было проведено обследование всех РСДЭС за последние 12 лет. Выявлено, что сообщения, связанные с ЧС, передавались только по сети ТГОГТ, другие сети для передачи этих сообщений не использовались. Проведённым обследованием РСДЭС (ТГОГТ) во всех 89 регионах, выявлено, что ЧС регионального масштаба возникали в 5 регионах, в других регионах подобных ситуаций не возникало, В тех регионах, где возникали ЧС, установлены следующие количественные показатели характеристик трафика, которые приведенные в таблицах 2.2.1 и 2.2.2.
Выявлено также (см. таблицу. 2.2.2), что в период отсутствия ЧС количественные показатели характеристик трафика по обследованным сетям не превышают: ДС — 15 %, -1%, vv-1%, vttme-2%.
Приведённые в таблицах 2.2.1, 2.2.2 данные свидетельствуют о значительных изменениях трафика в период действия ЧС по сравнению с ОВ, анализ данных, позволяет отметить следующие изменения: - резкое, от 2,7 до 8,2 раз, увеличение количества сообщений в центральных узлах, и от 3,1 до 8,1 раза—в местных узлах; - большое, в 7 и более раз, увеличение средней длины сообщений; - увеличение в 10 и более раз доли сообщений, связанных с ЧС; возрастание в 6-16 раз несимметричности трафика, значительное преобладание трафика от центральных узлов над трафиком от местных узлов; - переход до трети сообщений в разряд наивысшей категории, подлежащих обработке и доставке вне всякой очереди; - значительные различия в средней длине сообщений (до 3-х раз), исходящих из центральных узлов, по сравнению с сообщениями, исходящими из местных узлов; - до четверти всех сообщений, передаваемых из центральных узлов в местные, становятся циркулярными и требующими обязательного подтверждения или ответа, что вызывает возникновение дополнительного трафика от местных узлов к центральным.
Разработка и анализ схем обслуживания сообщений в типовых структурах региональных сетей документальной электросвязи
Основными характеристиками, по которым оцениваются структуры РСДЭС на соответствие требованиям условий ЧС (основным требованиям I и III, раздел 1.2), являются вероятность сохранения связности структуры сети и время обслуживания сообщений в сети.
Под вероятностью сохранения связности понимается вероятность того, что при заданной вероятности выхода из строя одного канала структура сохраняет свою связность. Если вероятность сохранения связности задана определёнными требованиями, то, при заданной вероятности выхода из строя одного канала, можно определить число местных узлов в структуре, потерявших связность. Под временем обслуживания сообщения понимается максимальное время обслуживания сообщения в сети при передаче его от отправителя до получателя. В процессе оценки структур самым трудоёмким является нахождение количественных показателей приведённых выше характеристик, поэтому то вначале описаны способы их расчета, а затем предложена соответствующая методика оценки структур РСДЭС.
Способ расчёта сохранения связности состоит в следующем. Если вероятность выхода из строя отдельных каїїалов (ребер) сети равна р, а разрушение отдельных ребер независимы друг от друга, задача по оценке связности сводится к определению вероятности её сохранения и определению числа узлов, одновременно потерявших связность, как функции р. В качестве примера рассматривается полносвязная структура сети, поскольку является наиболее устойчивой при разрушениях в условиях ЧС. Если сеть состоит из / узлов, то количество ребер в полносвязном графе равно — -. Потеря связности для любого узла происходит при одновременном выходе из строя не менее / -1 ребер графа. Вероятность наступления такого события мала и равна 1ры +о(рм). Иными словами, при разрушении /-1 ребер вариантов потери связности имеется /, а вероятность такого события р 1. При выходе из строя / ребер может оказаться изолированным один узел, так как 1—1 ребер идут к нему, а последнее — любое из /(/-1) „ п /2-3/ + 2 / 1 оставшихся — - -(/-1)= , окажется К вариантов потери связности 2 2 Р-зі+2 при вероятности каждого р . Если вышли из строя ( +і) ребро, получается О .і вариантов потери связности, каждый с вероятностью рм и т.д. Если вышли из строя более -І -—(1—2) рёбер, связность такого графа потеряна наверняка. Из рисунка 3.3.1 видно, что вероятность сохранения связности для сети полносвязной структуры высока. Она практически не зависит от вероятности выхода из строя одного ребра и увеличивается при увеличении числа узлов.
Такой же подход может быть применён и к другим структурам. Их анализ требует перебора всех случаев выхода из строя ребер и определение их влияния на сохранение связности сети.
Для оценки соответствия структур основному требованию III использованы результаты, полученные в разделе 3.2, и проанализированы все типовые блоки схем обслуживания сообщений. Блок I
Блок I служит для размножения циркулярного сообщения в ЦУ и представляет собой систему массового обслуживания вида А//я )1 оо, где Л = 1.3 сообщений в минуту (см. раздел 2.2), to6ai = — мин (см. раздел 3.2), интенсивность потока 30 обслуженных сообщений /л = -— = 30 сообщений в минуту, коэффициент загрузки обсл блока размножения р = — = 0.0433. Основными характеристики такой системы являются: относительная пропускная способность абсолютная пропускная способность А = Л (3.3.3.) (3.3.4) k = p (3.3.5) z = r+k (3.3.6) F- " (3.3.7) 2(1 -P) rto4 I (3.3.8) — z спет л (3.3.9) среднее число занятых каналов среднее число сообщений в системе среднее число сообщений в очереди среднее время пребывания сообщения в очереди (формула Литтла) среднее время пребывания сообщения в блоке (формула Литтла)
Для точного анализа, кроме среднего времени пребывания сообщения в системе, необходимо также проанализировать его дисперсию. Для модели М1Л G 11 QO , частным случаем которой является система Mlx \ D \ 11 со, это можно сделать аналитически с помощью аппарата преобразований Лапласа [17]. Так, если B \s) — преобразование Лапласа функции распределения времени обработки одного сообщения, то для преобразований Лапласа времени ожидания в очереди W (s) и времени пребывания в блоке S (s) имеется:
Ввиду отсутствия точного распределения времени обслуживания сообщения в блоке, можно воспользоваться приближенным правилом "трех сигма", которое позволяет утверждать, что значения времени размножения (с учетом времени пребьшания в очереди) удовлетворяют неравенству 0.0137 0.05446 (3.3.26) с вероятностью, приблизительно равной 0.988. БлокИ
В блоке II производится за передача сообщений, с точки зрения теории массового обслуживания, схема обслуживания в блоке представляет собой систему типа М1Х G111 да. Время обслуживания в этом блоке представлено моделью распределения, рассмотренной в разделе 2.4, основные характеристики которой (относительная и абсолютная пропускные способности, среднее число занятых каналов) совпадают с полученными для блока I (см. формулы (3.3.3.) - (3.3.5)). Используя гамма-аппроксимацию распределения времени обслуживания сообщения в блоке II находится P(t 4.9437) « 0.99,то есть с вероятностью равной 0,99, время обслуживания сообщения в блоке II не превысит 4,9437 мин.
Разработка методик модернизации существующих и синтеза новых структур региональных сетей документальной электросвязи
Методика модернизации (упрочнения) существующих типовых структур РСДЭС для работы в условиях ЧС состоит в следующем:
1. Задаются исходные данные для конкретной типовой структуры сети (тип структуры, число центральных и местных узлов, связность узлов).
2. Производится оценка структуры на соответствие основным требованиям I и Ш, предъявляемым к ней условиями ЧС (см. раздел 3.4).
3. Добавляются каналы, соединяющие генерирующий ЦУ с остальными узлами, если выполняется основное требования Ш, независимо от основного требования I. Сначала производится добавление каналов между генерирующим ЦУ и остальными ЦУ, а затем - между генерирующим ЦУ и местными узлами, в случае невыполнения этого требования вновь. 4. Проверяется выполнение основного требования Ш. 5. Проверяется выполнение основного требования I, при его выполнении производится выполнение пункта 9. 6. Производится равномерное добавление каналов между местными узлами для увеличения связности сети, если основное требование I не выполняется. 7. Производится проверка выполнения основного требования I. 8. Выполняются пункты 6,7, 8 до достижения выполнения основного требования Ї. 9. Производится проверка выполнения основного требования III для максимально возможного времени обслуживания сообщения в сети.
Выполнение основных требований I и Ш соответствия структуры РСДЭС условиям ЧС может быть формализовано заданием четырех параметров ут, усв, Г0, v0, и проверкой выполнения условий, содержащих зги параметры. Параметрами являются: и0 - предельно допустимая доля узлов сети (относительно генерирующего), одновременно потерявших связность; Та - вероятность, что доля одновременно потерявших связность узлов не превысит v0; Т0 - максимально допустимое время обслуживания сообщения в сети; ут - вероятность того, что время обслуживания сообщения в сети не превысит Т0.
Выполнение основных требований I и III, определяется выполнением условий для основного требования III Р\Г Т0) ут, (4.2 Л) для основного требования I Р(у ) / , (4.2.2), где Т - максимальное время обслуживания сообщения в сети; v - доля одновременно потерявших связность узлов сети.
Для обеспечения заданной надежности, значения ут и усв принимаются высокими, такими как 0.95 или 0.99, 7J, = 12 минутам (см. раздел 1.2). Поскольку в разделе 1.2 использовало понятие "максимальное число узлов, одновременно потерявших связность" параметр и0 целесообразно привести к тому же понятию.
Обоснованность включения в методику пунктов 3,4, 5, 6 определяется следующим. Пусть сообщение высшего приоритета генерируется в узле отправителя A = SX, проходит транзитом через узлы 8г, 3,..., Sj и доставляется в узле получателя B = S.+1, то есть сообщение передаётся по маршруту Z, где Z = {S\,S2,...S}. (4.2.3)
Если время передачи сообщения по каналу между узлами S( и S , где 1 і й j, является случайным и равным Т%, а время его доставки в узле получателя равно 2 минутам (см. раздел 3.2), то общее время Т обслуживания сообщения в сети имеет вид T = Y1Tl+2. (4.2.4) Вводится F,(t), как функция распределения величины 2% 1йї j, и ,Ф.(0 как функция распределения величины T = 2 Tt. Поскольку случайные величины Tt и т непрерывны, у них есть плотности распределения вероятностей Л(о= ед, (0 = ФУ(0 Плотность распределения случайной величины г (г = Г—2) равна произведению плотностей распределения случайной величины Т, при 1 і й j 9j (0 = Рх (0 Рг (0 » Pj (0 (4-2.5) и 7 = г + 2 = Е7;+2; DT = DT = JDTI; Ф/0= j Pj(s)ds. М f=l -и Проверка выполнения условия (4.2.1) для маршрута Z сводится к нахождению квантилей Т уровня ут для функции распределения Ф,(/) (рис. 4.2.1).
Если Тсг Т0-2, то условие (4.2.1) выполняется, в противном случае, при Тсг Т0-2, маршрут (4.2.3) не удовлетворяет данному условию. Для проведения полного анализа необходимо нахождение всех возможных маршрутов передачи сообщений из генерирующего узла А по все узлы-получатели В.
Предположим, что для анализируемой структуры при генерирующем узле А и узле-получателе В существует такой маршрут Z, что условие (4.2.1) выполняется. Если таких маршрутов несколько, выбирается кратчайший Z, при котором Тсг - наименьшее: Z = argmmr(z). (4.2.6)
В результате маршрутизация сообщений из А в В определяется соответствием (A,B)-+Z. Допустимые (Tcr T0-2 ) и недопустимые (Гсг Г0-2) маршруты по возрастанию значения Тсг сводятся в таблицу последовательного выбора маршрутов передачи сообщений. Если все возможные маршруты из А в В не удовлетворяют условию (4.2.1), данная структура в целом не удовлетворяет требованиям условий ЧС, следовательно необходимо уменьшить у, то есть число транзитных узлов St. Это возможно только в случае добавления в структуру каналов от генерирующего узла А к узлам-получателям В. Однако, добавление каналов приводит к увеличению общего числа каналов в структуре, что соответственно вызывает увеличение капитальных затрат на её создание.
