автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Системотехнические решения при оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования

005042992

На правах рукописи

РАКОВ СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТИ И РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОВЕРЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность: 05.12.13. - «Системы, сети и устройства телекоммуникации»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о 2012

Москва - 2012

005042992

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью

«РК-телеком»

Научный руководитель: Научный консультант:

кандидат технических наук, профессор Кривошеее Олег Николаевич доктор технических наук Сафонов Вячеслав Леонидович

Официальные оппоненты: Саксонов Евгений Александрович доктор

технических наук, профессор кафедры «вычислительные системы и сети» МИЭМ;

Колесников Михаил Анатольевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОАО «НИИ супер ЭВМ».

Ведущая организация: ОАО «Институт электронных управляющих

машин им. И.С. Брука».

Защита состоится "31" мая 2012 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.133.06 Московского государственного института электроники и математики (технического университета) по адресу: 109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики.

Автореферат разослан "Ж" апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, Д 212.133.06 кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Процессы информационной интеграции, проходящие в России, стимулируют развитие и внедрение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Базой информатизации являются системы связи, эволюция которых привела к появлению мультисервисных систем (сетей) связи (МСС). В настоящее время развитие МСС определяется созданием на их основе информационных систем, ориентированных на предоставление разнообразных инфокоммуникационных услуг, когда качество работы системы во многом определяется качеством предоставляемых услуг. В связи с этим к МСС предъявляются все более жесткие требования, связанные с обеспечением надежной передачи данных при взаимодействии с абонентами (пользователями) системы, быстрое формирование услуг, дифференцирование их по степени защищенности и качеству, динамическое выделение полосы пропускания.

Высокие требования к устойчивости и масштабированию сети, дифференцированию классов обслуживания в информационных системах ориентированных на обслуживание населения, создаваемых в рамках государственных и региональных программ, определяют потребность в разработке методов создания и оценки возможных вариантов построения таких сетей с использованием доверенного оборудования.

В связи с этим актуальной является задача исследования и разработки системотехнических решений при оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования.

В качестве основного объекта для формирования задач, апробации и практического применения результатов диссертации, взята информационно телекоммуникационная система органов Государственной регистрацией Московского региона (УФРС МО).

Целью исследования является повышение эффективности принимаемых решений при формировании телекоммуникационной сети специализированной информационной системы? ориентированной на предоставление услуг населению

Для достижения поставленной цели в диссертации были сформулированы и решены следующие задачи:

• выделение совокупности методов системного анализа для

уточнения функций специализированной телекоммуникационной системы, образующей подсистемой для которой является мультисервисная сеть связи;

• разработка методов и моделей создания и анализа сетей, ориентированных на предоставление интегрированных информационных услуг, на базе комплексных коммуникационных решений;

• разработка системотехнических решений по созданию мобильных пунктов обслуживания («виртуальных офисов») для увеличения пропускной способности подразделений УФРС;

• разработка методов проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования.

Объектом исследования является телекоммуникационная система на базе мультисервисной сети и ориентированная на реализацию инфокоммуникационных услуг, создаваемая с использованием доверенного оборудования.

Предметом исследования являются методы и математические модели, описывающие процессы создания, анализа и оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования.

Результаты, выносимые на защиту:

• методы системного анализа функций и характеристик специализированной телекоммуникационной системы, ориентированной на предоставление комплексных услуг населению;

• методы и модели анализа и оптимизации комплексных коммуникационных решений для специализированной телекоммуникационной системы, построенной на базе мультисервисной сети;

• комплекс системотехнических решений по созданию мобильных пунктов обслуживания («виртуальных офисов»), позволяющих осуществлять динамическое варьирование характеристиками обслуживания клиентов;

• методы проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования в условиях инновационного развития компании.

Методы проведения исследования. В работе использованы методы системного анализа, теории множеств, теории иерархических систем, теории надёжности, методы прогнозирования и оценки качества функционирования информационных систем.

Научная новизна результатов диссертации состоит в формировании и обосновании совокупности, комплексных системотехнических решений для формирования мультисервисной сети специализированной

телекоммуникационной системы, включающих:

• методы и математические модели оценки вариантов построения транспортной сети на базе комплексных коммуникационных решений;

• метод повышения качества и безопасности государственного обслуживания населения за счет внедрения мобильных абонентских пунктов к потребителям услуг («виртуальный офис»).

• метод проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования для обеспечения безопасности функционирования органов государственной регистрации и банковских структур;

Полученные результаты позволяют вместо применения отдельных математических моделей, привязанных к структурам и составам отдельных элементов мультисервисной сети, использовать метод комплексной оценки эффективности функционирования региональной, регистрационной инфраструктуры. Предложенный подход позволяет повысить эффективность сети за счет внедрения мобильных пунктов обслуживания в составе существующей специализированной информационной системы.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в разработке комплекса методов и математических моделей для расчета характеристик и формирования структуры телекоммуникационной сети и их реализации при создании информационной системы специализированного назначения в интересах УФРС, предназначенной для использования в электронном правительстве Московской области, что подтверждается актами внедрения.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов, полученных в диссертации, обоснованностью и достоверностью благодаря применению современных научных и методических баз. Это подтверждается практическими результатами эксплуатации созданной и введенной в эксплуатацию региональной информационной системы ведомственного назначения.

Апробация результатов диссертации. Полученные в диссертационной работе результаты и рекомендации докладывались и обсуждались на IV

5

Международной конференции «Системно-сетевые решения и оборудование для построения сетей связи на основе технологии NGN» г. Москва, 2005г.; XII Международном форуме «Технологии безопасности» (6-9 февраля 2007 г. Москва); XXX научно-практической конференции «Инновации и инвестиции», Москва, 24-26 ноября 2009 г.; Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии», Белгород 3-7 октября 2011г.

Результаты исследований апробированы в практической деятельности Управления Федеральной регистрационной службы по Московской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем диссертации 124 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы исследования и практическая ценность полученных в диссертации результатов, изложены цель и задачи работы, определены научная новизна и практическая значимость диссертации, представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе методов системного анализа исследованы закономерности развития региональных телекоммуникационных систем, создаваемых с использованием мультисервисных сетей. Показано, что для региона определяющим фактором является разработка методов оценки вариантов построения транспортной сети, что связано с возрастанием требований к устойчивости и масштабированию сети, дифференцированию классов обслуживания.

Исследована цифровая сеть, выполняющая функции транспортной сети по предоставлению ресурса наложенным подсетям с разноскоростным доступом и различными режимами коммуникации цифровых каналов и трактов при организации региональной МСС.

На рисунке приведена функциональная схема специализированной ведомственной информационной системы (ИС) УФРС МО, построенная по принципам наложения на инфраструктуру мультисервисной сети Московского филиала ОАО «ЦентрТелеком», использования транзитной сети оператора

связи ОАО «Ростелеком» (ММТС) и мультисервисной сети (ООО «РИСТЕК»),

В качестве полезной нагрузки транспортной сети выступают высокоскоростные цифровые потоки, кратные уровням Е1/ЕЗ/Е4, используемые в интересах потребителей с высокоскоростным доступом, а также тракты, образующие структуры наложенных коммутируемых подсетей со среднескоростным доступом.

При определении состава трактов («виртуальных» линий), образующих структуры наложенных подсетей, решается задача синтеза структуры для каждой наложенной подсети при фиксированной структуре опорной транспортной сети.

При возникновении отказов элементов сети происходит поиск резервных маршрутов. Указанная схема динамического резервирования позволяет поддерживать необходимую устойчивость «виртуальных» линий, образующих структуры наложенных подсетей.

Разработан алгоритм формирования перечня резервных маршрутов, позволяющий реализовать различные варианты резервирования. При этом каждая абонентская служба (потребитель) подсети л характеризуется составом

информационных направлений {Л г'}, описываемых парой оконечных узлов между которыми происходит информационный обмен, категорий к заявок, определяющий тип запрашиваемого кванта полосы пропускания, интенсивностью Л* поступления заявок на организацию соединений заданной полосы пропускания. Полоса пропускания С'-", выделяемая для организации V-го соединения, задается в виде количества субканалов, заданной пропускной способности.

Транспортная сеть представлена в виде графа Ск(Ъ,Ь}, содержащего множество из N узлов: г = ),..., , характеризуемых

вероятностями p¡ работоспособного состояния и множество из Ь ребер: Ь = (/1(А1,С1),...Л(^,С1)), описываемых вероятностями лу работоспособного

состояния и множествами ? задающими пропускную способность линии ¡¡, ресурсы выделенные в интересах подсетей, и ресурсы, выделяемые для организации соединений различного типа в подсетях линии

Расчет сети заключается в нахождении необходимой пропускной способности, выделяемой в каждой линии в интересах транспортных подсетей для заданных нагрузочных параметров и качества обслуживания разнородных потребителей в каждой из подсетей с учетом принятой модели динамического резервирования.

Предлагаемый подход (метод) является развитием ранее разработанных методик и алгоритмов расчета коммутируемых стохастических сетей учитывающим особенностей современных телекоммуникационных сетей.

Идея метода расчета заключается в представлении элементов наложенных подсетей в виде виртуальных линий, являющихся полезной нагрузкой для транспорта более высокого уровня (синхронной сета). Далее используется разработанная двухконтурная (двухфазная) итерационная схема расчета, осуществляющая во внутреннем контуре расчет структур и требуемого ресурса в линиях наложенных подсетей (при фиксированной устойчивости линий подсетей и заданных требованиях к качеству обслуживания потребителей в подсетях) и, во внешнем контуре, расчет устойчивости полезной нагрузки при фиксированной пропускной способности транспортной сети.

Результат решения первой фазы, представленный в виде вектора полезной нагрузки (потребностей) синхронной сети, является выходными данными для второй фазы. В качестве исходных данных по устойчивости линий наложенной подсети на первом шаге итерации могут быть использованы данные по устойчивости элементов структуры транспортной сети.

С практической точки зрения разработанная схема расчета позволяет проводить оценку достаточности ресурса опорной сети для обеспечения обслуживания заявок потребителей в подсетях с заданным качеством и при соответствующей модернизации решать задачу синтеза опорной сети.

Кроме того, использование схемы целесообразно для оценки различных вариантов организации резервирования и обеспечения динамического восстановления нарушенных связей в многоуровневых транспортных сетях.

В главе также выделена совокупность системотехнических решений по оптимизации региональной мультисервисной сети с возможностью реализации широкополосных инфокоммуникационных услуг.

Во второй главе проведены исследования, направленные на создание и практическое применение эффективно функционирующих защищенных мультисервисных сетей связи, которые в настоящее время и на обозримую перспективу являются основой для построения и развития специализированных информационных систем.

В рамках организации взаимодействия органов государственной власти с гражданами и организациями в процессе предоставления государственных услуг должны также широко использоваться возможности современных сетей передачи информации, в том числе сети Интернет. Перевод всего или отдельных этапов взаимодействия ведомств с гражданами и организациями в электронный вид позволит сократить время предоставления государственной услуги, снизить издержки, связанные с личным обращением граждан в органы государственной власти и содержанием соответствующей материально-технической инфраструктуры, облегчить доступ к услугам со стороны граждан и организаций. Рассмотрены методы использования и развития мультисервисных сетей связи, способных в полной мере удовлетворять требованиям ведомственных информационных систем.

Показана целесообразность использования концепции NGN, обусловленная тем, что ключевыми особенностями таких сетей являются:

приоритет услугам связи; единство механизма создания, управления и предоставления услуг при их иерархическом разделении и модульном построении; унификация сетевых решений; возможность эволюционного перехода к сетям нового типа.

Однако, внедрение новых технологий является сложной проблемой и вопросам эксплуатации сетей, построенных по таким технологиям, необходимо уделять серьезное внимание. Одной из актуальнейших задач при создании ведомственных информационных систем является возможность реализации в них технологии Triple Play, которую в настоящее время реализуют многие операторы связи. Указанная технология предусматривает предоставление клиентам широкого набора услуг, основанных на передаче трех базовых типов информации - голоса, данных и видео. Услуги, предоставляемые по данной технологии, должны включать в себя, как минимум, следующий набор: телефонная связь, доступ в Internet, видеоконференцсвязь, телевизионное вещание, видео по запросу, радиовещание.

Исследована возможность реализации Triple Play как действенного инструмента для нужд государственного управления, обороны страны и обеспечения правопорядка при использовании «доверенного» оборудования мультисервисных сетей связи. Здесь понятие доверенного телекоммуникационного оборудования сформулировано исходя из утвержденной концепции «Основные положения формирования доверенной среды в единой системе государственного и военного управления (ЕСГВУ)», в соответствии с которой это оборудование должно соответствовать обеспечивать: доступность услуг сети — устойчивость сети к нештатным воздействиям на оборудование; непрерывность и надежность предоставления услуг, в том числе в условиях особого периода; недоступность передаваемых данных оконченным устройствам (потребителям), которым эти данные не предназначены; целостность обрабатываемой информации - логическая неизменность данных, передаваемых между оконченным оборудованием.

Концепция Triple Play органично вписывается в представления о сетях NGN и полностью отвечает тенденциям конвергенции разнородных сетей, что будет определять основной вектор развития телекоммуникационной отрасли на ближайшую перспективу.

Проведенные оценки современных технологий делают наиболее рациональным сценарий этапов развития технологической структуры полносервисной сети ведомственной информационной системы и конвергенции в сетях связи. При этом неизбежно будет происходить объединение некогда разнородных сетей на всех уровнях, использование единых систем back office (система поддержки деятельности оператора связи) и «интеллекта» по управлению сеансами связи для обслуживания всех абонентов - и проводных, и беспроводных, работающих по пакетным сетям и сетям с коммутацией каналов.

Приведены полученные с использованием системного анализа оценочные материалы: соответствия характеристик технологий (пять типов) требованиям к инфраструктуре полносервисной сети в настоящее время и в обозримой перспективе (восемь видов); оценки удельной стоимости подключения услуг по различным технологиям в настоящее время; оценки удельной стоимости подключения услуг по различным технологиям в ближайшей перспективе.

Показано, что наиболее перспективным направлением развития является предоставление услуг передачи голоса, видео и данных, скомбинированных в едином комплексе, наиболее удобном для абонента.

Третья глава посвящена разработке методов увеличения пропускной способности за счет от внедрения мобильных программно-аппаратных информационных технологий в сфере Государственного регистрационного обслуживания населения в виде «виртуальных офисов». Эффективность работы региональных структур УФРС определяется их способностью удовлетворять потребность населения в услугах по регистрации и банковскому обслуживанию населения и оценивается отношением обслуженных заявок, поступивших за определенный период. В работе показано, что дешевым и гибким способом повышения качества государственного обслуживания может стать метод перемещения небольших мобильных абонентских пунктов (МАП) потребителя предоставляемых услуг («виртуальный офис»). При таком подходе достаточно оптимизировать количество мобильных (передвижных) пунктов обслуживания, и, следовательно, минимизировать капитальные вложения в модернизацию региональной регистрационной инфраструктуры посредством поэтапного ввода в эксплуатацию МАП. Современный уровень развития электроники и информационных, коммутационных технологий (ИКТ) позволяет создавать мобильные (передвижные) абонентские пункты регистрационного и

банковского обслуживания населения. Оценка пропускной способности специализированной информационной системы показана в составе пилотной зоны УФРС в Московском регионе.

Внедрение предлагаемой технологий и регистрационных банковских услуг в состав действующей информационных мультисервисных сетей позволяет внедрить принципы обслуживания «одного окна» при обслуживании населения проживающих в малых городах и сельской местности. В рограмме «Электронная Россия» этот вид услуг является ключевой проблемой при создании нового уровня обслуживания населения. Современный уровень развития элементной базы и информационных, коммутационных технологий (ИКТ) позволяет создать, как быстро разворачиваемые переносные, так и мобильные (передвижные) абонентские пункты регистрационного и банковского обслуживания населения при этом важен выбор критериев оценки эффективности функционирования региональной, регистрационной инфраструктуры.

В работе оценена пропускная способность региональных отделов. УФРС в Московского региона, которая ограничена офисными мощностями и способна обеспечить регистрацию N<1 заявителей в день. В настоящее время, по Московской области (МО), эта цифра колеблется в пределах 30-40 заявок в день (всего в МО 65 отделов УФРС). Соответственно, в год (250 рабочих дней) регистрацию в районном отделе УФРС могут пройти, не более, Л^.тда=250хА'г</ =7500 заявителей и для стационарной структуры эта величина имеет физический предел.

Показано, если количество заявителей имеет тенденцию к непрерывному росту (линейному или нелинейному), что неизбежно, в некоторый момент оно сравняется с пропускной способностью структуры. .Дальнейшее приращение количества заявок может только накапливаться, а следовательно очереди (потери производительного рабочего времени) будут только расти, качество обслуживания населения будет непрерывно ухудшаться. Суммарное количество накопленных, не обслуженных заявок на текущий год (отложенный

л

спрос населения), определяется выражением: Моал = ""^«в , где N, _

'=1

количество заявок в /-году; Мтах _ пропускная способность регионального отдела УФРС; п - количество лет в исследуемом периоде.

12

Величина суммарного, отложенного спроса характеризует качество обслуживания населения и может считаться критерием эффективности работы отдела УФРС. Показано, что при постоянной пропускной способности отдела (стационарный вариант офиса), коэффициент эффективности можно рассчитать

п

по формуле: Е="-'4™1Х'Ч =С+^оа I'. Эффективность обслуживания

/=1

населения стремится к 100%, если отложенный спрос стремится к нулю. Поэтому задача заключается в достоверности планирования и прогнозирования производительности работы регионального отдела УФРС.

С момента ввода новых правил регистрации ежегодное приращение количества обращений в УФРС растет по арифметической прогрессии (анализ проведен методом экспертной оценки). Можно прогнозировать ожидаемое количество заявок в л - году: = А^,+Д1«("+1)/2, где: Л^ - известное количество заявок за первый год исследуемого периода; А] - приращение количества заявок в следующем за N1 годом; п - количество лет в исследуемом периоде. Результаты расчетов представлены в Таблице.

Таблица. Количество обращений

Количество обращений (тыс. шт.) Год

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Кол-во заявок в текущем году т 4 5 7 10 14 19 25

Пропускная способность отдела УФРС (ЛТПОХ;) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5

Отложенный спрос текущего года (ТУос.,) 0 0 0 24 6,5 11,5 17,5

Суммарный отложенный спрос 0 0 0 2,5 9 20,5 38

Из таблицы следует опасный рост суммарного отложенного спроса и необходимость' расширения пропускной способности региональных отделов УФРС. Оптимальный объем вводимых мощностей должен соответствовать (кратен) размеру прогнозируемого отложенного спроса. Наиболее дешевым способом постепенного увеличения пропускной способности отделов УФРС, очевидно, является поэтапный ввод в эксплуатацию мобильных (передвижных или быстро разворачиваемых) абонентских пунктов мощностью 2-3 тысячи операций в год, при условии максимального использования уже существующей информационно технологической инфраструктуры УФРС. Таким образом

13

показано, что увеличение пропускной способности региональных отделов УФРС является неизбежной необходимостью ведомственных систем и должны быть приняты меры по увеличению пропускной способности за счет внедрения «виртуальных офисов».

Основной задачей процедуры регистрации является установление государственных гарантий собственникам недвижимости при обеспечении безусловной конфиденциальности личных данных граждан и безопасности при взаимодействии с банковскими структурами.

Разработана схема взаимодействия передвижного (выносного) абонентского пункта с региональными банковскими структурами.

Основной задачей процедуры регистрации является установление государственных гарантий собственникам недвижимости при обеспечении безусловной конфиденциальности личных данных граждан. При реализации удаленного обслуживания требуется особая степень защиты. Разработана многоуровневая система безопасности, обеспечивающая заслон от различных угроз. Отдельное внимание уделяется также безопасности работы внутри системы. При этом учитывалось, что если удаленный терминал находится в зоне покрытия закрытой мультисервисной сети, с организацией связи по принципу «точка - точка», возможность несанкционированного доступа к передаваемой информации минимальна, а максимальная угроза может исходить при использовании открытых сетей, например Интернет.

Уровень 1 - защита внутренней корпоративной сети отдела органов регистрации. Здесь все удаленные операторы должны иметь доступ к вебсерверу регионального отдела УФРС. Однако обращаться к нему может не только оператор, поэтому одним из важнейших условий обеспечения безопасности является выделение демилитаризованной зоны (ОМ2), где и размещаются веб-серверы. Особенность этой зоны - максимальная изоляция от корпоративной сети регионального отдела УФРС. В Т>МЪ формируется выделенный сервер очереди, который накапливает запросы клиентов, но не передает их в корпоративную сеть отдела УФРС. Зато размещенный в ней сервер приложений сам периодически обращается к серверу очереди и забирает оттуда только разрешенные системой запросы, руководствуясь правами, пользователей, от которых эти запросы поступили.

Уровень 2 - наличие соответствующим образом настроенных,

обновляемых и отслеживаемых систем IDS (систем обнаружения и предотвращения атак) на внутреннем и внешнем периметре сети, что позволяет избежать атак на сервера DMZ, а также, в случае взлома сервера в DMZ, минимизировать последствия атаки.

Уровень 3 - защита соединения между Отделом УФРС и удаленным оператором. Вся информация, передаваемая между клиентом и веб-сервером УФРС, шифруется. Для этого могут использоваться различные протоколы шифрования (SSL/TLS (двусторонний SSL), DES(3DES)+RSA и др.) с различными вариантами ключей.

Уровень 4 - безопасный вход в систему. Предусмотривает разные способы аутентификации пользователей (по паролю, сертификату электронно-цифровой подписи (ЭЦП), сертификату ЭЦП и паролю).

Уровень 5 - Комбинирование промышленных стандартов средств электронно-цифровой подписи и средств криптозащиты информации (СКЗИ) и внутренних разработок по безопасности.

Уровень 6 - Всегда должен высылаться код подтверждения операций. Без ввода данного кода операция не производится.

Система осуществляет мониторинг всех действий удаленных сотрудников и сотрудников регионального отдела.

Основой организации доверенного сеанса связи является метод использования модели информационной безопасности. Базовой идеей доверенного сеанса связи (ДСС) является рассмотрение процесса решения задач обеспечения информационной безопасности при взаимодействии пользователя с удаленным информационным ресурсом (ИР) с учетом временной последовательности событий и анализа длительности каждого из этапов жизненного цикла доверенной среды с использованием доверенного оборудования.

В четвертой главе изложен подход к формированию и реализации разработки и расширения инновационного производства доверенного оборудования компании в интересах инфокоммуникационной инфраструктуры, реализуемой для государственных структур.

Указанный подход реализован по следующим направлениям:

- использование аппарата решения системных задач по многоуровневой системе критериев, на основе метода анализа иерархии в форме Саати и форме

вариационного метода для выбора способа и механизмов проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования;

- формирование производственной программы компании по изготовлению линейки доверенного телекоммуникационного оборудования на основе сбалансированной оценки инновационной деятельности компании.

На основе предложенных методов анализа разработан комплексный метод проектирования доверенного телекоммуникационного оборудования для систем специального назначения. При разработке указанного метода рассмотрены различные варианты современных способов проектирования (альтернативы), для определения уровня приоритетности той или иной альтернативы введен ряд критериев оценки проектирования телекоммуникационных модулей и комплексов, по которым эти альтернативы сравниваются (6 критериев).

Для принятия решения по выбору рассмотренных альтернатив применен метод анализа иерархий, в соответствии с которым использовались относительные измерения для вывода шкал отношений на основе парного сравнения критериев между собой и альтернатив относительно каждого критерия. Оценка отношений осуществлялась на основе экспертных суждений с использованием фундаментальной шкалы и записывалась в матрицы парных сравнений.

Для определения глобальных приоритетов альтернатив, формируется матрица локальных приоритетов рассматриваемых вариантов по каждому критерию, после чего каждый столбец этой матрицы умножается на приоритет соответствующего критерия. Последующее суммирование по строкам дает компоненты вектора глобальных приоритетов для альтернативных способов проектирования телекоммуникационных модулей и ИТ-комплексов.

Выполненные расчеты показали, что наиболее предпочтительным является способ проектирования телекоммуникационных решений на доверенном оборудовании, причем это подтверждено как в случае вычисления приоритетов распределенным способом, так и в случае ориентации на некий идеальный эталон. Предложен алгоритм процесса проектирования и развития универсальных телекоммуникационных устройств и продуктов на доверенном оборудовании для систем специального назначения, учитывающий жизненный цикл этих комплексов и систем. Разработано специальное ПО.

Предложены методы формирования портфеля заказов и системы

показателей сбалансированной оценки деятельности компании в целом и формирования производственной программы компании (ПГЖ).

Указанный подход позволил построить ряд однокритериальных математических моделей для оптимизации показателей хозяйственной деятельности телекоммуникационной компании с учетом специфики производства.

Методика была использована в телекоммуникационной компании по разработке и изготовлению доверенного телекоммуникационного оборудования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертации решена задача разработки системотехнических решений при оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования, что позволило повысить эффективность специализированной телекоммуникационной системы государственной регистрации.

Получены следующие научные и практические результаты:

1. Определены системотехнические решения для уточнения функций развития специализированных телекоммуникационных систем, сформулированы требования к построению таких систем на базе использования комплексных коммуникационных решений по построению транспортной сети при предоставлении инфокоммуникационных услуг.

2. Разработана схема расчета вариантов построения транспортной сети, позволяющая проводить оценку достаточности ресурса опорной сети для обеспечения обслуживания заявок потребителей в подсетях с заданным качеством. Применение схемы целесообразно для оценки различных вариантов организации систем резервирования и обеспечения восстановления нарушенных связей в многоуровневых транспортных сетях МСС.

3. Получены методические и системотехнические решения, направленные на достижение заданных значений показателей специализированной информационных систем в части предоставления интегрированных информационных услуг на базе комплексных коммуникационных решений. Позволяющие операторам решить задачи повышения доходов (АЯРи) и прибыльности (АМРЦ) в расчете на абонента до 4 раз, а заказчикам снизить эксплуатационные расходы до 50 %.

4. Разработан и обоснован метод гибкого расширения сети органов Госрегистрации за счет внедрения в их структуру мобильных абонентских пунктов, которые могут быть перемещены к потребителям предоставляемых услуг («виртуальные офисы»). Предоставлена методика расчета эффективности от внедрения мобильных информационных технологий в сфере Государственного регистрационного и банковского обслуживания.

5. Обоснован подход по созданию инфокоммуникационной инфраструктуры для органов государственной регистрации с использованием доверенного оборудования, создающий потенциальную возможность производства телекоммуникационного оборудования в России; предоставляющий альтернативы в выборе архитектуры телекоммуникационных устройств; обеспечивающий защиту информации.

6. Внедрение предлагаемых методов в составе действующей информационной сети позволило органам Государственной регистрационной службы региона снизить трудозатраты на организацию обмена информацией на межрайонном уровне до 50%, уменьшить административную нагрузку на граждан, снизить количество обращений граждан за счет формирования и обеспечения доступа к единой базе данных и центру обработки информации.

Полученные результаты, апробированные при создании региональной специализированной информационной системы УФРС МО, могут служить научной и методической основой для реализации концепции «электронного правительства» и перспективных региональных ведомственных информационных систем.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Раков С.Б. Методы создания удаленных сервисов с использованием модели информационной безопасности (статья) / С.М.Чудинов // Научные ведомости БелГУ, Белгород, №17/1, 2011, раздел информационно-телекоммуникационные технологии. - С. 227-231.

2. Раков С.Б. Подходы к внедрению на российском телекоммуникационном рынке концепции Triple Play (статья) / А.Ю. Бадалов, С.М.Чудинов // Журнал «Вопросы радиоэлектроники» серия ЭВТ вып. 4, Москва-2011. - С. 128-138.

3. Раков С.Б. Системный подход управления инновационной деятельностью интегрированных структур и совершенствование методов оценки эффективности инновационной деятельности (статья) / Трубицын С.Н. //

Журнал «Системы управления и информационные технологии» №2.1(44), 2011. -С. 188-194.

4. Rakov S.B. System of Cross-magnetized Ferrite Rods - Medium with Controlled Refraction Index./ Nikolai A. Bei // ICMMT 2000, 2 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology, Beijing, China, 2000, p. 47-49.

5. Раков С.Б. Экономические механизмы формирования системы управления знаниями в экономике и управлении производством (доклад) / Гусев А.Е., Дудников A.C. // Сборник научных трудов XXX научно-практической конференции «Инновации и инвестиции», Москва, 24-26 ноября 2009 г. с. 6- 17.

6. Раков С.Б. Создание инновационной среды на предприятиях с использованием методов познания развития производства/ Гусев А.Е., Дудников A.C. // Сборник научных трудов XXX научно-практической конференции «Инновации и инвестиции», Москва, 24-26 ноября 2009. - С. 5764.

7. Раков С.Б. Методы оценки вариантов построения транспортной сети (статья)/ «Вестник МАРТИТ», Москва №1,2010. - С. 77-89.

8. Раков С.Б. Метод использования модели информационной безопасности (доклад) / Сборник трудов Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии», Белгород 3-7 октября 2011г.- С. 34-38.

Подписано в печать: 19.04.12 Тираж: 100 экз. Заказ № 185 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, ул. Бауманская д. 33 www.reglet.ru

61 12-5/2562

На правах рукописи

РАКОВ СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ СЕТИ И РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ УСЛУГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОВЕРЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность: 05.12.13. - «Системы, сети и устройства

телекоммуникации».

Научный руководитель: кандидат технических наук

Кривошеев Олег

с

Москва - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................4

1. РАЗРАБОТКА ТИПОВОЙ СТРУКТУРЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ......................................................................................................9

1.1. Общие принципы построения мультисервисных систем связи..................9

1.2. Показатели качества услуг в мультисервисной системе связи регионального оператора связи...........................................................................12

1.2.1. Основные цели построения МСС с интеграцией услуг.......................13

1.2.2. Структуризация задач построения МСС с интеграцией услуг...........13

1.2.3. Виды услуг МСС....................................................................................15

1.2.4. Показатели качества услуг МСС............................................................23

1.3. Основные требования к мультисервисным системам связи с интеграцией услуг.......................................................................................................................25

1.4. Методы предоставления нтегрированных информационных услуг.........30

1.4.1. Организация уровня доступа..................................................................30

1.4.2. Организация телекоммуникационных услуг........................................39

1.5. Информационно-телекоммуникационные сети регионального отделения УФРС......................................................................................................................43

Выводы...................................................................................................................55

2. КОНЦЕПЦИЯ TRIPLE PLAY И ВИДЫ ИНТЕРАКТИВНЫХ СЕРВИСОВ, ВОСТРЕБОВАННЫХ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ...............................57

2.1. Услуги TRIPLE PLAY...................................................................................57

2.2. Требования к качеству услуг........................................................................59

2.3. Анализ технологий построения сетей..........................................................61

2.4. Новые подходы к обеспечению качества предоставления услуг Triple Play..........................................................................................................................68

2.5. Направления решения проблем....................................................................71

2.5.1. Приоритезация сервисов.........................................................................72

2.5.2. Особенности реализации........................................................................73

Выводы...................................................................................................................74

3. СОЗДАНИЕ УДАЛЕННЫХ СЕРВИСОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.....................................75

3.1 Эффективность работы региональных структур управления Федеральной регистрационной службы (УФРС)......................................................................75

3.2. Эффективность функционирования региональной, регистрационной инфраструктуры....................................................................................................77

3.3. Экономический эффект от инвестирования в модернизацию региональной, регистрационной инфраструктуры............................................79

3.4. Планирование инвестиционной деятельности при проектировании региональных отделов УФРС..............................................................................81

3.5. Методы обеспечения безопасности функционирования при взаимодействием с банковскими структурами..................................................84

3.6. Перспективные системы электронного обслуживания на базе мобильного телефона.................................................................................................................93

Выводы...................................................................................................................97

4. СОЗДАНИЕ ДОВЕРЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМГОСУДАРСТВЕННЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ.....................................................................................................98

4.1. Аппарат решения системных задач по многоуровневой системе критериев...............................................................................................................99

4.2. Обоснование решения о выборе способа создания доверенного оборудования для систем государственного назначения...............................109

4.3. Методы формирования производственной программы...........................113

Выводы.................................................................................................................124

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ......................................................126

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................128

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Процессы информационной интеграции, проходящие в России, стимулируют развитие и внедрение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Базой информатизации являются системы связи, эволюция которых привела к появлению мультисервисных систем (сетей) связи (МСС). В настоящее время развитие МСС определяется созданием на их основе информационных систем, ориентированных на предоставление разнообразных инфокоммуникационных услуг, когда качество работы системы во многом определяется качеством предоставляемых услуг. В связи с этим к МСС предъявляются все более жесткие требования, связанные с обеспечением надежной передачи данных при взаимодействии с абонентами (пользователями) системы, быстрое формирование услуг, дифференцирование их по степени защищенности и качеству, динамическое выделение полосы пропускания.

Высокие требования к устойчивости и масштабированию сети, дифференцированию классов обслуживания в информационных системах ориентированных на обслуживание населения, создаваемых в рамках государственных и региональных программ, определяют потребность в разработке методов создания и оценки возможных вариантов построения таких сетей с использованием доверенного оборудования.

В связи с этим актуальной является задача исследования и разработки системотехнических решений при оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования.

В качестве основного объекта для формирования задач, апробации и практического применения результатов диссертации, взята информационно телекоммуникационная система органов Государственной регистрацией Мо-

сковского региона (УФРС МО).

Целью исследования является повышение эффективности принимаемых решений при формировании телекоммуникационной сети специализированной информационной системы ориентированной на предоставление услуг населению

Для достижения поставленной цели в диссертации были сформулированы и решены следующие задачи:

• выделение совокупности методов системного анализа для уточнения функций специализированной телекоммуникационной системы, образующей подсистемой для которой является мультисервисная сеть связи;

• разработка методов и моделей создания и анализа сетей, ориентированных на предоставление интегрированных информационных услуг, на базе комплексных коммуникационных решений;

• разработка системотехнических решений по созданию мобильных пунктов обслуживания («виртуальных офисов») для увеличения пропускной способности подразделений У ФРС;

• разработка методов проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования.

Объектом исследования является телекоммуникационная система на базе мультисервисной сети и ориентированная на реализацию инфокоммуни-кационных услуг, создаваемая с использованием доверенного оборудования.

Предметом исследования являются методы и математические модели, описывающие процессы создания, анализа и оптимизации сети и реализации инфокоммуникационных услуг с использованием доверенного оборудования.

Результаты, выносимые на защиту:

• методы системного анализа функций и характеристик специализиро-

ванной телекоммуникационной системы, ориентированной на предоставление комплексных услуг населению;

• методы и модели анализа и оптимизации комплексных коммуникационных решений для специализированной телекоммуникационной системы, построенной на базе мультисервисной сети;

• комплекс системотехнических решений по созданию мобильных пунктов обслуживания («виртуальных офисов»), позволяющих осуществлять динамическое варьирование характеристиками обслуживания клиентов;

• методы проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования в условиях инновационного развития компании.

Методы проведения исследования. В работе использованы методы системного анализа, теории множеств, теории иерархических систем, теории надёжности, методы прогнозирования и оценки качества функционирования информационных систем.

Научная новизна результатов диссертации состоит в формировании и обосновании совокупности комплексных системотехнических решений для формирования мультисервисной сети специализированной телекоммуникационной системы, включающих:

• методы и математические модели оценки вариантов построения транспортной сети на базе комплексных коммуникационных решений;

• метод повышения качества и безопасности государственного обслуживания населения за счет внедрения мобильных абонентских пунктов к потребителям услуг («виртуальный офис»).

• метод проектирования и производства доверенного телекоммуникационного оборудования для обеспечения безопасности функционирования органов государственной регистрации и банковских структур;

Полученные результаты позволяют вместо применения отдельных ма-

тематических моделей, привязанных к структурам и составам отдельных элементов мультисервисной сети, использовать метод комплексной оценки эффективности функционирования региональной, регистрационной инфраструктуры. Предложенный подход позволяет повысить эффективность сети за счет внедрения мобильных пунктов обслуживания в составе существующей специализированной информационной системы.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в разработке комплекса методов и математических моделей для расчета характеристик и формирования структуры телекоммуникационной сети и их реализации при создании информационной системы специализированного назначения в интересах У ФРС, предназначенной для использования в электронном правительстве Московской области, что подтверждается актами внедрения.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов, полученных в диссертации, обоснованностью и достоверностью благодаря применению современных научных и методических баз. Это подтверждается практическими результатами эксплуатации созданной и введенной в эксплуатацию региональной информационной системы ведомственного назначения.

Апробация результатов диссертации. Полученные в диссертационной работе результаты и рекомендации докладывались и обсуждались на IV Международной конференции «системно-сетевые решения и оборудование для построения сетей связи на основе технологии NGN г. Москва, 2005г.; XII Международном форуме «Технологии безопасности» (6-9 февраля 2007, г. Москва); XXX научно-практической конференции «Инновации и инвестиции», Москва, 24-26 ноября 2009 г.; Второй Международной научно-технической конференции «Компьютерные науки и технологии», Белгород 37 октября 2011г.

Результаты исследований апробированы в практической деятельности

Управления Федеральной регистрационной службы по Московской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

1. РАЗРАБОТКА ТИПОВОИ СТРУКТУРЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ

Выделена необходимая совокупность методов системного анализа и на их основе выполнен анализ закономерности развития региональных сетевых структур, в том числе органов государственной регистрации, функционирующих с использованием мультисервисных сетей связи.

Приведен обзор предметной области, при этом региональная информационно-телекоммуникационная структура рассматривается как законченный сегмент единой сети электросвязи РФ.

Сформулировано понятие «фрагмент региональной

телекоммуникационной сети», отражающий объект мультисервисной сети на основе анализа предметной области.

1.1. Общие принципы построения мультисервисных систем

связи

На современном этапе развития общества, базирующемся на массовом использовании информационных и телекоммуникационных технологий, перспективные многоуровневые мультисервисные системы строятся на основе следующих принципов [1-3, 44, 46, 66, 68, 73, 75, 76, 78, 116, 117]:

- «мультисервисность», возможность предоставления услуг максимально широкой номенклатуры при любом заданном качестве;

- «широкополосность» - возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;

- «мультимедийность» - способность системы передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео, аудио) с необходимой синхронизацией этих компонентов в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений;

- «интеллектуальность» - возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;

- «инвариантность доступа» - возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;

- «многооператорность», предусматривающая возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги с разделением ответственности в соответствии с областью их деятельности.

Кроме того, при формировании требований к перспективным мультисервисным системам необходимо учитывать требования потребителей услуг. К основным требованиям со стороны потребителей услуг относятся:

- возможность доступа к услугам по логическому номеру абонента;

- преобразование информации из одного вида в другой;

- управление услугами со стороны абонента, получающего услуги.

Использование логического номера позволит обеспечить доступ к

услугам вне зависимости от технологии, используемой в сети, по которой осуществляется доступ абонента к услугам мультисервисной системы.

Преобразование информации из одного вида в другой необходимо при предоставлении таких услуг, как унифицированный обмен информацией, который предполагает преобразование факсимильных сообщений в текст, текста в речевое сообщение, а также для голосового управления услугами со стороны абонента.

Управление со стороны абонента обеспечивает настройку услуги в соответствии с текущими потребностями абонента, а также позволяет ему изменить свои абонентские данные в соответствии с текущими потребностями.

Существующие телекоммуникационные сети общего пользования с коммутацией каналов и коммутацией пакетов не отвечают перечисленным выше требованиям. Ограниченные возможности традиционных сетей являются сдерживающим фактором на пути внедрения новых инфокоммуникационных услуг.

Кроме того внедрение отдельных видов инфокоммуникационных услуг на базе существующей инфраструктуры негативно сказывается на показателях качества традиционных, предоставляемых на существующих сетях связи. Все это вызывает необходимость создания мультисервисных систем и сетей.

Мультисервисная система связи - это телекоммуникационная инфраструктура, которая должна обеспечивать передачу всех типов информации и предоставлять разнообразные услуги связи, отличающиеся друг от друга по качественным и количественным показателям. При этом

отпадает необходимость создания многочисленных наложенных вторичных сетей, что сокращает расходы на каналы связи и на поддержание работоспособности сети. В то же время такое решение позволит в дальнейшем обеспечить внедрение новых услуг с различными требованиями к объему передаваемой информации и качеству ее передачи.

Создание мультисервисных систем связи основывается на применении открытых технологий пакетной коммутации. При этом вся передаваемая информация статистически мультиплексируется, тем самым обеспечивается максимально эффективное использование полосы пропускания. Предлагается применять пакетную коммутацию, что обеспечит гибкость предоставления широкого, фактически неограниченного, спектра различных дополнительных услуг, многие из которых недоступны в среде с коммутацией каналов.

Важнейшим свойством мультисервисной системы является конвергентность, то есть возможность передачи в единой информационной инфраструктуре различных типов трафика: некритичного к задержкам трафика передачи данных (LAN-to-LAN и Интернет); критичного к задержкам трафика реального времени (речь, видео, корпоративная IP-телефония или видеоконференцсвязь, VPN с QoS). При этом трафик реального времени и трафик данных передаются в рамках единой сети и единой полосы пропускания с возможностью установки приоритета и динамического перераспределения полосы пропускания между разными типами трафика.

При создании мультисервисных сетей связи применяются волоконно-оптические линии передачи, обеспечив