Международный конгресс «ДОВЕРИЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ В ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ»

Тезисы  доклада: «ПОВЫШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫМИ СЕТЯМИ»

Докладчик: Беркман Любовь Наумовна, д.т.н., зав. Кафедрой телекоммуникационных сетей Государственного университета информационно-коммуникационных технологий, Украина, г. Киев

Доклад посвящен анализу и разработке современных систем управления разнородными телекоммуникационными сетями и методам повышения показателей качества таких систем. Предлагается сравнительный анализ методов построения систем управления (СУ) телекоммуникационными сетями, входящими в глобальную информационную инфраструктуру, которая внедряется на сетях связи Украины.

Разработана структура системы управления услугами в интеллектуальной сети (ИС). Информационное взаимодействие базируется на объектно-ориентированном подходе «Менеджер» - «Агент» - «Объект». Эта структура позволяет управлять ИС с широким спектром услуг и удовлетворить различные требования пользователей.

Предложены методы оптимального проектирования систем управления на основе многокритериальной оптимизации с применением векторного синтеза.

Произведен выбор основных критериев, оказывающих наибольшее влияние на качество системы управления телекоммуникационными сетями Украины, таких как: количество управляющей информации, обеспечивающее необходимую точность параметров управляемой сети; достоверность управляющей информации; время задержки и т.д. Перечисленные выше критерии являются противоречивыми. В докладе предложен метод объединения противоречивых критериев и получения соответствующего результирующего обобщенного критерия. Предложенные методы многокритериальной оптимизации систем управления телекоммуникационными сетями позволяют повысить показатели качества СУ сетями связи Украины.

Разработаны методы определения минимального количества информации, обеспечивающего системе как свойство адаптивности к медленным прогнозируемым возмущениям, так и инвариантности к случайным факторам. Разработанный информационно-энтропийный метод определения количества информации позволяет обеспечить необходимую точность параметров управляемой сети. Информационно-энтропийный метод является универсальным, пригодным для гетерогенных телекоммуникационных сетей. Предложенный метод расчета реализован с использованием оценки параметров реальной СУ.

Предложены методы построения эффективного цифрового канала для передачи управляющей информации на базе многопозиционных многочастотных сигналов с ортогональным разделением каналов, которые реализуют оптимальный прием по критерию максимума апостериорной вероятности для различных систем сигналов. Разработаны конкретные алгоритмы когерентной обработки эффективных систем различных многопозиционных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией, которые ориентированы на цифровые методы реализации. Отличие определяемых алгоритмов оптимального приема от известных ранее, состоит в наличии возможности реализации системы передачи для широкого класса эффективных по эквивалентности многопозиционных сигналов.

Получили дальнейшее развитие методика и алгоритм расчета, помехоустойчивости системы передачи управляющий информации при заданном отношении сигнал/шум на входе демодулятора, с помощью которой рассчитаны характеристики помехоустойчивости системы передачи для различных систем многопозиционных сигналов.

Предложены методы использования различных помехоустойчивых кодов для исправления пакетов ошибок.

Приведен алгоритм одного из важнейших параметров СУ задержки управляющей информации. Для эффективного уменьшения задержки необходимо: при увеличении интенсивности появления требований - увеличивать производительность коммутационных узлов, а не количество обслуживающего оборудования. Структуру сети нужно выбрать таким образом, чтобы при заданной интенсивности и производительности было как можно меньше транзитных узлов.

Разработан метод минимизации задержки управляющей информации для систем управления с различными структурами на основании теории массового обслуживания. Это позволяет получить значительный экономический эффект, что существенно для телекоммуникационных сетей Украины. Данные методы расчета задержки управляющей информации позволяют эффективно выбрать структуру системы управления, учитывая задержку при заданной интенсивности команд управления и приемлемой стоимости.

Предложенные методы широко внедряются в системы управления современными телекоммуникационными сетями Украины и используют новейшие технологические решения. Это позволяет на основании традиционного оборудования осуществлять более эффективное, экономичное и совершенное управление.

Полученные результаты позволяют реализовать оптимальный синтез системы управления телекоммуникационными сетями Украины. Они применяются в научно-исследовательской работе, проведённой в разработках научно-аналитического центра (НАЦ-Телеком) и научно-инженерного центра линейно-кабельных сооружений (НИЦ ЛКС) Государственного университета информационно-коммуникационных технологий (ГУ ИКТ).

Теоретические и практические положения работы используются в учебном процессе ГУ ИТК.

 

Рисунок 1. Структурная схема управления интеллектуальной надстройкой

 

Для каждого критерия Q₁(x), Q₂(x),..., Q_s(x) найден вектор x=(x₁, x₂, ..., х_n), обеспечивающий минимальное (максимальное) значение критерия оптимальности:

,

при условии, которое определяет решение системы неравенств:

Субъективную     результирующую     целевую     функцию     целесообразно представить в виде:

К_P = С₁K₁, + С₂К_г + C₃ К₃ + С₄К_{4 ;}    

 

 К_i = К’_i /К_{i0 ;}                                                                                 (1)

.

 

 

Система управления будет оптимальной при условии:

K_p =  f_p (K₁, …, K_i, ... K_m0 )                                                                                    (2)

K_i1 K_im ,  .

Минимаксный критерий представим как:

E_D =  f_p (K₁, …, K_i, ... K_m0 ),                                                                                    (3)

тогда целевая функция имеет вид:

f_p [C₁K₁; C₂K₂; C₃K₃; C₄ f(K₃)] = min [;;;],                                 (4)

 

где ,

Обобщенный критерий оптимальности определяется выражением

f_p = min (;_;;),

где  _.

Энтропией  непрерывного   распределения  вероятностей   переменных х₁, х₂, ...х_n  принято величину:

где  - плотность вероятностей.

Приращение (уменьшение) энтропии определяется как

 H(t)-H(t-i) =,

 

Рисунок 2. Структура комбинированной системы управления

где  - среднеквадратическое отклонение параметров сети в момент времени t ;

 - среднеквадратическое отклонение параметров сети в момент времени t-1 .

Рисунок 2. Структура комбинированной системы управления

 

 

Необходимое количество информации :

,

 

где  - среднеквадратическое отклонение контролируемых параметров информационной сети от необходимых значений;

 - среднеквадратическая допустимая ошибка контролируемых параметров информационной сети от необходимых значений; ;

К – коэффициент, который зависит от типа использования канала связи.

В конце тактового интервала и на выходе каждой пары корреляционных фильтров формируются два значения корреляционных интервалов (X_0n,Y_0n) - проекций вектора сигнала, принятого на тактовом интервале п на опорном колебании:

 

Для сигналов, представленных в виде проекций на опорные гармоники, алгоритм принимает следующий вид:

где X_j и Y_j – проекции всех сигналов созвездия на опорные гармоники.

Используя значение сигнала , в пользу которого демодулятором было принято решение на предыдущем тактовом интервале, рассчитываются проекции сигнала X_j и Y_j согласно выражения:

n=1;

 

n¹1

 

 

где a_j – амплитуды вариантов сигналов созвездия;

 - разница фаз между образцами приведенного сигнала и сигнала, в пользу которого демодулятором было принято решение на тактовом интервале n-1.

Формируем усреднённые проекции X_j и Y_j всех других сигналов созвездия:

 

 

 

где a₁ – амплитуда первого варианта сигнала (пилот-сигнала).

Средняя задержка вызова в системе:

Применяя теорему Литтла, находим среднее число требований в системе:

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Зависимость задержки информации от интенсивности вызовов

Рисунок 3.Зависимость задержки информации от
производительности узла коммутации

Рисунок 4. Зависимость стоимости от задержки.