4.3.2. Состав и взаимосвязь показателей качества обслуживания сетей связи специального назначения. Методология оценивания эффективности функционирования сетей связи

В сетях связи специального назначения качество обслуживания (связи) характеризуется свойствами своевременности, безопасности, достоверности. В свою очередь качество функционирования сетей связи специального назначения характеризуется свойствами пропускной способности, устойчивости, управляемости и др. Реализация мер, направленных на обеспечение качества обслуживания и качества функционирования определяют затраты на использование услуг специальной связи, а также на построение и эксплуатацию сетей связи специального назначения.

На основе свойств специальной связи и сетей связи специального назначения формируется иерархическая система показателей качества, состав и взаимосвязь которых представлены на рисунках 2.2, 2.3 [44–47].

Рис. 2.2. Состав системы показателей качества

Рис. 2.2. Состав системы показателей качества

При этом в соответствии с целевым предназначением по своевременной, безопасной и достоверной передаче сообщений формируется глобальная система показателей качества (ГСПК). Далее в общем процессе функционирования системы выделяются основной и вспомогательный подпроцессы. В качестве основного выступает процесс информационного обмена (ИО), который характеризуется своевременностью, безопасностью, достоверностью связи, а также затратами на предоставление услуг связи и обеспечение качества обслуживания [44–47]. В качестве вспомогательного подпроцесса, обеспечивающего информационный обмен, выступает процесс управления (У) связью, который, в свою очередь, характеризуется свойствами оперативности, непрерывности, устойчивости, безопасности, а также затратами на его организацию.

Для каждого из указанных выше подпроцессов разрабатывается иерархически связанная система показателей качества (СПК): процесса информационного обмена (связи), процесса управления, системы информационного обмена (СПК СИО) и системы управления (СПК СУ) (рис. 2.2, 2.3). Причем СПК СИО и СУ детализируют внутренние свойства системы связи (управления) пропускную способность, устойчивость (надёжность, живучесть, помехоустойчивость) и являются материальной основой процессов информационного обмена и управления [45, 46]. Представленная иерархическая СПК (рис. 2.2, 2.3) позволяет агрегировано рассматривать особенности функционирования каждой из подсистем и их вклад в общую эффективность функционирования.

Для количественной характеристики свойств качества услуг специальной связи вводятся соответствующие показатели. В соответствии с этим ГСПК включает векторные показатели качества, характеризующие оценку наиболее существенных свойств процесса информационного обмена и управления , а также системы информационного обмена и системы управления [45, 46]:

. (2.5)

Здесь , – среднее время и вероятность своевременной доставки (ВСД) сообщений;

– достоверность передачи сообщений;

– показатель, характеризующий выполнение требований информационной безопасности в течение заданного времени;

– вектор затрат ресурсов на доставку сообщений (использование услуг связи).

При этом составляющие (2.5) СПК имеют следующий вид.

а) СПК процессов информационного обмена:

, (2.6)

где – приоритет сообщений (данных), назначаемый по классам качества (видам) услуг и категориям пользователей, включая сообщения (данные) подсистем управления и обеспечения информационной безопасности и др.;

, – среднее время и вероятность своевременной доставки сообщений (данных) различных приоритетов в нормальных условиях функционирования;

– достоверность информационного обмена (по видам услуг);

– показатель, характеризующий выполнение требований информационной безопасности при обеспечении ИО (по видам услуг);

– вектор затрат ресурсов на обеспечение информационного обмена.

б) СПК процессов управления:

, (2.7)

где – средняя длительность цикла управления параметрами сети связи (измеряется от момента возникновения управляющего сообщения до момента изменения состояния сети), осуществляемого при нарушении нормального режима её функционирования (определяет оперативность, непрерывность и устойчивость управления);

– ВСД сообщений управления;

– показатель, характеризующий выполнение требований информационной безопасности при обеспечении управления;

– вектор затрат ресурсов на обеспечение управления.

в) СПК систем информационного обмена и управления:

, (2.8)

, (2.9)

где и – вектор пропускных способностей (производительности) элементов СИО и СУ;

и – вектор показателей устойчивости (надёжности, живучести, помехоустойчивости) элементов СИО и СУ;

и – вектор затрат ресурсов на построение и эксплуатацию систем связи и управления.

Согласно введенных систем показателей качества (рис. 2.2, 2.3, (2.5)–(2.9)), показатели своевременности ИО (2.6) являются ведущими и зависят от совокупности внутренних свойств сети связи. Количественной мерой, характеризующей свойство своевременности ИО, являются показатели среднего времени ожидания обслуживания, среднего времени доставки сообщения, ВСД сообщений и др. При этом ВСД сообщений является комплексным показателем (целевой функцией), зависящим от совокупности внутренних свойств сети связи (рис. 2.3) и определяемым в соответствии с вероятностным критерием:

(2.10)

где – среднее время доставки сообщений r-го приоритета; – требуемое (нормативное) время доставки сообщения r-го приоритета; – требуемое (нормативное) значение ВСД сообщений r-го приоритета.

Выбор вероятностного подхода к формулировке целевой функции процессов функционирования сетей связи (2.10) обусловлен рядом причин. Во-первых, изменения показателей качества функционирования сетей связи носят, в основном, вероятностный характер. Во-вторых, при использовании вероятностного подхода к формулировке целевой функции вопросы нормализации и свертки компонент СПК (рис. 2.3) решаются автоматически [44–47] на основе получения совместной вероятности выполнения требований к качеству функционирования сетей связи. В-третьих, обеспечивается гибкость и чувствительность к изменению отдельных показателей.

ВСД сообщений различных приоритетов может рассчитываться как для конкретных информационных направлений связи (ИНС) и трактов связи – , так и в среднем за сеть:

, , , (2.11)

где – вероятность попадания сообщения r-го приоритета в i-й тракт связи.

При этом среднесетевая ВСД сообщений может использоваться для решения следующих задач проектирования:

  • оптимизации построения сети связи – критерий оптимальности: ;
  • сравнения различных вариантов построения сетей связи – критерий сравнения: ;
  • оценки пригодности сети связи для выполнения задач по предназначению в заданных условиях функционирования – критерий пригодности: .

При этом согласно руководящего документа РД 107.15.2107–89, регламентирующего оценку технического уровня функционирования информационно-телекоммуникационных систем (по критерию пригодности) на основе расчёта обобщённых показателей, в качестве рекомендуемой шкалы оценки допустимых значений обобщённых вероятностных показателей принимается:

  • – минимально допустимое значение, при качество функционирования неудовлетворительное, следовательно, используемые технологии неэффективны и требуется модернизация;
  • при , , обеспечивается, соответственно, среднее/высокое/высшее качество функционирования.

В соответствии с (2.6) другим важным свойством сетей связи специального назначения является достоверность связи. Для оценки достоверности используют коэффициенты, отражающие частоту событий, заключающихся в нарушении соответствия между передаваемыми и принимаемыми данными. В пределе эти коэффициенты, согласно закону больших чисел, сходятся к вероятностям соответствующих событий. Достоверность может оцениваться с помощью следующих показателей:

– вероятность события, состоящего в полном совпадении принятых данных с переданными (правильный приём);

– вероятность события, состоящего в том, что принятые данные отличаются от переданных (ошибка);

– вероятность события, состоящего в том, что переданные данные не приняты пользователем (неприём);

– вероятность события, состоящего в том, что пользователю выданы не передававшиеся данные (ложное выделение).

Обычно при задании требований по достоверности нормировке подлежат и . Значения этих вероятностей находятся в пределах от до .

В результате достоверность связи определяется вероятностным критерием:

, , (2.12)

где – допустимая вероятность ошибок для сообщений r-го приоритета.

Требуемая достоверность связи на реальных каналах передачи обеспечивается применяемыми телекоммуникационными протоколами. При этом качество каналов передачи нормируется на основе показателей ошибок, дрожания, дрейфа фазы и др. (рекомендации МСЭ-Т G.820-G.823, M.2100, приказ Минсвязи России № 92 от 10.08.96 г.) В результате обеспечение достоверности передачи сообщений приводит к возрастанию дополнительной служебной нагрузки на сеть связи (снижению её эффективной пропускной способности), что должно учитываться при моделировании процессов функционирования сети связи и расчёте показателей своевременности (рис. 2.3).

Действительно, так протокол Х.25 ориентирован на применение на каналах связи невысокого качества. В соответствии с этим реализуется поузловая передача с исправлением ошибок. Не учитывать дополнительно возникающие задержки передачи данных, особенно, на каналах связи с невысокой пропускной способностью и невысоким качеством не представляется возможным.

При использовании высококачественных цифровых каналов применение избыточного протокола Х.25 не эффективно. В соответствии с этим в современных протоколах (FR, TCP/IP и др.) сокращена избыточность, а обеспечение достоверности возлагается на протоколы верхних уровней (транспортный протокол). В результате дополнительными расходами на пакетную передачу и обеспечение требуемой достоверности при дальнейших расчётах в большинстве случаев можно пренебречь.

Вопросы безопасности обслуживания, решаемые в сетях связи общего назначения (п. 2.3.1, рис. 2.1), и безопасности связи сетей связи специального назначения (п. 2.3.2, рис. 2.3) в общем случае с учётом современных взглядов составляют проблему информационной безопасности [48]. При этом под информационной безопасностью сети понимается её свойство сохранять неизменными характеристики информационной безопасности – конфиденциальность, целостность, доступность и подотчетность информационной сферы, включающей совокупность информационных ресурсов и информационной инфраструктуры, в условиях возможных воздействий нарушителя.

В результате можно сделать вывод, что с учётом сформированных СПК (рис. 2.2, 2.3) целевая функция функционирования сетей связи различного назначения (2.10) определяется на основе своевременной и достоверной передачи информации пользователей при обеспечении требований информационной безопасности.

Основы теории мобильной и беспроводной связи


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.