автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Методика оценки оперативности управления телекоммуникационной сетью ОАО "РЖД" в нестационарных условиях

005537665

На правах

Вандич Алексей Павлович

Методика оценки оперативности управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в нестационарных условиях

05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2013

005537665

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения».

Научный руководитель: доктор военных наук, профессор,

Привалов Андрей Андреевич

Официальные оппоненты: Верхова Галина Викторовна,

доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, заведующая кафедрой автоматизации предприятий связи

Куделя Виктор Николаевич, доктор технических наук, доцент, ЗАО "Институт сетевых технологий", главный научный сотрудник

Ведущая организация ФГУП Ленинградское отделение Центрального научно-исследовательского института связи, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 04 декабря 2013 года в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», 193232, Санкт-Петербург, пр. Большевиков, д. 22, ауд. 554.

С' диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного бюджетного учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, д. 65.

Автореферат разослан 01 ноября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.т.н., доцент

В.Х. Харитонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 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., КурносоваВ. И., Боговика А. В., Гребешкова А. Ю. и др. Общие подходы к анализу функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) ТКС были описаны в работах ГольдштейнаБ. 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:

1. Проведен анализ условий функционирования ТКС ОАО «РЖД».

2. 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.

3. Разработан подход к учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД».

4. Разработана методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

5. Разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД».

6. 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:

1. 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.

2. 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.

3. 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».

4. 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».

5. 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 МаЛсас!; 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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

1. Комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

2. Методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

3. 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); И-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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражено обоснование актуальности темы, формулировка цели и задач исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, а также содержание и методы выполнения работы.

В первой главе диссертации приведен детальный анализ предметной области управления ТКС ОАО «РЖД».

Основные положения Концепции информатизации ОАО «РЖД» реализуются в созданной комплексной АСУЖТ, цели и задачи разработки и внедрения которой состоят в совершенствовании управления железнодорожным транспортом. ТКС ОАО «РЖД» составляет основу технических средств передачи данных, являющихся частью обеспечивающей подсистемы АСУЖТ. ТКС ОАО «РЖД» построена по модульному принципу на основе интерфейсов, соответствующих международным стандартам. Качество функционирования ТКС ОАО «РЖД» регулируется единой системой мониторинга и администрирования (ЕСМА), созданной и развернутой в ОАО «РЖД» в 2006 году и входящей в состав СУССТС. Задачами СУССТС являются обеспечение функционирования ТКС ОАО «РЖД» на протяжении всего жизненного цикла. Для обеспечения централизации управления и технической эксплуатации ТКС ОАО «РЖД» структура СУССТС соответствует организационной структуре, в состав которой входят центральные и региональные органы управления. Вертикаль управления ОАО «РЖД» включает центры управления сетью (ЦУС), центры; технического управления (ЦТУ) и центры технического обслуживания (ЦТО). Процессный подход к системе эксплуатации сети связи ОАО «РЖД» предполагает разбиение деятельности вертикали управления на взаимосвязанные процессы, которые определены согласно библиотеке ШЬЛТвМ. Организационная структура СУССТС базируется на функциональной иерархической структуре телекоммуникационной сети управления ТМИ. Для управления объектами в СУССТС в рамках ТМИ принята архитектура «менеджер — агент». Для интеграции в рамках единой платформы сетевого управления при создании СУССТС используется общая архитектура брокера объектных запросов СОКВА. ЕСМА, как основной элемент СУССТС, представляет собой территориально-распределенную иерархическую автоматизированную систему, предназначенную для обеспечения эффективного мониторинга параметров функционирования и интегрированного управления ресурсами ТКС ОАО «РЖД». При этом ЕСМА является как подсистемой ТКС ОАО «РЖД», так и подсистемой АСУЖТ. АСУЖТ оказывает воздействие на ТКС ОАО

«РЖД» путем создания на ее входе потока информации, связанной с запросами по оказанию услуг служб электросвязи. Однако на качество функционирования ТКС ОАО «РЖД» оказывают влияние и внешние условия ее функционирования (рис. 1). Они определяются особенностями реализуемого перевозочного процесса и являются общими и для ТКС ОАО «РЖД», и для АСУЖТ. Соответствующие условия связаны в основном с чрезвычайными происшествиями при осуществлении перевозочного процесса, приводящими к нештатному режиму работы АСУЖТ и ТКС ОАО «РЖД». Анализ чрезвычайных происшествий, произошедших в ОАО «РЖД» за последние несколько лет (подрыв поезда «Невский Экспресс» в 2007 г. и 2009 г. и др.), показывает, что в нештатной ситуации ТКС ОАО «РЖД» зачастую не обеспечивает предоставление услуг служб электросвязи заданного качества для функционирования АСУЖТ. В рамках проведенного анализа выявлено противоречие, состоящее в несоответствии существующей системы управления ТКС ОАО «РЖД» требованиям, определяющим восстановление работоспособного состояния ТКС ОАО «РЖД» в чрезвычайных ситуациях для удовлетворения запросов перевозочного процесса в услугах служб связи.

Рисунок 1 - Внешние условия функционирования ТКС ОАО «РЖД»

Во второй главе разработана комплексная модель процесса функционирования АСУ ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, соответствующая известным регламентным алгоритмам работы ЦУС, ЦТУ и ЦТО ОАО «РЖД». Первый алгоритм характеризует процесс «Управление инцидентами» и реализует функции технической помощи, направленной на быстрое восстановление работоспособности ТКС путем устранения неполадок, возникающих в инфраструктуре. Задача процесса управления инцидентами - свести к минимуму случаи прерывания обслуживания. При этом под инцидентом понимается событие ЕСМА, отличающееся от нормального функционирования оборудования или систем, а также стандартных операций по представлению ресурсов или услуг, которое может привести или привело к понижению качества ресурса или услуги. При построении математических моделей

процессов функционирования ЕСМА использовался именно этот алгоритм, так как он является центральным при выборе и реализации мер по разрешению возникающих инцидентов.

В соответствии с выбранным алгоритмом, первоначальный поток входной информации о состоянии ТКС ОАО «РЖД» поступает на вход модуля управления инцидентами и проблемами. Регистрация событий персоналом осуществляется путем создания и заполнения листа регистрации. Лист регистрации представляет собой электронную форму установленного образца, содержащую набор полей, необходимых для заполнения. Входной поток событий подлежит сортировке оператором, который определяет, к какому классу событий относится вновь поступившее событие. После сортировки реализуется этап классификации инцидента. Классификация предполагает описание инцидента в конкретных измеряемых величинах, определение круга лиц, причастных к инциденту, организацию корректирующих действий для устранения инцидента, а также выяснение причин инцидента. Далее происходит переход к этапу работы с инцидентом, и осуществляются мероприятия по устранению неисправности и отказа (реализация постоянных корректирующих мер) или устранению отказа (реализация обходного решения). На этапах окончания работы с инцидентом, проверки и закрытия листа регистрации вводится соответствующая итоговая информация в лист регистрации, производится обучение дежурной смены, осуществляется контроль правильности выполненных работ по устранению инцидента, анализ произошедшего инцидента на наличие корневых проблем и другие операции. Упрощенная структурная схема разрабатываемой модели процесса функционирования АСУ ТКС ОАО «РЖД» приведена на рисунке 2. При моделировании использовался метод топологического преобразования стохастических сетей. В качестве исходных данных при моделировании использовались результаты статистических исследований о работе операторов по реализации отдельных процедур (на уровне средних значений). Стохастические сети процессов функционирования ЕСМА показаны на рисунках 3-5. Отдельные процедуры процессов сортировки и классификации событий, работы с инцидентом и окончания работ по устранению инцидента в ЕСМА реализуются за случайное время с известными функциями распределения, учитываемыми на стохастических сетях их преобразованиями Лапласа.

Для получения эквивалентных функций, характеризующих указанные процессы, использовалось топологическое уравнение Мейсона с последующим разложением эквивалентной функции в ряд вычетов на основе теоремы Хевисайда. Общий вид расчетных соотношений при определении вероятностно-временных характеристик:

т; =]*•/,(/)*; окф-тк)2-/Утл 1)

м ,=1 1р} С^) о о

где /ДО, Тк, Д - плотность распределения вероятностей, математическое ожидание

и дисперсия случайной величины, характеризующей длительность реализации к-го

процесса, соответственно.

Рисунок 2 - Схема разрабатываемой модели

*)0-

Ь(э)

1(5)

Рцткр Х(Э)

•->ю-

ок

40—40-

Р«» 1-Р*

мо

v(s)

ч>%>

о

Г(5)

40

Рисунок 3 - Стохастическая сеть процесса сортировки и классификации событий в ЕСМА

-ок

ок

-ОК

о-р»

ОМ

-ок

ЛИ

Рисунок 4 - Стохастическая сеть процесса работы с инцидентом,в ЕСМА

4Л>

р,

О^О

Рисунок 5 - Стохастическая сеть процесса окончания работ по устранению инцидента в ЕСМА

Параметры процесса ожидания заявкой обслуживания Т4, D4 определяются по известным соотношениям для дисциплины обслуживания «head-of-line» и пуассоновского потока заявок первого приоритета. Показано, что параметры входящего потока событий в ЕСМА определяются запросами в АСУЖТ пользователей о снижении качества предоставляемых услуг и данными, получаемыми от системы мониторинга об отказах сетевых элементов.

В результате применения метода четырехмоментной аппроксимации с использованием номограммы Пирсона для определения функции распределения случайной величины на практике было установлено, что для абсолютного большинства случаев итоговая функция распределения времени реализации процесса управления ТКС ОАО «РЖД» в ЕСМА достаточно точно описывается неполной гамма-функцией:

J Г{а) W

Параметры масштаба /л и формы а определяются по формулам:

Т Т^ 4 4

^ = а = 7Г; А: = 2Ж (3)

а функция распределения времени реализации процесса управления сетью:

G{t)J\mdt. (4)

о

Семейство функций распределения G{t) длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» при различных значениях интенсивности потока сообщений Я приведено на рисунке 6. Анализ результатов моделирования показывает, что на время реализации цикла управления ТКС ОАО «РЖД» существенное влияние оказывают такие параметры, как длительность устранения отказа эксплуатационным подразделением, длительность сбора данных об инциденте и организации корректирующих действий, длительность выполнения эскалации и интенсивность потока обращений. Эскалация предполагает обращение операторов ЕСМА на верхний уровень управления (ЦУС) при возникновении задач, которые не могут быть решены ими самостоятельно. Особенностями функционирования ЕСМА, наиболее влияющими на длительность цикла управления ТКС ОАО «РЖД», являются использование обратной связи в результате эскалации, предполагающей возвращение на предыдущий шаг устранения инцидента, а также низкая живучесть системы управления ТКС из-за отсутствия независимой от управляемой ТКС, специально выделенной для ЕСМА сети передачи данных.

0.75 0.5 0.25 0

0(1)

"7й

Л1=9-Ю~31/час Л2 = 6-10'}1 /час ЛЗ = 4,8 -10"31/ час

Л4 = 1,8 -Ю"3!/ час

Щ1=145,9час

Щ2=79,8час

щЗ=62,2час

Ш4=35,6час 1(чао)

С

3

Ввод исходных данныхX/,

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 Рисунок 6 - Семейство функций распределения времени реализации цикла управления ТКС ОАО «РЖД»

В третьей главе разработана методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

Предлагаемая методика направлена на установление соответствия вероятностно-временных характеристик случайной величины, характеризующей

длительность цикла управления ТКС ОАО «РЖД», требуемым значениям. Блок-схема методики показана на рисунке 7. Исходные данные по методике определяются в соответствии с разработанной комплексной моделью процесса функционирования АСУ ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях. В качестве показателей оценки выбраны средняя длительность цикла управления ТКС ОАО «РЖД» Гер и вероятность того, что длительность цикла управления не превосходит требуемого значения

Д'<й')) = оС( 0),

где С(1) определяется выражением (4).

Требуемое (критериальное)

значение длительности цикла управления ТКС /,,(() определяется выражением: V

Расчет Тер, / в.э(0, Изменение значений

ЯКГМО) исходных данных

Нет

^^ Тер < 1 в.з(0 езй) > 0,95 Анализ результатов расчета

конец

Рисунок 7 - Порядок расчета по методике оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях

КС)

3 1-/ГД0 9

V

--, при

9

-<Т

■Кт(/),/>0,

(5)

где Тсреда.з - требуемое время предоставления и реализации услуги служб электросвязи; V - объем информации, передаваемой по каналам ТКС при использовании услуги у-го вида; & - скорость передачи информации; АГг(г) -коэффициент готовности оборудования ТКС.

Критерии оценки длительности цикла управления представлены в виде совокупности логических условий:

Гер < UO; Pit < КМ) > Р^. = 0,95. (6)

Также в третьей главе разработан подход к учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД». Предполагая, что потоки событий, порождающих отказы телекоммуникационного оборудования, являются независимыми, на основании теории импульсных потоков была определена зависимость коэффициента готовности ТКС ОАО «РЖД» от времени функционирования ТКС в нестационарных условиях (рис. 8). Вероятность Pi(t) нарушения работоспособности элементов ТКС ОАО «РЖД» при i-ом воздействии определяется выражением:

P,{$) = \W(t)dt =

О, t </,;

1_е-<м'>, с, <t<tj,

1 - e"°<w,)'

(7)

е , t>t2.

где а - интенсивность отказов элементов ТКС, <1 - интенсивность восстановления работоспособности ТКС, - прогнозируемый интервал оказания воздействия ¡-

го вида на ТКС.

Р(0

______

/ \

/ \

\

\

ч

t (мин.)

30 40 50 60

70 80

t (мин.)

30 40 50 60

70 80

50 40 30 20 10 0

■

.......L ;(

.....""";"" -— /

t (мин.)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 Рисунок 8 - Определение коэффициента готовности ТКС как функции времени

С

I

/ Подготовка исходных / данныхXI, АХ,,

Вероятность нарушения работоспособности элементов ПСС ОАО «РЖД» при п воздействиях определяется выражением:

А коэффициент готовности ТКС: АГГ(/) = 1 - Р(г).

Указанный подход позволяет учитывать влияние условий функционирования ТКС на требуемое значение длительности ее восстановления. Произведенные в соответствии с методикой расчеты показывают, что существующий порядок функционирования ЕСМА удовлетворяет требованиям в отсутствии деструктивных воздействий, когда значение коэффициента готовности ТКС более 0,95. При изменении условий функционирования ТКС ОАО «РЖД» и снижении Кг(/) до 0,6 ЕСМА не справляется со своевременным управлением восстановлением работоспособности сети.

В четвертой главе разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования АСУ ТКС ОАО «РЖД» и научно-обоснованные

рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях. Методика позволяет

проанализировать влияние параметров цикла управления ПСС ОАО «РЖД» на его длительность. Последовательность анализа результатов моделирования показана на рисунке 9. Исходными данными методики являются данные, используемые при моделировании, а также функция распределения

длительности цикла

управления ТКС ОАО «РЖД». Методика ориентирована на вычисление значений

требуемых приращений

показателя оперативности для достижения заданного порога оперативности. В качестве

Расчет <2((= Тз)

Изменение значений

корректирование исходных данных

/Подготовка предложений по совершенствованию функционирования ЕСМА

I

Формирование {&Q}y и ранжирование х.

3

Ранжирование Xj по времени, необходимому для их изменения

Определение

подмножества -

регулируемых параметров

Рисунок 9-Блок-схема алгоритма по сокращению длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД»

показателя оперативности выступает приращение ЛСКТ,) значений вероятности реализации цикла управления ТКС ОАО «РЖД» за время не более заданного Т3, а критерием является максимум приращения ЛСКТ3). Задача поиска максимальных степеней зависимости значений вероятности реализации цикла управления ТКС ОАО «РЖД» за время не более заданного от значений и диапазонов изменений параметров, выступающих в качестве исходных данных при моделировании, решается градиентным методом Гаусса-Зейделя. Для определения значения А()($,а. находятся частные производные функции <2(1,х<) по каждому из параметров х,-, изменяющихся в некоторых пределах Ах^:

(9)

При расчетах по формуле (9) значения параметров, имеющих отличный от г номер, фиксируются на уровне начального значения Ху„. Результатом расчетов являются семейства функций приращений обобщенного показателя оперативности (рис. 10). По полученной зависимости можно определить, что наибольший прирост оперативности обеспечивает А С>(1Л)Х|

сокращение длительности

устранения отказа эксплуатационным подразделением, длительности работы с листом регистрации и длительности выполнения эскалации. Соответствующие рекомендации связаны с полученной последовательностью организационно-технических мероприятий. Разработанные рекомендации

включают: применение системы 0 _________==} 1 (час.)

поддержки принятия решений (СППР) при работе операторов АСУ ТКС ОАО «РЖД» с возникающими событиями на сети; предложения по автоматизации процесса работы оператора ЕСМА с событиями, возникающими в ТКС ОАО «РЖД»; обоснование использования различных механизмов резервирования оборудования в зависимости от прогнозируемых условий функционирования ТКС ОАО «РЖД»; рекомендации по повышению эффективности работы обслуживающего персонала АСУ ТКС ОАО «РЖД» и совершенствованию процесса эксплуатации ТКС ОАО «РЖД». На рисунках 11-15 показаны функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» при существующем порядке работы ЕСМА и в случае реализации разработанных рекомендаций, повышающих оперативность функционирования ЕСМА в среднем на 30-40 %.

0 5 10 15 20

Рисунок 10 - Семейство функций приращений обобщенного показателя оперативности

Рисунок 11 — Изменение функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» при применении СППР в ЕСМА

Рисунок 12 - Изменение функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО при автоматизации процесса работы с листом регистрации в ЕСМА

0(1)

0.75 0.5 0.23

1V —-

1/ 1

г

О 8 16 24 32 40 48 56 64 72

ОД

Щ1 = 33,80 час. щ2 = 8,85 час.

I (час.)

0.75 0.5 0.25 0

— У \ 1 г'" :..........-

!

1

ид1 = 33,80 час. Ьд2 " 9,63 час.

1 (час.)

О 8 16 24 32 40

а) б)

Рисунок 13 - Изменение функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО при применении нагруженного постоянного резерва (а) и ненагруженного скользящего резерва замещением (б) сетевых элементов и каналов ТКС ОАО «РЖД»

ом

2

1

/

/

о<0

Щ1= 33,80 час. 1ц2 = 12,05 час.

I (час.)

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72

2„ 1

У

! 1

Ш1 = 33,80 час. Ш2 = 27,87 час.

I (час.)

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72

Рисунок 14 - Изменение функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО при повышении эффективности работы обслуживающего персонала

Рисунок 15 - Изменение функции распределения длительности цикла управления ТКС ОАО при совершенствовании процесса эксплуатации ТКС ОАО «РЖД»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе проведенного системного анализа условий функционирования телекоммуникационной сети ОАО «РЖД» были выявлены существующие противоречия в организации управления ею в нестационарных условиях, состоящие в несоответствии существующей системы управления сетью связи требованиям, определяющим восстановление ее работоспособного состояния в чрезвычайных ситуациях для удовлетворения запросов перевозочного процесса в услугах служб связи.

2. Разработана комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления телекоммуникационной ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, позволяющая определять вероятностно-временные

характеристики цикла управления сетью.

3. Разработан подход к моделированию и учету нестационарных условий функционирования телекоммуникационной сети ОАО «РЖД», позволяющий формировать требования по длительности цикла управления сетью в соответствии с условиями, в которых функционирует сеть, и требования по качеству предоставляемых услуг и эффективности информационного обмена.

4. Разработана методика оценки длительности цикла управления телекоммуникационной сети ОАО «РЖД», позволяющая определять соответствие длительности цикла управления сетью установленным требованиям, обусловленным временем восстановления работоспособного состояния сети.

5. Разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД», позволяющая конкретизировать направления совершенствования единой системы мониторинга и администрирования.

6. Разработаны рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на телекоммуникационную сеть ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, повышающие оперативность сетевого управления в среднем на 30-40 %.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вандич, А. П. Модель процесса «короткой» передачи в радиолиниях «Пульсар» в условиях случайных помех / А.А.Привалов, А. Е. Красковский, А. П. Вандич // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2011. - № 2 (27). - С. 132-136. [Входит в перечень ВАК].

2. Вандич, А. П. Модель процесса «длинной» передачи в радиолиниях «Пульсар» в условиях случайных помех / А.А.Привалов, А. Е. Красковский, А. П. Вандич // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2011. - № 2 (27). - С. 137-145. [Входит в перечень ВАК].

3. Вандич, А. П. Моделирование процесса работы в ЕСМА / А. А. Привалов, А. П. Вандич // Автоматика, связь, информатика. - 2012. - № 6. - С. 24-26. [Входит в перечень ВАК].

4. Вандич, А. П. Подход к учету нестационарности условий функционирования телекоммуникационной сети ОАО «РЖД» / А.А.Привалов, А. П. Вандич // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2013. - №3 (36). - С. 55-61. [Входит в перечень ВАК].

5. Вандич, А. П. Алгоритм оценки обстановки по связи в автоматизированных системах управления связью телекоммуникационных сетей / А. П. Вандич, А. А. Привалов, Ф. Ф. Сиротенко // Труды 65-ой научно-технической конференции, поев. Дню радио. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010.-С. 188-189.

6. Вандич, А. П. Проблемы управления единой системой мониторинга и администрирования ОАО «Российские железные дороги»/ А. А Привалов, А. П. Вандич // Труды 66-ой научно-технической конференции, поев. Дню радио. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. - С. 225-226.

7. Вандич, А. П. Моделирование процесса управления в единой системе мониторинга и администрирования связи ОАО «РЖД»/ А. А. Привалов, А. П. Вандич, Е. В. Опарин // Сборник материалов IV Международного конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов». - СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2011.-С. 130-133.

8. Вандич, А. П. Применение механизмов частотно-временной синхронизации в пакетно-ориентированных распределённых телекоммуникационных системах/ А. К. Канаев, А. П. Вандич, Е. В. Опарин // Сборник материалов IV Международного конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов». - СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2011. - С. 143-148.

9. Вандич, А. П. Математическая модель процесса окончания работ по устранению инцидента в единой системе мониторинга и администрирования связи ОАО «РЖД»/ А. А. Привалов, А. П. Вандич // Сборник материалов второй международной научно-практической конференции «Интеллектуальные системы на транспорте 2012». - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 232-237.

10. Вандич, А. П. Об оценке оперативности управления телекоммуникационными сетями ОАО «РЖД» / А. А. Привалов, А. П. Вандич // Труды 67-ой научно-технической конференции, поев. Дню радио. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. - С. 139-140.

И. Вандич, А.П. Определение длительности цикла управления в Единой системе мониторинга и администрирования ОАО «РЖД» при обработке одиночной заявки [Электронный ресурс] / А. А. Привалов, А. П. Вандич // Бюллетень результатов научных исследований: электронный научный журнал. - 2012. -№ 3 (2). - С. 98-105.

12. Вандич, А. П. Модель процесса функционирования Единой системы мониторинга и администрирования ОАО «РЖД» при переменном потоке заявок [Электронный ресурс] / А. А. Привалов, А. П. Вандич // Бюллетень результатов научных исследований:электронный научный журнал. - 2012. - № 4 (3). - С. 97-103.

13. Вандич, А. П. Проблемы обеспечения управления железнодорожным транспортом в северных регионах России с точки зрения организации связи / А.А.Привалов, А. П. Вандич, Д.А.Полторацкий // Сборник материалов V Международного конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов». - СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2012. - С. 90-92.

14. Вандич, А. П. Об оценке длительности цикла управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» / А.А.Привалов, А. П. Вандич, Д.А.Полторацкий // Сборник материалов V Международного конгресса «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов». - СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2012 -С. 92-95.

15. Вандич, А. П. Комплексная модель воздействия злоумышленника на автоматизированные системы управления технологическими процессами [Электронный ресурс] / Н. В. Евглевская, А.А.Привалов, Ал. А. Привалов, А. П. Вандич // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. И-я Международная научно-техническая и научно-методическая конференция: сб. научных статей. - СПб.: Санкт-

Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, 2013. - С. 118-122. - http://www.sut.ru/doci/nauka/sbornic_confsut_2013_no_ copy.pdf.

16. Вандич, А. П. Оценка длительности цикла управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» [Электронный ресурс] / А. А. Привалов, А. П. Вандич, Н. В. Евглевская // Актуальные проблемы икфотелекоммуникаций в науке и образовании. И-я Международная научно-техническая и научно-методическая конференция: сб. научных статей. - СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, 2013. - С. 199-204. - Режим доступа: http://www.sut.ru/doci/nauka/ sbomic_confsut_ 2013_no_copy.pdf.

17. Вандич, А. П. Об анализе функционирования системы управления телекоммуникационными сетями ОАО «РЖД» / А. П. Вандич, Н. В. Евглевская, А. А. Привалов // Труды 68-ой научно-технической конференции, поев. Дню радио. - СПб. : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. - С. 178-179.

18. Вандич, А. П. Об утечке информации по техническим каналам на объектах телекоммуникационных систем / А. П. Вандич, Н. В. Евглевская, А. А. Привалов // Труды 68-ой научно-технической конференции, поев. Дню радио. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. -С. 179-181.

19. Вандич, А. П. Модуль специального математического обеспечения для единой системы мониторинга и администрирования телекоммуникационной сети ОАО «РЖД» / А. А. Привалов, А. П. Вандич // Информационная безопасность регионов России (ИБРР-2013). VII Санкт-Петербургская межрегиональная конференция: материалы конференции. — СПб.: СПОИСУ, 2013. - С. 202-203.

Подписано в печать 23.10.2013. Формат 60x84 1/16. _Печ. л. 1,0. Тир. 100. Зак. 1063_

Отпечатано в ПГУПС, 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщений»

0420145^57

На правах рукописи

Вандич Алексей Павлович

Методика оценки оперативности управления телекоммуникационной сетью

ОАО «РЖД» в нестационарных условиях

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор военных наук, профессор Привалов А. А.

Санкт-Петербург 2013

Содержание

Перечень сокращений.................................................................... 4

Введение..................................................................................... 5

1 Анализ условий функционирования телекоммуникационной сети ОАО «РЖД»........................................................................................ 12

Роль и место телекоммуникационной сети ОАО «РЖД» в системе

1.1 управления железнодорожным транспортом Российской

Федерации............................................................................... 12

Анализ внешних условий функционирования телекоммуникационной

1.2 сети ОАО «РЖД»..................................................................... 18

Краткий обзор методов управления телекоммуникационной сетью 13 ОАО «РЖД».......................................................................... 23

Основные проблемы повышения оперативности управления

1.4 функционированием телекоммуникационной сети ОАО «РЖД». Постановка задачи исследования................................................. 32

1.5 Выводы по главе 1................................................................... 37

Комплексная модель процесса функционирования автоматизированной

2 системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в нестационарных условиях................................................................ 39

Краткий обзор методов моделирования процесса функционирования

2.1 автоматизированной системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД».................................................................. 39

Обобщенная модель процесса функционирования

2.2 автоматизированной системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД».................................................................. 44

Математическая модель процесса сортировки и классификации

2.2.1. событий в единой системе мониторинга и администрирования ОАО «РЖД».................................................................. 50

Математическая модель процесса работы с инцидентом в

2.2.2. единой системе мониторинга и администрирования ОАО «РЖД»......................................................................... 56

Математическая модель процесса окончания работ по

2.2.3. устранению инцидента в единой системе мониторинга и администрирования ОАО «РЖД»....................................... 62

Формализация комплексной модели процесса

2.2.4. функционирования автоматизированной системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД»......................... 68

Общий подход к моделированию функционирования

2.3 телекоммуникационной сети ОАО «РЖД» в нестационарных условиях................................................................................ 79

2.4 Выводы по главе 2...................................................................

Методика оценки длительности цикла управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в нестационарных условиях................................... 83

Выбор показателей оценки длительности цикла управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД»................................... 83

^ ^ ^ Подход к моделированию и учету изменения коэффициента

готовности телекоммуникационной сети ОАО «РЖД»............. 85

3 1 2 ^одель периодического воздействия одного вида на

телекоммуникационную сеть ОАО «РЖД»........................... 87

^ ^ ^ Модель периодического воздействия нескольких видов на

телекоммуникационную сеть ОАО «РЖД»............................ 89

Структура и содержание методики оценки длительности цикла 3.2 управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в

нестационарных условиях......................................................... 95

Оценка оперативности управления телекоммуникационной сетью 33 ОАО «РЖД».......................................................................... 99

3.4 Выводы по главе 3................................................................... 101

Рекомендации по повышению оперативности управления

телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.... 103

Методика анализа результатов моделирования процесса 4.1 функционирования автоматизированной системы управления

телекоммуникационной сетью ОАО РЖД».................................... 103

Анализ результатов моделирования процесса функционирования

4.2 автоматизированной системы управления телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД»................................................................... 107

Рекомендации по повышению оперативности управления

4.3 телекоммуникационной сетью ОАО «РЖД» и оценка эффективности

их реализации......................................................................... 110

4.4 Выводы по главе 4................................................................... 121

Заключение.................................................................................. 123

Список использованных источников.................................................. 126

Перечень сокращений

АСУЖТ автоматизированная система управления железнодорожным транспортом

ЕСМА единая система мониторинга и администрирования

ЛР лист регистрации

МСЭ-Т Международный союз электросвязи, сектор стандартизации электросвязи

НСУ нестационарные условия

ОбТС общетехнологическая связь

ОТС оперативно-технологическая связь

РОУ региональный орган управления

св случайное время

спд сеть передачи данных

СППР система поддержки принятия решений

СУСП системы управления сетями производителей

СУССТС система управления сетью связи технологического сегмента

ткс телекоммуникационная сеть

тпсс топологическое преобразование стохастических сетей

ФР функция распределения

цто центр технического обслуживания

ЦТУ центр технического управления

ЦУС центр управления сетью

чс чрезвычайная ситуация

Введение

Актуальность темы исследования

С целью обеспечения эффективного функционирования железнодорожной инфраструктуры и успешной 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 (ЧС), 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 ЧС, управляющие воздействия на ТКС ОАО «РЖД» со стороны СУССТС оказываются с большой задержкой, что обусловливает и низкую устойчивость функционирования ТКС в нестационарных условиях (НСУ). Поэтому актуализируется задача разработки и количественного обоснования целесообразности реализации организационно-технических мероприятий по повышению оперативности управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

Степень разработанности проблемы

Задачам управления ТКС с точки зрения ее функционала, т.е. разработки механизмов реализации управляющих воздействий на ТКС, посвящены работы Буренина А.Н., Курносова В.И., Боговика A.B., Гребешков А.Ю. и др. Общие подходы к анализу функционирования автоматизированных систем управления

ТКС были описаны в работах Гольдштейна Б.С., Соколова H.A., Яновского Г.Г., Семенова Ю.В., Советова Б. Я., Яковлева С. А. и др. Указанные работы имеют важное значение при 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.

В соответствии с указанной целью в диссертационной работе сформулирована следующая научная задача: разработать комплексную модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД», методику оценки длительности цикла управления и рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, а также поставлены и решены частные задачи исследования:

1. Проведен анализ условий функционирования ТКС ОАО «РЖД»;

2. 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 ЕСМА;

3. Разработан подход к учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД»;

4. Разработана методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях;

5. Разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД»;

6. Разработаны рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, включающие:

• структуру системы поддержки принятия решений (СППР) при работе операторов автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» с возникающими событиями на сети;

• предложения по автоматизации процесса работы оператора ЕСМА с событиями, возникающими в ТКС ОАО «РЖД»;

• обоснование использования различных механизмов резервирования оборудования в зависимости от прогнозируемых условий функционирования ТКС ОАО «РЖД»;

• рекомендации по повышению эффективности работы обслуживающего персонала автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» и совершенствованию процесса эксплуатации ТКС ОАО «РЖД».

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 (ЕСМА)) и методы оценки оперативности ее функционирования.

Научная новизна

В диссертации получены следующие новые результаты:

1. Разработана комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД», отличающаяся учетом изменения интенсивности входящего потока событий и этапности выполнения процедур по восстановлению работоспособного состояния ТКС ОАО «РЖД» в зависимости от условий функционирования;

2. Разработан подход к моделированию и учету нестационарных условий функционирования ТКС ОАО «РЖД», отличающийся рассмотрением совокупности независимых воздействий на сеть, приводящих к нелинейному изменению коэффициента готовности сети;

3. Разработана методика оценки длительности цикла управления ТКС

ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, отличающаяся 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»;

4. Разработана методика анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД», отличающаяся 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»;

5. Разработаны рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях, определяемые с использованием методики анализа результатов моделирования процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» и включающие 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 функционирования ТКС ОАО «РЖД», а также предложения по повышению эффективности работы обслуживающего персонала автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» и по совершенствованию процесса эксплуатации ТКС ОАО «РЖД».

Теоретическая значимость

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 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, обусловленных техногенными и природными ЧС.

Практическая ценность

1. Предложены и обоснованы рекомендации 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 ТКС ОАО «РЖД».

2. Применение разработанных решений по управлению ТКС ОАО «РЖД» позволит должностным лицам дирекций связи и дежурному персоналу автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» 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.

3. Выполненные исследования доведены 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, которые позволят добиться значительного улучшения показателей оперативности управления ТКС ОАО «РЖД».

Полученные результаты могут применяться проектными организациями и операторами связи: «Росжелдорпроект», ЦСС ОАО «РЖД», «ТрансТелеКом» и др.

Методология и методы исследования

В качестве основного метода исследований принят системный анализ. При решении обозначенной задачи использовались методы исследования теории вероятностей, теории случайных процессов, теории графов, метод операционного исчисления, а также метод топологического преобразования стохастических сетей.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Комплексная модель процесса функционирования автоматизированной системы управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

2. Методика оценки длительности цикла управления ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

3. Рекомендации по повышению своевременности реализации управляющих воздействий на ТКС ОАО «РЖД» в нестационарных условиях.

Степень достоверности полученных результатов

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, включая ФГУП ЛО ЦНИИС и ФГБОУ ВПО ПГУПС.

Апробация результатов диссертационной работы

Основные результаты и положения диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на следующих научных конфер