4.1. Классификация взаимодействия систем. Определение интегра- 110 ционного взаимодействия.
4.2. Разработка методики синтеза интеграционного взаимодействия 116 ткс.
4.3. Проект концепции городской гибридной оптоволоконно-коаксиальной сети связи с полным набором услуг.122.
4.3.1. Архитектура сети.128.
4.3.2. Субъекты сети.129.
4.3.3. Взаимодействие субъектов сети.131.
4.3.4. Этапы развития сети.135.
Выводы по четвертой главе 136.
Заключение
138.
Литература
141.
Приложение.150.
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
МФП.
П, 7.
Тс П В р> в&bdquoморфологическое функционально-праксеологическое описание.
ТфОП — телефонная сеть общего пользования псмп — поли концептуальная системная модель проблемы.
ТКС — телекоммуникационная система.
ЦСИО (18БМ) • - цифровая сеть интегрального обслуживания мсэ — Международный союз электросвязи.
БСД — беспроводная сеть доступа жц — жизненный цикл.
— сеть связи с полным набором услуг.
НЕС ¦ гибридная оптоволоконно коаксиальная сеть.
Ш^С — гибридная оптоволоконно-радио-коаксиальная сеть.
УОО ¦ видео по заказу рау ТУ ¦ платное телевидение ткс ¦ множество показателей качества телекоммуникационной системы функциональный параметр ТКС, где / - порядковый номер параметра, у — номер функции первого уровня I — й показатель качества ТКС интенсивность входящего потока заявок на предоставление услуг одного абонента средняя длительность сеанса связи одного абонента удельная интенсивность нагрузки одного абонента пиковая (максимальная) битовая скорость передачи для одного абонента средняя битовая скорость передачи для одного абонента коэффициент пачечности.
Ва — требуемая скорость передачи абонентской сети.
Тгпа — среднее значение времени распространения сигналов в абонентской сети.
Вт — требуемая скорость передачи транзитной сети.
ТТ])Т — среднее значение времени распространения сигналов в транзитной сети.
Вк — требуемая производительность коммутаторов г — емкость буферных устройств коммутаторов.
Т* - среднее время установления соединения.
Т — длина информационного поля пакета.
Л" - среднее значение количества пакетов в единицу времени пак о [/?пак] - дисперсия количества пакетов в единицу времени.
Л4 — интервал коммутации каналов при временном мультиплексировании.
АД — ширина полосы частот одного канала при частотном мультиплексировании.
Г?ч) — среднее время пакетизации (при методе коммутации пакетов).
Трц — среднее время обслуживания пакета в коммутационном устройстве при условии отсутствия очередей Тор — среднее время ожидания в очереди в коммутационном устройстве.
Рвек — вероятность ошибки на бит.
Ррнц — вероятность искажения пакета.
Ррш — вероятность потери пакета.
То — время задержки.
О [То] - дисперсия времени задержки.
Ра — вероятность предоставления требуемой скорости передачи абонентской сетью.
Рт.
— вероятность предоставления треоуемои скорости передачи транзитной сетью.
— вероятность доставки пакета не по адресу.
— вероятность потери пакета при депакетизации.
— множество морфологических элементов.
— мощность подмножества морфологических элементов, / -порядковый номер подмножества, у — морфологический уровень.
0{,) = (Еи?и)) — уровневый граф (или топологический граф), / - номер уровня.
Ррт.
Рврш Е N Л, а ¡-<т и.
А7П.
ДГ/&bdquoир
АМ ир
Аг0 АЦ,.
А2ас V ^.
— множество показателей качества А'-го участника.
— множество праксеологических показателей ТКС.
— множество услуг сети.
— экономический показатель качества потребителя информации.
— коэффициент коммуникативности потребителя информации.
— экономический показатель качества информационного ресурса.
— функциональный показатель качества информационного ресурса.
— экономический показатель качества оператора связи.
— функциональный показатель качества оператора связи.
— функциональный показатель качества администрации связи.
— функциональный показатель качества администрации связи.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность темы
Построение интегрированных сетей связи позволяет повысить эффективность предоставляемых пользователям телекоммуникационных услуг. Интеграция систем возможна на основе синтеза их взаимодействия с определенными характеристиками.
Вопросы взаимодействия систем рассматривались в работах по теории состязаний (Булдинг, Саати), теории игр (Крон Г., Хакен Г., Райфа Г., Кини Р.), квалиметрической теории конфликта (Дружинин В.В., Конторов Д.С.), теории потенциальной эффективности (Флейшмана Б.С.), а также в работах посвященных методам декомпозиции взаимодействий (Пельцвергера Б.В.). Общим недостатком указанных исследований является слабое отражение вопросов синтеза взаимодействия и проектирования интегрированных телекоммуникационных систем.
В работах Я. С. Урецкого был предложен метод морфологического функционально — праксеологического описания систем и проблем их создания. В рамках рассматриваемого подхода описание и моделирование проблем проектирования технических систем основаны на анализе отношений между двумя участниками: «заказчиком» и «разработчиком» и получаемая при этом модель является моноконцептуальной. На основе использования указанного метода возможно синтезировать сложные технические системы.
Особенность телекоммуникационных систем (ТКС) состоит в том, что на всех этапах ее жизненного цикла требования к ней формируют несколько участников: потребитель информации, оператор связи, информационный ресурс и администрация связи. Указанные требования множества участников являются противоречивыми. Учитывая тот факт, что каждый участник формирует свои требования, то есть определяет частную концепцию ТКС, то полученная модель проблемы будет поликонцептуальной.
Для проектирования интегрированных телекоммуникационных систем необходимо разработать методы позволяющие осуществлять синтез взаимодействия. При этом они должны быть основаны на использовании поли концептуальной системной модели проблемы. Таким образом, актуальной является задача разработки методов интеграции телекоммуникационных систем на основе использования морфологического функциональнопраксеологического описания систем и проблем.
Цель диссертационных исследований заключается в повышении эффективности телекоммуникационных систем на основе их интеграции.
Для достижения поставленной цели в диссертации решена задача разработки методов синтеза интеграционного взаимодействия телекоммуникационных систем на основе морфологической функциональнопраксеологической модели взаимодействия.
Частные задачи диссертационных исследований состоят в разработке:
— модели телекоммуникационной системы, на основе ее морфологического функционально — праксеологического описания;
— поликонцептуальной системной модели проблемы создания и использования телекоммуникационных систем на основе полученной модели системы;
— модели взаимодействия телекоммуникационных систем на основе модели телекоммуникационной системы;
— модели проблемы синтеза взаимодействия, на основе поликонцептуальной системной модели проблемы создания и использования телекоммуникационных систем.
Методы исследований. Указанные задачи решены на основе применения: общей теории систем, системотехники, теорий систем массового обслуживания, электросвязи, системного анализа, графов, множеств, методов представления знаний. При моделировании и анализе полученных моделей использовались современные информационные технологии и ПЭВМ.
Научная новизна работы. Научная новизна диссертационных исследований заключается в следующем.
1. Проведено моделирование ТКС на основе ее морфологического функционально-праксеологического описания. Получена математическая модель сети. Показано, что указанная модель есть система уравнений в виде зависимостей экономических и функциональных показателей качества сети от ее функциональных параметров и морфологических свойств, определяемых соответственно, структурной и функциональной моделями системы.
2. Произведено морфологическое функционально-праксеологическое описание проблемы создания и использования телекоммуникационной системы. Получены математические зависимости между показателями качества участников, а также зависимости указанных показателей и праксеологических показателей ТКС, на основании которых построена поликонцептуальная системная модель. Показано, что указанная модель обобщает описание проблемы и представляет собой размеченный орграф, в качестве вершин которого выступают морфологические, функциональные и праксеологические элементы проблемы, а в качестве дуг — множество связей и операторов.
3. Проведено описание взаимодействия ТКС. Получены численные оценки ресурсов, формирующие пространство состояний ресурса. Установлено, что в результате взаимодействия ресурсы перераспределяются образуя подмножества ресурсов функционирования, приобретенного ресурса и затраченного на взаимодействие ресурса, которое в свою очередь есть объедение двух подмножеств, а именно подмножества переданного ресурса и подмножества совместно — используемых ресурсов. На основании проведенного ресурсного описания получена ресурсная модель взаимодействия двух ТКС. Показано, что вектор состояния ресурсов после взаимодействия связан с соответствующим вектором состояния ресурсов до взаимодействия посредством матрицы взаимодействия, которая имеет смысл матрицы перераспределения ресурсов.
4. Разработаны методы синтеза интеграции систем. Получены необходимое и достаточные условия интеграции ТКС. Показано, что необходимое условие состоит в том, что элементы матричного оператора взаимодействия, связывающие между собой релевантные ресурсы обеих взаимодействующих систем должны быть отличны от нуля, а достаточное — в том, что интенсивность взаимодействия первой системы строго больше нуля, а интенсивность взаимодействия второй системы не строго больше нуля.
Практическая ценность работы. Разработанная методика синтеза интеграционного взаимодействия систем позволяет при проектировании и использовании на всех стадиях жизненного цикла интегрированных систем учесть требования участников в виде функционалов, связывающих показатели качества участников с праксеологическими показателями сети. Полученные правила взаимодействия субъектов в виде графов семантических сетей позволяют использовать их в качестве моделей представления знаний, а поликонцептуальную модель проблемы как формализацию предметной области при разработке систем автоматизированного проектирования интегрированных телекоммуникационных систем, что позволит повысить эффективность их создания и использования.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на Студенческой научно-практической конференции «VIII Всероссийские Туполевские чтения», г. Казань, 1998 г., Всероссийской научно-методической конференции «Проблемы высшего технического образования». — г. Казань, 1999 г, 6-ой международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 2000 г., Международной научно-практической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении», Санкт-Петербург, 2000 г., «Международной конференции по телекоммуникациям», Санкт — Петербург, 2001 г.
Реализация результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертации использованы в Управлении Государственного надзора за связью Республики Татарстан при разработки концепции и программы развития широкополосных сетей связи интегрального обслуживания в крупных городах республикив ОАО «ТВТ» при разработке проекта широкополосной системы интегрального обслуживания на основе гибридных оптоволоконно коаксиальных сетей. Также результаты диссертационных исследований используются в учебном процессе КГТУ им. А. Н. Туполева.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Она изложена на 152 страницах, содержит 54 рисунка, 27 таблиц, список литературы из 88 наименований.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
По результатам настоящей главы можно сделать следующие выводы.
1. Произведена классификация взаимодействия ТКС. Установлено что ее целесообразно проводить с трех точек зрения: морфологической, функциональной и праксеологической. Морфологическое взаимодействие бывает трех видов: внутреннее, внешнее и нечеткое. Функциональное: стабильное, нестабильное детерминированное, нестабильное стационарное, нестабильное стохастическое, а праксеологическое: нейтралитет, содействие, симбиоз, содружество, коалиция, противодействие, строгое соперничество, нестрогое соперничество, интеграционное.
2. Установлен критерий внутреннего и внешнего взаимодействия. Введено определение интеграции ТКС. Установлен критерий интеграции в виде условия при котором интенсивность взаимодействия первой системы строго больше нуля, а интенсивность взаимодействия второй системы не строго больше нуля.
4. Получено релевантное множество функциональных и морфологических ресурсов ТКС для взаимодействующей пары субъектов оператор связи — потребитель информации, где в качестве ЛПР выступает оператор связи.
3. Определено необходимое условие интеграции ТКС, которое состоит в том, что элементы матричного оператора взаимодействия, связывающие между собой релевантные ресурсы обеих взаимодействующих систем должны быть отличны от нуля. Также определено достаточное условие интеграции, заключающееся в том, что интенсивность взаимодействия первой системы строго больше нуля, а интенсивность взаимодействия второй системы не строго больше нуля.
4. Показано, что при интеграционном взаимодействии двух систем возникает внутреннее морфологическое взаимодействие, значение критерия е-слабости, перекрестных связей при внутреннем взаимодействаии должно быть строго больше нуля, а также, что при интеграционном взаимодействии двух систем рост функционально показателя качества оператора связи приводит к росту функционального показателя потребителя информации и наоборот. Разработан алгоритм синтеза интеграционного взаимодействия ТКС.
5. Рассмотрена интеграция ТКС в виде реализации сетей связи с полным набором услуг на основе гибридных оптоволоконно-коаксиальных сетей. Предложено три варианта построения таких сетей и рассмотрена их обобщенная архитектура. Показано, что в этом случае транзитная сеть декомпозируется на два иерархического уровня: главная транзитная сеть и транзитная сеть нижнего уровня. Проанализированы возможные затраты на различные варианты построения гибридной сети.
6. С учетом изложенных особенностей разработан проект концепции городской гибридной сети связи с полным набором услуг. Показано, что имеет место иерархия участников, подчиняющаяся иерархии самой сети. Установлено, что такие участники как информационный ресурс, оператор связи и администрация связи имеют три уровня иерархии (городской, районный и микрорайонный), а потребитель информации только один — микрорайонный уровень.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В диссертационной работе решены задачи, заключающиеся в разработке модели ТКС, на основе ее МФП описанияполиконцептуальной системной модели проблемы создания и использования ТКС (ПСМП) на основе полученной модели системымодели взаимодействия ТКСмодели проблемы синтеза взаимодействия ТКС, на основе ПСМП.
При этом получены следующие результаты:
1. Проведено моделирование телекоммуникационной системы, на основе ее морфологического функционально-праксеологического описания. Получена математическая модель системы. Показано, что указанная модель есть система уравнений в виде зависимостей экономических и функциональных показателей качества сети от ее функциональных параметров и морфологических свойств, определяемых соответственно, структурной и функциональной моделями ТКС. Это позволяет при известных требованиях к показателям качества ТКС определять параметры и структуру системы.
2. Произведено морфологическое функционально-праксеологическое описание проблемы создания и использования системы связи. Получены математические зависимости между показателями качества участников, а также зависимости указанных показателей и праксеологических ТКС, на основании которых построена поликонцептуальная системная модель. Показано, что указанная модель обобщает описание проблемы и представляет собой размеченный орграф, в качестве вершин которого выступают морфологические, функциональные и праксеологические элементы проблемы, а в качестве дугмножество связей и операторов. Это позволяет формализовать связи между показателями качества участников и праксеологическим показателями сети связи и получить функционалы, подлежащие оптимизации.
3. Проведено описание взаимодействия ТКС. Получены численные оценки ресурсов, формирующие пространство состояний ресурса. Установлено, что в результате взаимодействия ресурсы перераспределяются образуя подмножества ресурсов функционирования, приобретенного ресурса и затраченного на взаимодействие ресурса, которое в свою очередь есть объедение двух подмножеств, а именно подмножества переданного ресурса и подмножества совместно — используемых ресурсов. Это позволяет построить модель взаимодействия ТКС.
4. На основании проведенного ресурсного описания получена ресурсная модель взаимодействия двух ТКС. Показано, что вектор состояния ресурсов после взаимодействия связан с соответствующим вектором состояния ресурсов до взаимодействия посредством матрицы взаимодействия, которая имеет смысл матрицы перераспределения ресурсов. Полученная модель взаимодействия позволяет произвести интеграцию систем.
5. Проведено описание проблемы синтеза взаимодействия систем. Показано, что морфологическими элементами проблемы являются показатели качества субъектов и праксеологические показатели взаимодействующих систем до и после взаимодействия. Установлены связи показателей качества участников между собой и с праксеологическими показателями ТКС с учетом изменения последних в результате взаимодействия. Это позволяет формализовать связи между показателями качества участников и праксеологическим показателями сети связи и получить функционалы, подлежащие оптимизации при синтезе взаимодействия ТКС.
6. Определено необходимое условие интеграции ТКС, которое состоит в том, что разработаны методы синтеза интеграции систем. Получены необходимые и достаточные условия интеграции ТКС. Показано, что необходимое условие состоит в том, что элементы матричного оператора взаимодействия, связывающие между собой релевантные ресурсы обеих взаимодействующих систем должны быть отличны от нуля, а достаточное — в том, что интенсивность взаимодействия первой системы строго больше нуля, а интенсивность взаимодействия второй системы не строго больше нуля.
Указанные условия позволяют разработать методику синтеза интеграционного взаимодействия ТКС.
Таким образом, задача диссертационной работы, заключающаяся разработки методов синтеза интеграционного взаимодействия телекоммуникационных систем на основе морфологической функциональнопраксеологической модели взаимодействия, решена.
