RU2336566C2 - Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation - Google Patents
Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336566C2 RU2336566C2 RU2006143248/09A RU2006143248A RU2336566C2 RU 2336566 C2 RU2336566 C2 RU 2336566C2 RU 2006143248/09 A RU2006143248/09 A RU 2006143248/09A RU 2006143248 A RU2006143248 A RU 2006143248A RU 2336566 C2 RU2336566 C2 RU 2336566C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- information
- sts
- communication
- technical
- modeling
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, а именно к области контроля технического состояния элементов сетей связи.The proposed technical solution relates to the field of radio engineering, namely to the field of monitoring the technical condition of the elements of communication networks.
Согласно [1] под сетью связи будем понимать технологическую систему, включающую в себя средства и линии связи и предназначенную для электросвязи.According to [1], by a communication network we mean a technological system that includes means and communication lines and is intended for telecommunication.
Анализ уровня техники.The analysis of the prior art.
Известен способ для инициализации моделирования поведения технической установки и система моделирования для технической установки, описанный в [2]. Способ учитывает реальное поведение технического объекта, содержащего множество компонентов, и включает определение схемотехнических характеристик элементов технологической структуры и установление их взаимосвязи. Система, реализующая способ, содержит устройство ввода-вывода и визуализации информации в виде терминала с экраном, клавиатурой и мышью, вычислительное устройство и устройство хранения информации.There is a method for initializing the simulation of the behavior of a technical installation and a simulation system for a technical installation, described in [2]. The method takes into account the real behavior of a technical object containing many components, and includes determining the circuit characteristics of the elements of the technological structure and establishing their relationship. The system that implements the method includes an input-output and information visualization device in the form of a terminal with a screen, keyboard and mouse, a computing device and an information storage device.
Недостатками способа является то, что оператору априорно известны отказавшие элементы, моделируется только применение объектов по назначению, восстановление элементов сложной технологической структуры осуществляется только за счет введения резерва, моделируются однотипные аварийные ситуации, которые устраняются за счет введения резерва, не моделируется степень повреждения (слабая, средняя, сильная, безвозвратные потери), не рассматриваются различные виды отказов, сбоев и аварийных (боевых) повреждений объекта, не осуществляется расчет коэффициентов технической готовности и сравнение их с требуемыми, способ имеет низкую достоверность определения технического состояния объекта.The disadvantages of the method are that the operator is a priori aware of the failed elements, only the intended use of the objects is simulated, the elements of a complex technological structure are restored only by introducing a reserve, the same type of emergency is modeled, which is eliminated by introducing a reserve, the degree of damage is not modeled (weak, medium, strong, irretrievable losses), various types of failures, failures and emergency (combat) damage to an object are not considered, races are not carried out a technical readiness coefficients and comparing them with desired, the method has a low accuracy of determination of the technical state of the object.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ моделирования аварии, диагностики и восстановления работоспособности сложной технологической структуры и информационная система для его реализации, описанный в [3]. В способе-прототипе все связи между элементами принципиальной схемы сложной технологической структуры (СТС) разделяют на основные и резервные, задают произвольную комбинацию повреждений элементов СТС, определяют значение показателя аварийности состояния связей между элементами СТС, в случае неравенства указанного показателя нулевому значению восстанавливают работоспособность СТС, изменяя ее замещением поврежденных связей резервными посредством активных действий оператора, определяют значение показателя восстановления работоспособности СТС и вырабатывают прогноз состояния измененной СТС. Система обеспечивает получение оперативной информации оператором о действиях по восстановлению работоспособности СТС, основанных на использовании имеющегося резерва внутренних возможностей СТС, выработку прогноза состояния СТС и рекомендаций по улучшению функционирования измененной СТС.The closest in technical essence to the proposed technical solution is a method for modeling an accident, diagnosing and restoring the operability of a complex technological structure, and an information system for its implementation, described in [3]. In the prototype method, all the connections between the elements of the schematic diagram of a complex technological structure (STS) are divided into main and backup, specify an arbitrary combination of damage to the elements of the STS, determine the value of the accident rate of the state of the connections between the elements of the STS, in case of inequality of the specified indicator to a zero value restore the performance of the STS, changing it by replacing damaged connections with backup ones through active operator actions, determine the value of the recovery indicator STS properties and generate a forecast of the state of the changed STS. The system provides the operator with timely information on actions to restore the operability of the STS, based on the use of the existing reserve of the internal capabilities of the STS, the development of a forecast of the state of the STS and recommendations for improving the functioning of the changed STS.
Недостатками способа является то, что оператору априорно известны отказавшие элементы, моделируется только применение объектов по назначению, восстановление элементов сложной технологической структуры осуществляется только за счет введения резерва, моделируются однотипные аварийные ситуации, при которых оператор их может устранять только за счет введения резерва, не моделируется степень повреждения (слабая, средняя, сильная, безвозвратные потери), не рассматриваются различные виды отказов, сбоев и аварийных (боевых) повреждений объекта, не осуществляется расчет коэффициентов технической готовности и сравнение их с требуемыми, способ имеет низкую достоверность определения технического состояния объекта.The disadvantages of the method is that the operator is a priori aware of the failed elements, only the intended use of the objects is simulated, the elements of a complex technological structure are restored only by introducing a reserve, the same type of emergency is simulated, in which the operator can eliminate them only by introducing a reserve, it is not modeled degree of damage (weak, medium, strong, irretrievable losses), different types of failures, failures and emergency (combat) damage are not considered kta, the calculation of the coefficients of technical readiness and comparing them with the required is not carried out, the method has a low reliability of determining the technical condition of the object.
Техническим результатом изобретения является устранение или существенное уменьшение указанных выше недостатков, в том числе расширение функциональных возможностей технических решений с обеспечением моделирования процессов обеспечения технической готовности и диагностирования сетей связи на различных уровнях с требуемой достоверностью, на различных этапах эксплуатации и с учетом различных видов и степеней повреждений (эксплуатационных отказов), а также моделирования восстановления отказавших элементов.The technical result of the invention is the elimination or significant reduction of the above disadvantages, including the expansion of the functionality of technical solutions with the simulation of processes for ensuring technical readiness and diagnosing communication networks at various levels with the required reliability, at various stages of operation and taking into account various types and degrees of damage (operational failures), as well as modeling the recovery of failed elements.
Это позволит задавать количественные требования к уровням обеспечения технической готовности (их оптимальному сочетанию) с учетом выполнения требований, предъявляемых к сетям связи абонентами (пользователями).This will allow you to set quantitative requirements for the levels of technical readiness (their optimal combination), taking into account the fulfillment of the requirements for communication networks by subscribers (users).
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art allowed us to establish that analogues, characterized by sets of features that are identical to all the features of the claimed method, are absent. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototypes showed that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the provided by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified technical result is not known. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:The claimed method is illustrated by drawings, which show:
фиг.1 - структура моделируемой сети связи;figure 1 - structure of a simulated communication network;
фиг.2 - матрица связности моделируемой сети связи;figure 2 - connectivity matrix of a simulated communication network;
фиг.3 - таблица категории срочности передаваемых сообщений;figure 3 is a table of the category of urgency of transmitted messages;
фиг.4 - представление сети связи в виде сети массового обслуживания;4 is a representation of a communication network in the form of a mass service network;
фиг.5 - блок-схема системы моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи на различных уровнях;5 is a block diagram of a system for modeling processes for ensuring the technical readiness of communication networks at various levels;
фиг.6 - схема обеспечения технической готовности сети связи;6 is a diagram of the technical availability of a communication network;
фиг.7 - схема имитации воздействий;7 is a diagram of a simulation of effects;
фиг.8 - схема имитации функционирования подсистемы измерений;Fig is a diagram of a simulation of the functioning of the subsystem of measurements;
фиг.9 - схема имитации функционирования подсистемы резервирования;Fig.9 is a diagram of a simulation of the functioning of the backup subsystem;
фиг.10 - схема имитации восстановления элементов сети силами дежурной смены.figure 10 is a simulation circuit of the restoration of network elements by the duty shift.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Реализация заявленного способа заключается в следующем.The implementation of the claimed method is as follows.
1. Описание структуры сети связи осуществляется следующим образом.1. Description of the structure of the communication network is as follows.
Сеть связи представляют в виде графа (фиг.1). Производят описание структуры сети связи в следующей последовательности [4]:The communication network is represented in the form of a graph (figure 1). A description is made of the structure of the communication network in the following sequence [4]:
1.1. Осуществляют построение матрицы связности сети связи. Для этого присваивают номера узлам связи (узлам коммутации), являющимися вершинами графа, и каналам (линиям) связи, являющимися ребрами графа.1.1. Carry out the construction of the connectivity matrix of the communication network. For this, numbers are assigned to communication nodes (switching nodes), which are the vertices of the graph, and communication channels (lines), which are edges of the graph.
Матрица связности представляет собой квадратную матрицу m×m, где m - число вершин графа, описывающего сеть связи. Внутри матрицы записываются номера каналов, связывающих узлы связи.The connectivity matrix is a square m × m matrix, where m is the number of vertices of the graph describing the communication network. Inside the matrix, the numbers of the channels connecting the communication nodes are recorded.
Для структуры сети связи, изображенной на фиг.1, матрица связности будет иметь вид, представленный на фиг.2.For the structure of the communication network shown in FIG. 1, the connectivity matrix will be as shown in FIG. 2.
На фиг.2 нуль записывается в том случае, если связь отсутствует.In figure 2, zero is recorded if there is no connection.
На примере заполнения графа и заполнения матрицы моделируемые каналы между узлами являются дуплексными. В общем случае граф может быть и ориентированным.Using the example of filling the graph and filling the matrix, the simulated channels between nodes are duplex. In the general case, the graph can also be oriented.
1.2. Осуществляют построение матрицы маршрутизации, представляющей собой квадратную матрицу m×m, где m - число вершин графа (номер узла связи). В матрицу записываются номер маршрута, по которому должна осуществляться связь между узлами связи.1.2. The routing matrix is constructed, which is a square m × m matrix, where m is the number of graph vertices (communication node number). The number of the route along which communication between the communication nodes is to be recorded is recorded in the matrix.
Заполнение матрицы осуществляется детерминированно по исходным данным, либо включая специальные поисковые процедуры на графе, например процедуру по критерию "кратчайший путь".The matrix is filled out deterministically according to the initial data, or by including special search procedures on the graph, for example, the procedure according to the "shortest path" criterion.
Сообщения, передаваемые по сети связи, имеют следующие основные параметры:Messages transmitted over the communication network have the following main parameters:
приоритеты (PR) или категории срочности (КС);Priorities (PR) or categories of urgency (COP);
интенсивность входного потока k-й категории срочности, поступающего с i-го на j-й узел;the intensity of the input stream of the k-th category of urgency coming from the i-th to the j-th node;
длина сообщения и их законы распределения , где - средняя длина сообщений k-й категории срочности.message length and their distribution laws where - the average length of messages of the k-th category of urgency.
Для генерации сообщений используются генераторы заявок для каждой категории срочности и производится распределение от узлов-источников к узлам-получателям.To generate messages, order generators for each urgency category are used and distribution is made from source nodes to recipient nodes.
Для моделирования процессов распределения потоков сообщений от узлов-источников к узлам-потребителям строятся таблицы для каждой категории срочности передаваемых сообщений (фиг.3).To simulate the processes of distributing message flows from source nodes to consumer nodes, tables are constructed for each urgency category of transmitted messages (Fig. 3).
На фиг.3 Р 1 , P 2 , ..., Р n-1 , P n - вероятность появления сообщения в i-м узле; , , , - вероятность направления сообщения в i-й узел.In Fig.3 P 1 , P 2 , ..., P n-1 , P n - the probability of a message in the i-th node; , , , - the probability of sending a message to the i-th node.
Моделирование сети связи производится на основе представления ее в виде сети массового обслуживания (СеМО) (фиг.4).The simulation of the communication network is based on the presentation of it in the form of a mass service network (SeMO) (Fig. 4).
Время передачи сообщения (t) рассчитывается в соответствии со следующим выражением:Message transmission time (t) is calculated in accordance with the following expression:
, ,
где l - длина сообщения [бит] (по принятым в сетях связи форматам),where l is the message length [bit] (according to the formats accepted in communication networks),
VЭ - эффективная скорость передачи данных.V e is the effective data rate.
В моделируемой сети связи имитируется передача сообщений трех категорий срочности с интенсивностями поступления λ 1 , λ 2 , λ 3 и средней длиной l1, l2, l3. Законы распределения времени между поступлением заявок любой категории срочности выбирается исходя из количества источников (абонентов), моделируемых в сети связи. Законы распределения длин сообщений задаются с учетом их вида: телеграф, факс, речь и т.д.In the simulated communication network, the transmission of messages of three categories of urgency is simulated with intensities of arrival λ 1 , λ 2 , λ 3 and average length l 1 , l 2 , l 3 . The laws of the distribution of time between the receipt of applications of any urgency category is selected based on the number of sources (subscribers) modeled in the communication network. The laws of distribution of message lengths are set taking into account their type: telegraph, fax, speech, etc.
Моделирование процессов обеспечения технической готовности при эксплуатации сети связи производится в следующей последовательности.Modeling of processes for ensuring technical readiness during operation of a communication network is carried out in the following sequence.
Основными этапами эксплуатации сети связи, рассматриваемой в качестве технической системы, являются [5, 6, 7]:The main stages of the operation of a communication network, considered as a technical system, are [5, 6, 7]:
применение по назначению;intended use;
поддержание в готовности к использованию по назначению.maintaining readiness for intended use.
При моделировании использования по назначению имитируется процесс работы сети связи в соответствии с функциональным предназначением (передача информации). При моделировании этапа поддержания в готовности к использованию по назначению имитируется комплекс работ, установленный в эксплуатационной и ремонтной документации и направленный на поддержание сети связи в установленной степени готовности (восстановление, техническое обслуживание, измерение).When simulating the intended use, the process of the communication network is simulated in accordance with the functional purpose (information transfer). When simulating the stage of maintaining readiness for intended use, the set of works set forth in the operational and repair documentation and aimed at maintaining the communication network in the established degree of readiness (restoration, maintenance, measurement) is simulated.
Моделирование процесса обеспечения технической готовности сети связи осуществляется в следующей последовательности: имитируется процесс использования сети связи по назначению; имитируется процесс измерения основных характеристик сети связи. Если характеристики сети связи не в норме, то имитация процесса использования сети связи прерывается и начинается имитация процесса восстановления сети связи. После восстановления сети связи имитация процесса применения по назначению возобновляется.The simulation of the process of ensuring the technical readiness of the communication network is carried out in the following sequence: the process of using the communication network for its intended purpose is simulated; The process of measuring the main characteristics of a communication network is simulated. If the characteristics of the communication network are not normal, then the simulation of the process of using the communication network is interrupted and the simulation of the process of restoring the communication network begins. After the restoration of the communication network, the simulation of the intended use process resumes.
Имитация возникновения различных видов отказов, повреждений и сбоев основных элементов сетей связи осуществляется следующим образом. В зависимости от особенностей эксплуатации сети связи (в условиях нормальной эксплуатации, при чрезвычайных условиях и т.д.) осуществляется имитация возникновения эксплуатационных отказов, сбоев, аварийных (боевых) повреждений и т.д. При этом прекращается моделирование процесса применения сети связи по назначению и начинается имитация процесса восстановления сети связи.Simulation of the occurrence of various types of failures, damage and malfunctions of the main elements of communication networks is carried out as follows. Depending on the features of the operation of the communication network (under normal conditions of operation, under emergency conditions, etc.), imitation of the occurrence of operational failures, failures, emergency (combat) damage, etc. At the same time, the modeling of the process of using the communication network for the intended purpose is stopped and the simulation of the process of restoring the communication network begins.
При возникновении эксплуатационных отказов и аварийных (боевых) повреждений осуществляется «розыгрыш» степени повреждения (слабое, среднее, сильное повреждение и безвозвратные потери).In the event of operational failures and emergency (combat) damage, a “draw” of the degree of damage (weak, medium, severe damage and irretrievable loss) is carried out.
На основе сбора статистики по всем моделируемым процессам осуществляется прогнозирование технического состояния основных элементов сети связи на различных этапах эксплуатации и расчет основных показателей функционирования сети связи: Кг - коэффициент готовности, Ког - коэффициент оперативной готовности, Кти - коэффициент технического использования, P(t) - вероятность своевременного обслуживания абонентов сети связи, вероятность своевременного восстановления сети связи, пропускная способность используемых направлений связи (информационных направлений связи).Based on the collection of statistics for all simulated processes, the technical state of the main elements of the communication network is forecasted at various stages of operation and the main indicators of the communication network are calculated: K g - availability factor, K og - operational availability coefficient, K ti - technical use coefficient, P ( t) - the probability of timely service to subscribers of the communication network, the probability of timely restoration of the communication network, the throughput of the used communication directions (inform tional directions of communication).
Выбирается масштаб модельного времени.The scale of the model time is selected.
Определяют количество реализации (прогонов) модели (N) [4]:Determine the amount of implementation (runs) of the model (N) [4]:
, ,
где р - значение априорной вероятности, которую можно определить предварительными испытаниями на модели;where p is the value of a priori probability, which can be determined by preliminary tests on the model;
- значение аргумента функции Лапласа, при котором вероятность попадания случайной величины в интервал (-tα,tα) равна α; - the value of the argument of the Laplace function, at which the probability of a random variable in the interval (-t α , t α ) is equal to α;
ε - точность оценки, равная ;ε is the estimation accuracy equal to ;
- оценка математического ожидания, полученная в результате моделирования; - assessment of the mathematical expectation obtained as a result of modeling;
М(х) - математическое ожидание искомого параметра;M (x) is the mathematical expectation of the desired parameter;
α - достоверность оценки, равная .α is the reliability of the assessment, equal to .
Система моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации, содержащая устройство ввода-вывода и визуализации информации в виде терминала с экраном, клавиатурой и мышью, вычислительное устройство, устройство хранения информации, устройство формирования граф-модели принципиальной схемы сложной технологической структуры (СТС), устройство формирования матриц связности основных и резервных связей элементов СТС и устройство формирования вектора аварии, устройство хранения информации выполнено в виде устройства задания и хранения информации о принципиальной схеме СТС, устройства хранения текстовых сообщений о действиях оператора и устройства хранения текстовых сообщений об итоговых состояниях СТС, а вычислительное устройство выполнено в виде устройства хранения и задания алгоритмов обработки вектора аварии и восстановления матриц связности, устройство управления, устройство моделирования эксплуатационных отказов, устройство моделирования аварийных повреждений, устройство моделирования сбоев, устройство моделирования эксплуатации сети связи, решающее устройство, устройство хранения информации о резервных линиях и каналах связи, устройство моделирования эксплуатации средств связи, при этом выходы устройства ввода-вывода и визуализации информации подключены ко входам устройствам задания и хранения информации о СТС, устройства формирования граф-модели принципиальной схемы СТС, устройства формирования вектора аварии и устройства хранения и задания алгоритмов обработки вектора аварии и восстановления матриц связности, устройство формирования вектора аварии подключено к включенным между собой последовательно устройству формирования граф-модели принципиальной схемы СТС, устройству формирования матриц связности основных и резервных связей элементов СТС и устройству хранения и задания алгоритмов обработки вектора аварии и восстановления матриц связности, выходы которого подключены параллельно через устройство хранения текстовых сообщений о действиях оператора и через устройство хранения текстовых сообщений об итоговых состояниях СТС к устройству ввода-вывода и визуализации информации, информационные выходы устройства моделирования эксплуатационных отказов подключены к информационным входам устройства моделирования эксплуатации сети связи и устройства моделирования эксплуатации средств связи, информационные выходы устройства моделирования аварийных повреждений подключены к информационным входам устройства моделирования эксплуатации сети связи и устройства моделирования эксплуатации средств связи, а информационные выходы устройства моделирования сбоев подключены к информационным входам устройства моделирования эксплуатации сети связи, информационный выход устройства моделирования эксплуатации сети связи подключен к первому информационному входу решающего устройства, информационный выход устройства моделирования эксплуатации средств связи подключен ко второму информационному входу решающего устройства, информационный выход решающего устройства подключен к информационному входу устройства хранения информации о резервных линиях и каналах связи, информационный выход которого подключен к информационному входу устройства моделирования эксплуатации сети связи, шина данных от устройства управления подключена ко входам данных устройства ввода-вывода и визуализации информации, устройства моделирования эксплуатационных отказов, устройства моделирования аварийных повреждений, устройства моделирования сбоев, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой управляющие выходы устройства управления подключены соответственно ко входам управления устройства хранения информации о резервных линиях и каналах связи, решающего устройства, устройства моделирования эксплуатации средств связи, устройства моделирования эксплуатации сети связи, устройства моделирования сбоев, устройства моделирования аварийных повреждений, устройства моделирования эксплуатационных отказов.A system for modeling the processes for ensuring the technical readiness of communication networks during technical operation, comprising an input-output and information visualization device in the form of a terminal with a screen, keyboard and mouse, a computing device, an information storage device, a graph model generating device for a conceptual diagram of a complex technological structure (STS) , a device for generating connectivity matrices of the main and reserve connections of STS elements and a device for generating an accident vector, an information storage device, completed in the form of a device for storing and storing information about the concept of STS, a device for storing text messages about operator actions and a device for storing text messages about the final states of STS, and the computing device is made in the form of a device for storing and setting algorithms for processing the accident vector and reconstructing connection matrixes, device control system, operational failure simulation device, emergency damage simulation device, failure simulation device, model device operation of a communication network, a solver, a device for storing information about redundant lines and communication channels, a device for simulating the operation of communication devices, while the outputs of the input-output and information visualization devices are connected to the inputs of devices for setting and storing information about STS, devices for generating a graph model the concept of STS, a device for generating an accident vector and a device for storing and defining algorithms for processing an accident vector and recovering connectivity matrices, a device for generating the accident vector is connected to the STS schematic diagram graph model generation device connected in series with each other, the device for generating connectivity matrices of the main and backup links of the STS elements and the device for storing and setting the accident vector processing and recovery matrix connection algorithms, the outputs of which are connected in parallel through the text storage device messages about the actions of the operator and through the device for storing text messages about the final status of the STS to the input-output device and visual information, the information outputs of the operational failure simulation device are connected to the information inputs of the communication network operation simulation device and the communication equipment operation simulation device, the information outputs of the emergency damage simulation device are connected to the information inputs of the communication network operation simulation device and the communication operation simulation device, and the information outputs fault simulation devices are connected to the information inputs of the communication network operation simulation device, the information output of the communication network operation simulation device is connected to the first information input of the resolver, the information output of the communication device operation simulation device is connected to the second information input of the resolver, the information output of the resolver is connected to the information input of the backup line information storage device and communication channels, the information output of which is connected to the information input The communication network operation simulation device, the data bus from the control device is connected to the data inputs of the input / output and information visualization device, operational failure simulation device, emergency damage simulation device, failure simulation device, first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh the control outputs of the control device are connected respectively to the control inputs of the device for storing information about redundant lines and communication channels of a solving device, ARISING maintenance of communication tools for modeling, simulation operation device communications network failures simulation device, a simulation of emergency damage, operational failures simulation device.
Суть заявляемой системы моделирования, представленной на фиг.5, поясняется следующим образом.The essence of the inventive modeling system, presented in figure 5, is explained as follows.
Управление моделированием различных процессов функционирования сети связи и ее элементов осуществляется с клавиатуры устройства ввода-вывода и визуализации информации 1. Обмен информацией между устройством ввода-вывода и визуализации информации 1 и устройством управления 6 осуществляется по шине данных. Устройство управления 6 задает формирование псевдослучайной последовательности (ПСП) генераторов ПСП устройств моделирования эксплуатационных отказов 7, устройств моделирования аварийных повреждений 8 и устройств моделирования сбоев программных средств 9. Формируя ПСП по различным законам распределения, можно осуществлять имитацию различного рода воздействий. Сформированные ПСП поступают на устройство моделирования эксплуатации сети связи 10 для имитации функционирования сети связи. В блоке 10 осуществляется имитация различных процессов функционирования сети в процессе использования ее по назначению. Более детально данные процессы представлены схемами моделирования различных процессов на фиг.6, 8. В устройстве моделирования эксплуатации средств связи 13 осуществляется моделирование эксплуатации средств связи моделируемой сети. Результаты моделирования поступают в решающее устройство 11, где принимается решение о восстановлении элементов сети связи. Информация о резервных линиях и каналах связи содержится в устройстве хранения информации о резервных линиях и каналах связи 12, что позволяет моделировать процессы резервирования линий и каналов связи. Более детально процессы восстановления описаны в схеме имитации функционирования подсистемы резервирования на фиг.9 и в схеме имитации восстановления элементов сети силами дежурной смены на фиг.10.Control of modeling various processes of the communication network and its elements is carried out from the keyboard of the input-output device and
Моделирование сети связи, ее элементов предполагает формирование граф-модели принципиальной схемы сети связи. Для этого система моделирования в своем составе содержит устройство формирования граф-модели принципиальной схемы 2. Информация о принципиальной схеме хранится в устройстве задания и хранения информации о принципиальной схеме 4. Матрица связности основных и резервных связей элементов моделируемой сети задается в устройстве формирования матриц связности основных и резервных связей элементов 3.Modeling a communication network, its elements involves the formation of a graph model of the concept of a communication network. For this, the modeling system in its composition contains a device for generating a graph-model of a circuit diagram 2. Information about a circuit diagram is stored in a device for specifying and storing information about a circuit diagram 4. The connectivity matrix of the main and backup links of the elements of the simulated network is set in the device for generating connectivity matrices of the main and
При этом устройство управления 6, устройство моделирования эксплуатационных отказов 7, устройство моделирования аварийных повреждений 8, устройство моделирования сбоев программных средств 9, устройство моделирования эксплуатации сети связи 10, решающее устройство 11, устройство хранения информации о резервных линиях и каналах связи 12, устройство моделирования эксплуатации средств связи 13 можно реализовать в виде системы цифровой обработки сигналов (ЦОС) 5 на основе микропроцессора.In this case, the
Принцип работы системы ЦОС описан во многих источниках. Наиболее близкой по своей технической сущности является система цифровой обработки сигналов, описанная в [8].The principle of the DSP system is described in many sources. The closest in its technical essence is the digital signal processing system described in [8].
С целью более детального пояснения работы системы моделирования целесообразно рассмотреть работу отдельных схем системы.For the purpose of a more detailed explanation of the modeling system, it is advisable to consider the operation of individual system circuits.
Схема обеспечения технической готовности сети связи (фиг.6).The scheme for ensuring the technical availability of the communication network (Fig.6).
Блок 1 имитирует процесс использования по назначению объекта технической эксплуатации (ОТЭ) сети связи. Под объектами технической эксплуатации (ОТЭ) будем понимать устройства сети электросвязи, которые соединяются друг с другом в последовательных и легко идентифицируемых точках интерфейса, в которых используются условия интерфейса, определяемые для данных устройств и в которых предусмотрены средства обнаружения событий технической эксплуатации и отказов [9]. Управление передается от блока 1 к блоку 2, который осуществляет подсчет показателей технической готовности. В блоке 3 осуществляется проверка окончания времени моделирования. Далее в блоке 4 осуществляется имитация процесса функционирования подсистемы измерений. Более подробно процесс функционирования подсистемы измерений представлен на фиг.8. В блоке 5 осуществляется имитация проверки целостности соединения. При имитации проверки целостности соединения блоком 5 осуществляется обращение к блоку памяти за информацией о поврежденных (отказавших) элементах сети связи (блок 25, фиг.7). Если соединение нарушено, то управление передается к блоку 7. Если нет, то к блоку 6, где фиксируется время нормальной эксплуатации. В блоке 7 осуществляется фиксация времени отказа сети связи. В блоке 8 осуществляется подсчет достоверности оценки технического состояния ОТЭ сети связи. В блоке 9 осуществляется проверка возможности восстановления сети связи за счет резервирования. Если резервирование возможно, то в блоке 12 осуществляется имитация функционирования подсистемы резервирования. Более подробно процесс функционирования подсистемы резервирования представлен на фиг.9. Далее управление передается на блок 13, где осуществляется фиксация времени восстановления сети связи, после чего управление передается к блоку 1. При невозможности резервирования в блоке 10 производится проверка возможности восстановления отказавшего средства связи силами дежурной смены. Если средство связи можно восстановить силами дежурной смены, то в блоке 11 имитируется этот процесс и управление передается блоку 13. Более подробно процесс восстановления ОТЭ силами дежурной смены представлен на фиг.10. При невозможности восстановить средство связи силами дежурной смены управление передается блоку 14, в котором проверяется, возможно ли восстановить отказавшее средство связи силами ремонтных бригад. Если это возможно, то блок 17 имитирует процесс восстановления силами ремонтных бригад, после чего управление передается к блоку 13. При невозможности восстановления силами ремонтных бригад в блоке 15 осуществляется имитация доставки отказавшего средства связи в стационарный ремонтный центр и в блоке 16 имитируется процесс восстановления. Далее управление передается блоку 13.
Схема имитации воздействий (фиг.7).Scheme of simulation of effects (Fig.7).
Схема имитации воздействий, представленная на фиг.7, работает следующим образом. В начале осуществляется генерация времени возникновения эксплуатационных отказов (блок 18), аварийных (боевых) повреждений (блок 19) и сбоев программных средств (блок 20). "Разыгранные" случайно значения времени возникновения отказов и повреждений записываются в блоке 21, где осуществляется имитация определения степени повреждения элементов сетей связи. Боевые повреждения могут быть представлены четырьмя видами (слабые, средние, сильные и безвозвратные), при которых время восстановления после повреждений и вероятность повреждения различны. В блоке 22 осуществляется запись информации о поврежденных (отказавших) элементах сетей связи, а также сбоях программных средств. Затем осуществляется обратный отсчет времени (блок 27) и проверка наступления события отказа (повреждения, сбоя) (блок 23). При наступлении отказа (повреждения, сбоя) в блоке 24 осуществляется имитация прерывания целостности соединения, а в блоке 25 производится фиксация отказа ОТЭ сетей связи.The simulation of the effects presented in Fig.7, works as follows. At the beginning, the generation of the time of occurrence of operational failures (block 18), emergency (combat) damage (block 19) and software failures (block 20) is carried out. The randomly “played” values of the time of occurrence of failures and damage are recorded in block 21, where the simulation of determining the degree of damage to elements of communication networks is carried out. Combat damage can be represented by four types (weak, medium, strong and permanent), in which the recovery time after damage and the likelihood of damage are different. In
Схема имитации функционирования подсистемы измерений (фиг.8).The simulation circuit of the functioning of the measurement subsystem (Fig).
С блока 3 управление поступает на блоки 28 и 34. В блоке 28 осуществляется имитация процесса измерения параметров на стыках ОТЭ. В блоке 29 имитируется процесс проверки работоспособности ОТЭ. Если ОТЭ работоспособен, то управление передается на блок 30, если нет - на блок 32. В блоке 30 имитируется возникновение ошибок 1-го рода. Если ошибки не возникают, то управление передается на блок 25, если возникают, то в блоке 31 осуществляется фиксация ошибок 1-го рода, после чего управление передается на блок 25.From
В блоке 32 имитируется возникновение ошибок 2-го рода. Если они не появляются, то управление передается блоку 25, если появляются, то в блоке 33 осуществляется их фиксация и далее управление передается блоку 25.In
В блоке 34 имитируется процесс прогнозирования технического состояния ОТЭ сетей связи. В блоке 35 осуществляется проверка вероятности возникновения возможных отказов через определенное время. Если ОТЭ откажет через определенное время, то в блоке 36 имитируется возникновение ошибок 1-го рода. Если ошибки 1-го рода не возникнут, то управление передается к блоку 1. Если возникнут, то к блоку 37, где фиксируются эти ошибки и далее управление передается на блок 1, блок 40 и 41. В блоке 40 осуществляется расчет достоверности оценки технического состояния элементов сетей связи при прогнозировании.In
Если ОТЭ не откажет через определенное время, то в блоке 38 имитируется возникновение ошибок 2-го рода. Если ошибки 2-го рода не возникают, то управление передается блоку 1, если возникнут, то ошибки 2-го рода фиксируются в блоке 39. После этого управление передается на блок 1 и на блок 40 и 41. В блоке 41 имитируется процесс предварительного переключения линий (каналов, средств) связи, которые могут отказать, на резервные.If the OTE does not fail after a certain time, then block 38 simulates the occurrence of errors of the second kind. If errors of the second kind do not occur, then control is transferred to block 1, if they occur, then errors of the second kind are recorded in
Схема имитации функционирования подсистемы резервирования (фиг.9).The circuit simulating the functioning of the backup subsystem (Fig.9).
При передаче управления с блока 9 в блоке 42 осуществляется проверка наличия независимых обходных путей, организуемых по независимым трассам. При наличии таковых управление передается блоку 43, при отсутствии - блоку 44. В блоке 43 имитируется процесс резервирования за счет введения обходных путей по независимым трассам. В блоке 44 имитируется проверка наличия резервных трактов передачи. Если резервные тракты имеются, то в блоке 45 имитируется процесс резервирования за счет резервных трактов. Если их нет, то в блоке 46 имитируется процесс резервирования за счет резервных каналов связи. С блоков 43, 45 и 46 управление передается блоку 13.When transferring control from
Схема имитации восстановления элементов сети силами дежурной смены (фиг.10).Scheme simulating the restoration of network elements by the duty shift (figure 10).
При передаче управления с блока 10 в блоке 47 имитируется процесс диагностирования средств связи силами дежурной смены. В блоке 48 проверяется возможность проведения ремонта. Если ремонт возможен, то в блоке 49 имитируется процесс ремонта силами дежурной смены. Если ремонт невозможен, то в блоке 50 имитируется процесс замены отказавшего средства связи резервным. С блоков 49 и 50 управление передается блоку 13.When transferring control from
Предлагаемый способ и реализующая его система моделирования обеспечивают устранение или существенное уменьшение недостатков указанных аналогов, в том числе расширение функциональных возможностей технических решений с обеспечением моделирования работы сети связи в различных режимах, при этом моделируется степень повреждения элементов сети связи, рассматриваются различные виды отказов, сбоев и аварийных (боевых) повреждений объекта, осуществляется расчет коэффициентов технической готовности и сравнение их с требуемыми, способ имеет высокую достоверность определения технического состояния объекта. Таким образом, достигается технический результат заявленного способа.The proposed method and the modeling system that implements it eliminates or significantly reduces the disadvantages of these analogues, including expanding the functionality of technical solutions to simulate the operation of the communication network in various modes, while the degree of damage to the elements of the communication network is modeled, various types of failures, failures and emergency (combat) damage to the facility, the calculation of the technical readiness coefficients and their comparison with the required ones, the method has high accuracy of determination of the technical state of the object. Thus, the technical result of the claimed method is achieved.
Источники информацииInformation sources
1. Федеральный закон "О связи", 1993.1. The Federal Law "On Communications", 1993.
2. Патент РФ №2213372, кл. G06F 1/00, 1998.2. RF patent No. 2213372, cl.
3. Патент РФ №2252453, кл. G06N 1/00, 2004.3. RF patent №2252453, cl.
4. Иванов Е. В. Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. СПб.: ВАС, 1992. - 206 с.4. Ivanov EV. Simulation of means and complexes of communication and automation. SPb .: YOU, 1992 .-- 206 p.
5. ГОСТ 25866-83. Эксплуатация техники. Термины и определения. М.: Издательство стандартов. 1983 г.5. GOST 25866-83. Operation of equipment. Terms and Definitions. M .: Publishing house of standards. 1983 year
6. Булгак В.Б., Варакин Л.Е. Основы управления связью Российской Федерации / Под редакцией Крупнова А.Е., Варакина Л.Е. М.: Радио и связь. 1998. - 184 с.6. Bulgak VB, Varakin L.E. Fundamentals of communication management of the Russian Federation / Edited by Krupnov A.E., Varakina L.E. M .: Radio and communication. 1998 .-- 184 p.
7. Зеленцов В.А., Гачин А.А. Надежность, живучесть и техническое обслуживание сетей связи. МО СССР, 1991. - 169 с.7. Zelentsov V.A., Gachin A.A. Reliability, survivability and maintenance of communication networks. USSR Ministry of Defense, 1991 .-- 169 p.
8. Ланнэ А.А. Цифровой процессор обработки сигналов TMS 32010 и его применение. - Л.: ВАС, 1990 г.8. Lanne A.A. Digital signal processor TMS 32010 and its application. - L .: YOU, 1990
9. Рекомендация М.60 МСЭ. Техническая эксплуатация: ведение и общие принципы технической эксплуатации и организация технической эксплуатации. Термины и определения, относящиеся к технической эксплуатации.9. ITU Recommendation M.60. Technical operation: maintenance and general principles of technical operation and organization of technical operation. Terms and definitions related to technical operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143248/09A RU2336566C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143248/09A RU2336566C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006143248A RU2006143248A (en) | 2008-06-20 |
RU2336566C2 true RU2336566C2 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006143248/09A RU2336566C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2336566C2 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447488C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Программные, Технические Средства И Системы" (Оао "Программпром") | Method and system for construction of technical object defective functioning model and machine-readable media |
RU2459370C2 (en) * | 2010-06-28 | 2012-08-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method to build secure communication system |
RU2560803C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Аргон" (ОАО "НИИ "Аргон") | Method of intelligent analysis of assessment of resistance of infocommunication system to destructive impact of electromagnetic radiation |
RU2562767C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет" | Method for adaptive improvement of adequacy of communication system model |
RU2625045C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-07-11 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of modeling damage evaluation caused by network and computer attacks to virtual private networks |
RU2631970C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-09-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Modeling technique of management and communication processes in distributed territory |
RU2661539C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Automated simulation and testing device |
RU2665506C1 (en) * | 2017-12-01 | 2018-08-30 | Александр Александрович Бречко | Method for dynamic modeling of communication networks taking into account the mutual dependence of elements thereof |
RU2692423C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-06-24 | Наталья Владиславовна Львова | Method of simulating two-way effects when using conflicting control systems of common process resource |
RU2713329C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-02-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for structural adaptation of a communication system |
RU2815224C1 (en) * | 2022-09-12 | 2024-03-12 | Юрий Иванович Стародубцев | Method of ensuring stable functioning of complex technical system |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675762C1 (en) * | 2017-12-22 | 2018-12-24 | Ольга Александровна Баленко | Method of maximizing the degree of adequacy of model of the communication system |
-
2006
- 2006-12-06 RU RU2006143248/09A patent/RU2336566C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459370C2 (en) * | 2010-06-28 | 2012-08-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method to build secure communication system |
RU2447488C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Программные, Технические Средства И Системы" (Оао "Программпром") | Method and system for construction of technical object defective functioning model and machine-readable media |
WO2012057656A3 (en) * | 2010-10-26 | 2012-09-20 | Открытое Акционерное Общество "Программные, Технические Средства И Системы" (Оао "Программпром") | Method and system for constructing a fault model for a technical object |
RU2560803C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Аргон" (ОАО "НИИ "Аргон") | Method of intelligent analysis of assessment of resistance of infocommunication system to destructive impact of electromagnetic radiation |
RU2562767C1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет" | Method for adaptive improvement of adequacy of communication system model |
RU2625045C1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-07-11 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Method of modeling damage evaluation caused by network and computer attacks to virtual private networks |
RU2631970C1 (en) * | 2016-11-14 | 2017-09-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) | Modeling technique of management and communication processes in distributed territory |
RU2661539C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-07-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Automated simulation and testing device |
RU2665506C1 (en) * | 2017-12-01 | 2018-08-30 | Александр Александрович Бречко | Method for dynamic modeling of communication networks taking into account the mutual dependence of elements thereof |
RU2692423C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-06-24 | Наталья Владиславовна Львова | Method of simulating two-way effects when using conflicting control systems of common process resource |
RU2713329C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-02-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for structural adaptation of a communication system |
RU2815224C1 (en) * | 2022-09-12 | 2024-03-12 | Юрий Иванович Стародубцев | Method of ensuring stable functioning of complex technical system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006143248A (en) | 2008-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2336566C2 (en) | Method of modeling of processes of provision of technical readiness of communication networks in technical operation and system for its implementation | |
Zhao et al. | Competing failure analysis considering cascading functional dependence and random failure propagation time | |
Ahmad et al. | Formal reliability and failure analysis of ethernet based communication networks in a smart grid substation | |
CN113987724A (en) | Power grid risk identification method and system based on topology analysis | |
CN111935767B (en) | Network simulation system | |
Bhattacharyya et al. | A discrete event systems approach to network fault management: detection and diagnosis of faults | |
Tohidi et al. | A continuous‐time Markov chain model for redundancy allocation problem: An economic analysis | |
Gran | Assessment of programmable systems using Bayesian belief nets | |
Xing et al. | Competing failure analysis in IoT systems with cascading functional dependence | |
CN109858822A (en) | A kind of electric power in information society emerging system reliability estimation method based on stream association analysis | |
Pilch | Reliability evaluation of networks with imperfect and repairable links and nodes | |
Yongli et al. | Bayesian network based time-sequence simulation for power system reliability assessment | |
Kumar et al. | Model Based Verification of Safety-Critical Systems | |
CN113094975B (en) | Smart grid node vulnerability assessment method, smart grid node vulnerability assessment system, smart grid node vulnerability assessment device and storage medium | |
Yu et al. | A probabilistic approach for modelling the resilience of interdependent power and water infrastructure networks | |
Roy et al. | Identification of the K-most Vulnerable Entities in a Smart Grid System | |
CN113489011A (en) | Power system transient stability evaluation method and device, electronic equipment and storage medium | |
Wang | Assessing the Effects of Applying Different Simulation Models on Resilience Evaluation of Critical Infrastructure Systems | |
CN113255163A (en) | Distributed simulation technology-based associated infrastructure system modeling method and device | |
Iranpour et al. | A unified approach for reliability assessment of critical infrastructures using graph theory and entropy | |
JP3895700B2 (en) | Communication network failure frequency calculation method, communication network failure frequency calculation device, communication network failure frequency calculation program, and recording medium recording the program | |
König et al. | Probabilistic Relational Models for assessment of reliability of active distribution management systems | |
Michael et al. | Stochastic modelling of failure interaction: Markov model versus discrete event simulation | |
Shrestha et al. | Reliability and sensitivity analysis of imperfect coverage multi-state systems | |
Magoua et al. | Towards HLA-based Modeling of Interdependent Infrastructure Systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081207 |