Введение к работе
Актуальность темы исследования. С целью обеспечения эффективного функционирования железнодорожной инфраструктуры и успешности реализации перевозочного процесса в ОАО «РЖД» применяется автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Возможность выполнения АСУЖТ своих функций непосредственно зависит от устойчивости функционирования ее важнейшей составляющей, которой является телекоммуникационная сеть (ТКС) ОАО «РЖД». Для обеспечения устойчивого функционирования и предоставления пользователям заданного качества услуг служб электросвязи постоянно контролируется состояние ТКС и ее элементов, а качество услуг поддерживается на заданном уровне. Указанный процесс реализуется системой управления сетью связи технологического сегмента (СУССТС). Однако, как показывает опыт эксплуатации существующей ТКС, при возникновении нештатных ситуаций, определяемых воздействием дестабилизирующих факторов и возникновением чрезвычайных ситуаций, не только снижается качество предоставляемых услуг, но и происходят отказы в обслуживании пользователей. Кроме того, при существующей организации процесса мониторинга и администрирования ТКС ОАО РЖД в условиях чрезвычайных ситуаций, управляющие воздействия на ТКС ОАО «РЖД» со стороны СУССТС оказываются с большой задержкой, что обусловливает и низкую устойчивость функционирования ТКС в нестационарных условиях. Поэтому актуализируется задача разработки и количественного обоснования целесообразности реализации организационно-технических мероприятий по повышению оперативности управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
Задачам управления ТКС с точки зрения ее функционала, т. е. разработки механизмов реализации управляющих воздействий на ТКС, посвящены работы Буренина А. Н., Курносова В. П., Боговика А. В., Гребешкова А. Ю. и др. Общие подходы к анализу функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) ТКС были описаны в работах Гольдштейна Б. С, Соколова Н. А., Яновского Г. Г., Семенова Ю. В., Советова Б. Я., Яковлева С. А. и др. Указанные работы имеют важное значение при решении задач организации управления сетями. Однако задачи анализа оперативности функционирования автоматизированных систем управления ТКС в нестационарных условиях и алгоритмизации их работы ранее не исследовались.
Целью диссертационной работы является повышение своевременности управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
Для достижения данной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи исследования:
-
Проведен анализ условий функционирования ТКС ОАО «РЖД».
-
Разработана комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, включающая модели процессов сортировки и классификации событий,
работы с инцидентами и окончания работ по их устранению в единой системе мониторинга и администрирования.
-
Разработан подход к учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД».
-
Разработана методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
-
Разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД».
-
Разработаны рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
Объектом исследования диссертационной работы является
телекоммуникационная сеть ОАО «РЖД».
Предметом исследования является автоматизированная система управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» (ее основной элемент - единая система мониторинга и администрирования) и методы оценки оперативности ее функционирования.
Научная новизна работы заключается в разработке:
-
Комплексной модели процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, отличающейся учетом изменения интенсивности входящего потока событий и фактической этапности выполнения процедур по восстановлению работоспособного состояния ТКС ОАО «РЖД» в зависимости от условий функционирования.
-
Методического подхода к моделированию и учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД», отличающегося рассмотрением совокупности независимых деструктивных воздействий на сеть, приводящих к нелинейному изменению коэффициента готовности сети.
-
Методики оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, отличающейся использованием в качестве критерия функциональной зависимости заданного времени восстановления работоспособного состояния ТКС ОАО «РЖД» от фактических или прогнозируемых условий, в которых функционирует ТКС ОАО «РЖД».
-
Методики анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД», отличающейся получением ранжированного вектора приращений показателя оперативности управления ТКС ОАО «РЖД», в соответствии с которыми определяются наиболее существенные параметры СУССТС и реализуются соответствующие им управляющие воздействия на элементы ТКС ОАО «РЖД».
-
Научно-обоснованных рекомендаций по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, определяемых с использованием методики анализа результатов моделирования и включающих предложения по: структуре системы поддержки принятия решений при работе операторов автоматизированной системы управления
ТКС ОАО «РЖД» с возникающими событиями на сети; автоматизации процесса работы оператора с событиями; обоснованию порядка использования различных механизмов резервирования оборудования ТКС ОАО «РЖД» в зависимости от прогнозируемых условий их функционирования, а также предложения по повышению эффективности работы обслуживающего персонала автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» и по совершенствованию процесса эксплуатации ТКС ОАО «РЖД».
Личный вклад. Все результаты, излагаемые в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Личный вклад автора состоит в проведении обзора и анализа проблем по выбранной теме; в сборе исходных данных о процессе функционирования единой системы мониторинга и администрирования; в разработке моделей, методов и алгоритмов, а также в их программной реализации с помощью инструментов пакета программ Mathcad; в подготовке публикаций и докладов на конференциях.
Теоретическая значимость работы заключается в разработке научно-методического обеспечения оперативного управления ТКС ОАО «РЖД», учитывающего нестационарность условий ее функционирования и обеспечивающего выработку обоснованных решений по выбору управляющих сетью воздействий на основе использования функциональной зависимости критериального значения времени реализации цикла управления от условий и уровня требований, предъявляемых к качеству предоставляемых сетью услуг служб электросвязи. Результаты проведенных исследований являются существенным вкладом в развитие существующего методологического подхода к созданию единой системы мониторинга и администрирования ТКС ОАО «РЖД», а их использование обеспечивает значительное повышение оперативности управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, определяемых техногенными и природными чрезвычайными ситуациями.
Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается:
-
В обосновании рекомендаций по созданию методики оценки оперативности управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, позволяющей значительно повысить оперативность реализации управляющих воздействии на ТКС при нерегулируемом, внезапном изменении параметров окружающей среды, оказывающих существенное влияние на качественные характеристики сети.
-
В возможности практического использования разработанных решений по управлению ТКС ОАО «РЖД», позволяющих должностным лицам дирекций связи и дежурному персоналу СУССТС своевременно обрабатывать инцинденты и определять рациональные способы устранения возникающих на ТКС ОАО «РЖД» отказов, производить прогнозирование состояний ТКС, а значит, в конечном итоге, обеспечивать высокое качество предоставляемых услуг служб электросвязи для функционирования АСУЖТ.
-
В доведении результатов исследований до конкретных методов, алгоритмов и программных элементов, что позволит при внедрении предложенной методики оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных
условиях в существующие и перспективные СУССТС сформировать модули специального программного обеспечения, значительно улучшающие показатели оперативности управления ТКС ОАО «РЖД».
Полученные результаты могут применяться проектными организациями и операторами связи: ОАО «Росжелдорпроект», ЦСС ОАО «РЖД», ЗАО «Компания ТрансТелеКом» и др.
Методы исследования. В качестве основного метода исследований принят системный анализ. При решении выше обозначенных задач использовались методы теории вероятностей, теории случайных процессов, теории графов, метод операционного исчисления, а также метод топологического преобразования стохастических сетей.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
-
Методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
-
Рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.
Реализация и внедрение работы. Результаты диссертационной работы, включая все модели, методики и рекомендации, используются на предприятиях и в научно-исследовательских организациях, включая ФГУП ЛО ЦНИИС и ФГБОУ ВПО Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированного математического аппарата, корректностью постановки и решения научной задачи, полнотой учета исходных данных, полученных на основе анализа статистических данных о функционировании СУССТС, адекватностью разработанных математических моделей, их ясной физической трактовкой и согласованностью частных результатов моделирования с данными предшествующих исследований. Достоверность научных результатов подтверждается полнотой их публикации, широкой апробацией и реализацией в ведущих вузах и отраслевых научно-исследовательских учреждениях.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы обсуждались на следующих научных конференциях: 65-я, 66-я, 67-я, 68-я НТК, посвященная Дню Радио (Санкт-Петербург, 2010-2013); IV и V международный конгресс «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов» (Санкт-Петербург, 2011-2012); П-я международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные системы на транспорте» (Санкт-Петербург, 2012); П-я международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, 2013); VII Санкт-Петербургская межрегиональная конференция «Информационная безопасность регионов России» ИБРР-2013 (Санкт-Петербург, 2013).
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 4 в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, перечня сокращений, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников, изложена на 142 страницах текста, содержит 5 таблиц и 53 рисунка.
