CC BY
17
КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 1-2019
doi: 10.24411/2409-5419-2018-10221
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСАМИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНЫМ ВРЕМЕНЕМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ
БУРЕНИН
Андрей Николаевич1 ЛЕГКОВ
Константин Евгеньевич2
Сведения об авторах:
1
Д.Т.Н., доцент, главный специалист Акционерного общества «Научно-исследовательский институт «Рубин», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
2к.т.н., доцент, начальник кафедры автоматизтрованных систем управления Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются основные подходы к организации комплексов технических средств по обеспечению единым временем, как точным (астрономическим), так и функциональным или оперативным, требуемых элементов (должностных лиц органов управления и комплексов автоматизации) системы управления сложным организационно-техническим объектом специального назначения. Показано, что лицам, принимающим решения при управлении с использованием системы управления сложным организационно-техническим объектом специального назначения, необходимо обеспечить требуемую номенклатуру инфокоммуникационных услуг, среди которых одними из важнейших являются услуги обеспечения единым временем, в том числе в чрезвычайных условиях. Это возможно осуществить только при организации качественного управления самими комплексами технических средств по обеспечению единым временем, которые являются одними из основных компонентов системы управления сложным организационно-техническим объектом специального назначения. Показано, что создание комплексов управления комплексов технических средств по обеспечению единым временем системы управления сложным организационно-техническим объектом специального назначения, предполагает применение стандартных решений по управлению телекоммуникациями, телекоммуникационных и информационных протоколов, протоколов управления, стандартных протоколов обеспечения единым временем, с непременным учетом требований безопасности. При этом, особенно важным является наличие формализованного описания задач управления и формализации постановки задачи управления, что позволяет рассматривать основные подходы к организации управления и формированию моделей управления комплексов технических средств по обеспечению единым астрономическим и единым оперативным временем требуемых элементов системы управления на основе многоуровневого представления архитектуры самих комплексов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: система единого времени; оперативное управление; инфокомму-никационные услуги; протоколы единого времени; комплекс технических средств.
Для цитирования: Буренин А.Н., Легкое К.Е. Основные подходы к организации оперативного управления комплексами обеспечения единым временем системы управления сложным организационно-техническим объектом // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2019. Т. 11. № 1. С. 20-32. Со1: 10.24411/2409-5419-2018-10221
Ill/т ha К ¡к
2019, H&ES RESEARC
Введение
В настоящее время многие народно-хозяйственные структуры, имеющие большое значение для существования государства в сложных условиях международной обстановки, имеют или создают организационно-технические системы (объекты) специального назначения (СОТО СН), нормальная и устойчивая работа которых обеспечивается высокоорганизованными системами управления (СУ).
При этом, решение комплекса задач по созданию и развертыванию СУ СОТО СН преследует стратегические цели: с одной стороны, получения максимального эффекта при эксплуатации СОТО СН в различных условиях при фиксированном ресурсе, заложенном в нем, а, с другой — в предоставлении должностным лицам и операторам органов управления СОТО СН возможности их нормативной эксплуатации и технического обслуживания с минимальными затратами, обеспечивая при этом требуемый уровень качества работы.
Функционирование самой СУ СОТО СН предполагает синхронизированность ее элементов при проведении управляющих мероприятий, что требует организации специальных комплексов технических средств по обеспечению (КТСО) единым временем астрономическим (ЕАВ) и функциональным или оперативным (ЕОВ).
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
Особенности управления комплексами технических средств обеспечения единым временем Итак, качественное функционирование СУ СОТО СН невозможно без развертывания КТСО ее элементов данными об астрономическом и оперативном времени или КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ для поддержки и синхронизации широкого спектра задач управления СОТО СН [1, 2].
Как правило, системы единого времени специального назначения базируются на первичных сигналах от систем GPS/ГЛОНАСС (рис. 1).
Функционирование самих КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ которое для рассматриваемой СОТО СН, как правило, осуществляется в сложных, иногда экстремальных, условиях, характеризующихся помеховыми и информационными возмущениями на нее со стороны различных нарушителей, должно (для обеспечения высоких качественных показателей) обеспечиваться непрерывным управлением в реальном масштабе времени.
Так как архитектура КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН является типичной для инфокоммуникационных сетей [3-19], архитектура процессов управления может быть представлена рис. 2.
Как правило, решения по управлению КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН являются интегрированными (то есть
Рис. 1. Процессы получения первичных сигналов для формирования единого времени
и \\\\
• НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т 11 № 1-2019
БИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
'Л
Рис. 2. Архитектура процессов управления КТСО обеспечения единого времени СУ СОТО СН
включают в себя несколько задач управления). При этом средства управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН компонуются в составе центров управления, которые позволят им реализовать следующие функции:
- быстро наращивать новые услуги по предоставлению ЕАВ и ЕОВ;
- поддерживать нормативное качество обслуживания должностных лиц (ДЛ) органов управления СОТО СН своевременным предоставлением ЕАВ и ЕОВ;
- обеспечивать низкие затраты на эксплуатацию КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ.
Для обеспечения задачи управления создают специальную информационную сеть КТСО ЕВ (рис. 2), обеспечивающую процессы управления услугами ЕВ путем организации взаимосвязи с компонентами различных средств на основе единых интерфейсов и протоколов в соответствии с концепцией ТММ
Основной задачей управления является обеспечение функционирования КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН с заданными показателями качества при разнообразных внешних и внутренних возмущениях как на сами КТСО ЕВ, так и на СУ СОТО СН в целом.
В общем случае процесс управления КТСО ЕВ включает следующие этапы: получение информации о состоянии КТСО ЕАВ и ЕОВ, анализ полученной информации,
выработка решения и исполнение решения, т.е. осуществление управляющих воздействий.
Система управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН состоит из программно-аппаратных средств, оперативного и административного персонала, обеспечивающих процессы управления. Поэтому важной задачей, которую нужно решить при ее построении, является оптимальное (рациональное, целесообразное) распределение функций управления между ДЛ управления КТСО ЕВ и аппаратно-программными средствами комплексов автоматизации.
При внедрении современного комплекса управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН ДЛ управления получат следующее:
- оперативно обнаруживаются и устраняются неисправности в КТСО;
- снижаются эксплуатационные расходы и появляются дополнительные возможности за счет своевременно предоставленных услуг ЕАВ и ЕОВ;
- появляется возможность контролировать элементы других систем управления, пользующихся услугами ЕВ на правах присоединения;
- появляется возможность контролировать техническое состояние и работоспособность как отдельных элементов, так и всего компонента обеспечения ЕВ в целом.
Ill/т ha Il ¡к
2019, H&ES RESEARC
Кроме того повышается качество предоставляемых услуг ЕАВ и ЕОВ.
При этом основными функциями управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН являются:
- контроль качества предоставляемых услуг ЕВ;
- контроль состояния элементов КТСО ЕАВ и ЕОВ;
- управление функционированием КТСО ЕАВ и ЕОВ в соответствии с условиями эксплуатации, включая управление формированием оперативного времени;
- управление структурой КТСО ЕАВ и ЕОВ;
- управление ресурсами КТСО ЕАВ и ЕОВ;
- управление безопасностью КТСО ЕАВ и ЕОВ.
Подсистемы системы управления
КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН
Весь комплекс задач управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН целесообразно условно разделить на задачи управления средствами КТСО (исполняет подсистема технологического управления), управления информационной сетью КТСО и сетью серверов КТСО ЕАВ и ЕОВ, управления услугами КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ (исполняет подсистема оперативно-технического управления), управления планированием предоставления услуг ЕАВ и ЕОВ (исполняет подсистема организационного управления). Таким образом выделяются три подсистемы СУ КТСО ЕВ.
Одной из важнейших задач, которую необходимо решать при организации технологического управления компонентом (управление оборудованием КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН), является задача оперативного мониторинга состояния ее элементов и, в первую очередь, мониторинг серверного оборудования. Решение задач мониторинга состояния серверного оборудования КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН обычно осуществляется по схеме «менеджер-агент» с применением стандартных протоколов управления, среди которых исключительно используют протокол SNMP.
Состояния каждого элемента серверного оборудования КТСО ЕВ отражаются в соответствующих элементах баз управляющей информации (MIB). Для отражения текущего (в реальном масштабе времени) состояния серверного оборудования КТСО ЕВ при обработке данных, считываемых с MIB, целесообразно применять различные методы обработки статистической информации, учитывающие специфику определенной группы параметров серверного оборудования.
Задачи оперативно-технического управления (управление информационной сетью КТСО ЕВ и услугами, предоставляемыми КТСО ЕВ) включают мониторинг и оценку состояния всей сетевой структуры КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН (информация о состоянии элементов КТСО ЕВ уже сформирована и на ее основе формируется далее
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
информация о сетевой структуре КТСО ЕВ). Выявляются перегруженные направления и ветви информационной сети КТСО ЕВ, анализируются пути приведения характеристик комплексов оборудования к норме и из множества управляющих воздействий выбираются те, которые в данной ситуации наилучшим образом могут обеспечить приведение характеристик к норме.
При фиксации СУ структурных изменений в КТСО ЕВ автоматически переформировывается план распределения нагрузки информационной сети компонента обеспечения ЕВ. После получения информации от СУ КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН или от ДЛ управления КТСО ЕВ о структурных изменениях, лицом, принимающим решение, отдается команда на ввод тех или иных резервов, а при их отсутствии на использование алгоритмов ограничения нагрузки (т.е. отключения от получения ЕАВ и ЕОВ наименее важных пользователей СУ СОТО СН, решающих второстепенные задачи по управлению СОТО СН).
Задачи планирования при управлении КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН являются наиболее важными и представляют собой процесс постановки целей, которые требуется достичь, и разработки программы их достижения, оформленной в виде совокупности документов (при ручном управлении) или совокупности формализованных команд (при автоматизированном управлении), основным из которых является план предоставления услуг ЕАВ и ЕОВ.
Содержанием процесса планирования является распределение ресурсов КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН и определение порядка их использования. Сущность и содержание планирования определяется ее целевым предназначением, характером функционирования и принципами применения в тех или иных условиях эксплуатации. При этом задачи планирования в КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН разбиваются на группы задач для информационной сети, для сети серверов ЕВ и для предоставляемых услуг ЕВ.
Изменения в структуре КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, приводят к необходимости перераспределения функций управления по звеньям и уровням управления СУ, а также соответствующего уточнения состава и взаимосвязи задач, решаемых должностными лицами при управлении КТСО ЕВ.
В целом управление КТСО ЕАВ и ЕОВ осуществляется в целях поддержания показателей качества обслуживания клиентов СУ СОТО СН по предоставлению услуг ЕВ и характеристик функционирования информационной сети КТСО ЕВ в пределах заданных норм. При этом основными причинами, вызывающими отклонение показателей качества функционирования КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН и показателей качества обслуживания клиентов СУ от нормы, являются структурные и функциональные изменения, вызванные ненадежностью оборудования и возмущениями из внешней среды или от нарушителей.
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т _____БИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
>У/
№ 1-2019
Технологические и целевые основы управления
и описание компонента обеспечения ЕАВ
и ЕОВ СУ СОТО СН как объекта управления
В качестве технологических основ могут быть взяты технологии сетевого управления. Так в настоящее время реально существуют простые протоколы управления сетью Internet трех версий (SNMP v1, 2 и 3) и две концепции управления:
- концепция OSI, которая предусматривает для управления сетями создание сетевых служб NMS — (ISO 7498-4, 9595, 9596), обеспечивающих функционирование сетей, планирование, управление и контроль работы всех их компонентов, при этом служба управления сетью образуется совокупностью распределенных по сети (применительно к компоненте обеспечения по КТСО ЕАВ и ЕОВ) аппаратных и программных средств и информационных ресурсов, размещенных во всех ее элементах;
- модель TMN, определенная Рек. МСЭ-Т М.3010, М.3020, М.3100 и рядом других, которая позволяет строить систему управления неоднородной КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, построенной на разных технологиях, оборудовании и программном обеспечении.
Эффективное решение задач управления сложными КТСО ЕАВ и ЕОВ возможно только тогда, когда четко представлена (или синтезирована) подробная адекватная модель совокупности КТСО, которая должна отвечать концептуальной модели глобальной информационной инфраструктуры (GII).
При этом будем считать, что система управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН достаточно эффективна, если она обеспечивает заданный прирост показателей качества функционирования компонента обеспечения. Поэтому обоснованный выбор показателей качества управляемых КТСО ЕАВ и ЕОВ в настоящее время является сложным вопросом, правильное решение которого возможно на базе системного подхода.
Выбор в качестве показателя эффективности КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН только одного частного критерия приводит к ситуации, когда не учитываются другие показателя. Поэтому целесообразно, чтобы осуществлялась одновременная оценка качества функционирования КТСО и эффективности компонента обеспечения по таким показателям как верность данных ЕВ, вероятность доставки данных ЕВ клиентам СУ СОТО СН, среднее время доставки данных ЕВ.
Но при этом возникают существенные практически неразрешимые трудности оценки качества КТСО ЕАВ и ЕОВ, которые можно преодолеть, выбирая в качестве основных показателей вероятностно-временные показатели качества функционирования, и налагая обоснованные ограничения на показатели верности и затрат.
Выполнение целей, поставленных перед системой управления КТСО ЕАВ и ЕОВ, в конечном итоге, должно
гарантировать функционирование ее в целом и отдельных ее частей компонента обеспечения с требуемой эффективностью. Тогда управление КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН будем считать эффективным, если оно обеспечивает требуемую эффективность функционирования каждого КТСО ЕАВ и ЕОВ в условиях воздействия на него и систему управления различных естественных и преднамеренных возмущений и помех (в т.ч. деструктивные возмущения и программно-аппаратные атаки нарушителей).
Проблемы оценки эффективности функционирования сложных КТСО ЕАВ и ЕОВ требуют исчерпывающего решения, как при создании их систем управления, так и при их эксплуатации, а в зависимости от цели, оценку эффективности их функционирования можно производить по различным правилам. При этом множество аргументов, от которых зависит процесс функционирования КТСО, назовем параметрами КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН. Каждый конкретный КТСО ЕАВ и ЕОВ предназначен для решения вполне определенного круга задач. При этом как он справляется с решением этих задач, позволяют судить определенные характеристики качества, под каждой из которой будем понимать некоторую численную характеристику, являющуюся функционалом от процесса функционирования КТСО ЕАВ и ЕОВ и определяющую одну из сторон качества этого процесса.
Учитывая воздействие на КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН различных случайных факторов, рассмотрим характеристики качества с вероятностных позиций. Пусть совокупность КТСО ЕАВ и ЕОВ может находиться в счетном множестве состояний $. Пусть также задано отображение А этого множества само в себя. Тогда процесс функционирования компонента обеспечения может быть задан графом О^, Л), вершинами которого являются возможные состояния, а дугами и петлями — возможные переходы из одного состояния в другое под действием некоторых причин.
Множеству состояний КТСО ЕАВ и ЕОВ $ ставится в соответствие множество вероятностей Р = {Р.}, каждый элемент Р. которого есть вероятность нахождения компонента обеспечения в определенном состоянии.
Для любой КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН существует отображение множества причин во множество параметров L. Следовательно, существует отображение множества L во множество Р={Р.}. Элементы его являются функциями параметров, определяющих конкретные стороны процесса функционирования каждого КТСО ЕАВ и ЕОВ и могут служить характеристиками качества ее функционирования.
Под эффективностью КТСО ЕАВ и ЕОВ обычно понимается мера соответствия подсистемы своему назначению. При этом всегда стоит вопрос формулирования задачи исследования на эффективность, а цель исследования эффектив-
Ill/т ha Il ¡к
2019, H&ES RESEARC
ности КТСО заключается в установлении степени влияния различных параметров из множества Ь на этот показатель.
Решение сформулированной задачи предполагает наличие математического описания процесса функционирования КТСО ЕАВ и ЕОВ. Полнота его зависит от того, сколько и каких параметров включено в множество Ь, а результатом реализации математического описания должны явиться численные значения характеристик качества (показателей эффективности). При этом влияние параметров на эффективность КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН можно оценивать по приращению показателей эффективности.
Понятно, что для КТСО ЕАВ и ЕОВ, основными показателями качества его функционирования являются показатели, характеризующие способность КТСО устойчиво выполнять задачи по предоставлению услуг ЕАВ и ЕОВ требуемого качества, например, случайное ts или среднее ^ время предоставления данных ЕВ.
Поскольку целью функционирования каждого КТСО ЕАВ и ЕОВ является предоставление клиентам СУ СОТО СН данных о ЕВ с требуемыми качеством и точностью, то при выполнении этой цели эффективность КТСО ЕАВ и ЕОВ обеспечиваются с вероятностью не меньшей требуемой Рр несмотря на целый ряд возмущений.
При управлении КТСО ЕАВ и ЕОВ АСУС соответствие определенного управления зафиксированному его состоянию обеспечивает оператор управления, включающий функции планирования и оперативного управления (выполнение плана).
В соответствии со стандартами управления, приведенными ранее, осуществляется декомпозиция оператора управления по уровням архитектуры, т.е. управление комплексом представлено: планированием, управлением услугами КТСО, управлением информационной сетью и сетями серверов ЕВ, управлением оборудованием КТСО.
С целью реализации пяти основных функций управления, заложенный в модели ЫМБ OSI, осуществляемых прикладными процессами комплексов автоматизации СУ КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, каждый из операторов должен выполнять пять задач управления: качеством (производительностью, скоростью обработки и т.д.) функционирования, структурой компонента обеспечения, процессами выявления неисправностей и их устранения, использованием ресурсов, безопасностью.
Задачи управления серверным и коммутационным оборудованием КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, в основном сводятся к поддержанию их в работоспособном состоянии с качеством работы не ниже требуемого. Поэтому основное внимание уделяется организации эффективного мониторинга параметров оборудования КТСО, выявлению взаимовлияния параметров друг на друга и возможному прогнозированию предаварийных и аварийных состояний, их предотвращению за счет своевременного ремонта и настройки.
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
Пять задач управления (качеством, конфигурацией или структурой, отказами, ресурсами и безопасностью) оборудованием КТСО являются в определенной степени вырожденными, выполняются со значительной долей ручного труда по администрированию оператором АРМ подсистемы технологического управления СУ КТСО и лишь в незначительной степени допускают автоматизацию процессов управления (за исключением задач мониторинга), в то время когда пять задач управления информационной сетью и сетью серверов ЕВ в составе компоненты обеспечения, образованной совокупностью КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, существенно более разносторонние в силу того, что сам объект управления (информационная сеть или сеть серверов ЕВ) значительно сложнее по организации, режимам функционирования, вариантам использования, количеству управляемых параметров и номенклатуре элементов. При этом разные группы задач различаются важностью, влиянием на текущее функционирование сетей (серверов ЕВ и информационной), требуемыми оперативными характеристиками, степенью участия операторов и должностных лиц органов управления КТСО в процессе управления и т. д.
Так, задача управления ресурсами, сводящаяся в основном к учету и контролю использования ресурсов КТСО, серверов, коммутационного оборудования информационной сети совокупности КТСО и сети серверов, их каналов, трактов и линий связи, с целью информирования должностных лиц управления компонентом обеспечения ЕВ об объеме потребляемых ресурсов за определенный период времени, а также к статистической обработке данных, к оценке коэффициентов использования и загрузки важнейших ресурсов и хранении этой информации в соответствующих базах данных, является, очевидно, для рассматриваемых КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН наименее важной, с достаточно низкими требованиями по оперативности.
Очевидно, что наиболее важной задачей, непосредственно влияющей на качество обслуживания клиентов СУ СОТО СН, решение которой должно осуществляться в реальном масштабе времени и с минимальным привлечением должностных лиц управления СУ КТСО, является задача управления качеством функционирования (производительностью, скоростью обработки). Особенностью задачи управления качеством КТСО ЕВ является решение частной задачи управления процессами формирования метрик оперативного времени для всех операций управления СОТО СН.
Следующей по важности является задача управления структурой каждого КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН и компонентом обеспечения ЕВ в целом. Она решается со значительным привлечением должностных лиц по управлению КТСО, которые только и могут принять решения по изменению структуры или корректировки существую-
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т _____БИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
>У/
№ 1-2019
щих структур. Поэтому задачи по управления структурой КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН реализуются как задачи поддержки принятия обоснованных решений должностными лицами управления. Требования по оперативности решения задач управления структурой компонента обеспечения ЕВ существенно ниже, чем для задач управления качеством функционирования.
Также одной из задач управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН является задача управления при отказах комплексов технических средств, необходимость, решения которой, возникает в результате ненормальной работы средств и служб, неправильного использования ресурсов КТСО и в случае, когда возможности подсистемы технологического управления исчерпаны. Однако в большинстве практически реализуемых системах управления КТСО ЕВ эта задача в значительной степени решается в рамках подсистем эксплуатации.
Среди всех задач управления компонентом обеспечения ЕВ особо важную роль играет задача управления безопасностью, которая для КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, функционирующих в условиях интенсивных целенаправленных информационных воздействий многочисленных нарушителей, является исключительно важной и фактически влияющей на качество функционирования СУ СОТО СН и СОТО СН в целом. Связано это с тем, что различные информационные воздействия, достигнув поставленные цели, могут свести на нет нормальное функционирование КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, привести к функциональному отказу отдельных ее компонентов или под-
системы целиком, дезорганизовать работу подсистемы, исказить данные о едином времени или изменить форму предоставления единого оперативного времени.
Многоуровневые модели управления
компонентом обеспечения ЕВ
Несмотря на сложность обеспечения функционирования СУ СОТО СН в чрезвычайных условиях, требуется все-таки предоставить требуемую номенклатуру услуг ЕВ (ЕАВ и ЕОВ) и передать эти данные с гарантированным качеством индивидуальным или групповым пользователям СУ СОТО СН несмотря на возможные широкого спектра массированные возмущения, что должно предопределять необходимость разработки специальных подходов к организации управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН. В качестве такого подхода может быть взят и адаптирован для целей управления КТСО подход, приведенный в работах [3-5], предполагающий декомпозицию общей задачи управления на три уровня управления, в соответствии с трехуровневой архитектурой КТСО ЕВ: управление прикладным уровнем, управление функциональным уровнем, управление сетевым уровнем КТСО, на каждом из которых управление осуществляется в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т сер Х.700, М-3*** (TMN) и стандартом ISO 7498-4 по пяти основным задачам (рис. 3).
Поскольку каждый уровень функциональной архитектуры КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН представлен соответствующей сетью (серверов ЕВ, услуг безопасности, информационной сетью и т.д.), то организация управле-
Рис. 3. Архитектура задач управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
an -/У i /// ha II///
2019, H&ES RESEARCH
Рис. 4. ТМЫ -ориентированная архитектура многоуровневых процессов управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН
ния им должна осуществляться в соответствии с моделью ТММ (рис. 4). При этом присутствуют независимые в соответствии с постулатами модели OSI пирамиды ТММ, описывающие модели подсистемы управления соответственно прикладного, сетевого и базового уровней КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН.
В соответствии с архитектурной моделью управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН (см. рис. 4), предполагающей организацию многоуровневого иерархического управления, отвечающего концепции управления ТММ, соответственно пирамида управления ТММ прикладным уровнем КТСО ЕВ, пирамида управления ТММ функциональным уровнем КТСО ЕВ и пирамида управления ТММ сетевым уровнем КТСО ЕВ СУ СОТО СН, целесообразно представить формализованную схему решения задач управления ею как показано на рис. 5 и рис. 6.
Система управления, оценив информацию, полученную в процессе мониторинга КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН, вырабатывает вектор управления
, = К„ U„, uj,
(1)
кладным, функциональным и сетевым уровнями КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН.
Вектор управления прикладным уровнем КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН црь вырабатывается на основе данных мониторинга о многомерной нагрузке требований на
получение услуг ЕВ Лрь, параметров многомерного обслуживания Мрь, структуре сетей уровня 8р1 и параметров атак на уровень Я
f(\ М„, ^ Rpr).
PL ->PLy PL
(2)
Вектор управления функциональным уровнем КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН и вырабатывается на основе данных мониторинга о многомерной нагрузке требований на получение услуг уровня Л , параметров многомерного обслуживания (обеспечение безопасности, санкционированное обеспечение адресами, геоинформационное обеспечение и т.д.), структуре сетей услуг уровня и параметров атак на уровень
Рис. 5. Формализованная постановка задачи управления компонента обеспечения ЕВ
где u u u — векторы управления соответственно при-
!( ш
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 1-2019
ИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ ;
Рис. 6. Формализованная схема задач управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН
«и = ЫК,' мр ^
(3)
Вектор управления сетевым уровнем КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН «ж вырабатывается на основе данных мониторинга о многомерной нагрузке требований на получение инфокоммуникационных услуг уровня Лпараметров многомерного обслуживания М , структуре информационной сети $ж и параметров атак на уровень Кж
«„ = £„(Л,„, М„„ ^гг,
N Жу ЫР ЫР N,' N1'
(4)
Выбор того или иного управления компонентом обеспечения ЕВ осуществляется исходя из обеспечения экстремума выбранного показателя качества его функционирования (5), который может быть функциональным (6), аддитивным (7) или мультипликативным (8) от показателей качества уровней КТСО ЕВ:
Естественно, что наиболее благоприятным для управления КТСО ЕВ является вариант, когда показатель качества является аддитивным (7) или мультипликативным (8), т.е. является взвешенной суммой или произведением от показателей качества функционирования прикладного, функционального и сетевого уровней КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН. При выборе соответствующих показателей качества функционирования КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН этого не трудно осуществить.
Уровневые векторы управления «Р,, иж строятся так, чтобы достигался экстремум уровневого показателя качества, т.е. соответственно:
«и ^ ех^г {б1}.
« ^ еХ^Г {б2
(9)
(10)
иКТСО ^ {Окгс
QкTCO = ПЯ}
3
ФКТСО ГкО-к .
к=1
3
ФКТСО = ТТ Гк Qk. к=1
(5)
(6)
(7)
(8)
«N1 ^ {бз}.
(11)
Ясно, что для КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН наиболее важными является временные характеристики получения ЕАВ и ЕОВ, которые можно интерпретировать
как случайные времена доставки данных о ЕАВ и ЕОВ
*
tsP¡, tt(или использовать средние их значения ^ Р1,
Кш ), т.е.:
exstr {Q1} ^ min tsPL ; exstr {Q1} ^ min t*P
или
(12)
exstr {Q2} ^ min tsFL ; exstr {Q2} ^ min t*D FL
или tsIL < tsDIL ; t\IL < 4 t • (13)
exstr {Q3} ^ min tsNL ; exstr { Q3} ^ min t*N
или
(14)
Таким образом, общую модель многоуровневого управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН можно представить схемой, на которой задачи управления каждым уровнем КТСО решаются в соответствии с моделью управления OSI (рекомендации МСЭ-Т Х. 700) и концепцией ТМЫ (рекомендации МСЭ-Т Х. 30**) с формированными на каждом уровне ТММ-архитектуры всех составляющих вектора управления (рис. 7).
Приведенная на рис. 7 модель иерархического многоуровневого ТММ-ориентированного управления компо-
I If' ¡У/'/
ha Ink
2019, H&ES RESEARC
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
нентом обеспечения ЕВ элементов СУ СОТО СН позволяет решать, в соответствии с концепцией ТММ (управление оборудованием, управление сетями, управление услугами, управление всем уровневым компонентом), все пять задач управления (ресурсами, структурой, качеством функционирования, безопасностью, отказами) каждым уровнем КТСО независимо от других уровней, с учетом специфики его функционирования.
Выводы
В настоящее время в нефтегазовой отрасли, электроэнергетике, атомной промышленности и других сферах (сложные организационно-технические объекты специального назначения или СОТО СН) все большее внимание уделяется созданию современных систем управления, которые обеспечивают должностных и административных лиц средствами эффективного управления.
Функционирование СОТО СН в значительной степени влияет на экономическую мощь государства и поэтому как сами СОТО СН, так и системы управления ими, наряду с влиянием на них внешней среды, с большой вероятностью будут подвергаться разнообразным массированным возмущениям различных нарушителей.
Организация эффективного управления СОТО СН, особенно в чрезвычайных обстоятельствах, предполагает обеспечение элементов системы управления значениями
Рис. 7. Модель многоуровневого управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН
КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 1-2019
^ИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
#
//
единого времени, как астрономического, так и функционального или оперативного, которое осуществляют специально создаваемые комплексы технических средств обеспечения единым временем (КТСО ЕВ). Их функционирование с высокими качественными показателями возможно лишь при организации управления ими в рамках системы управления КТСО.
При этом в качестве основных функций СУ КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН целесообразно рассматривать:
- контроль качества предоставляемых услуг ЕВ;
- контроль состояния элементов КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН;
- управление функционированием КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН в соответствии с условиями обстановки, включая управление формированием оперативного времени;
- управление структурой КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН;
- управление ресурсами КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН;
- управление безопасностью КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН.
При организации управления следует учитывать, что эффективное решение задач управления КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН возможно только тогда, когда четко представлена (синтезирована) адекватная модель комплексов.
Поскольку архитектурная модель КТСО ЕАВ и ЕОВ СУ СОТО СН включает три уровня, то управление ею также целесообразно декомпозировать на три уровня управления: управление прикладным уровнем, управление функциональным уровнем, управление сетевым уровнем КТСО, на каждом из которых процесс управления осуществляется в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т сер Х.700, М-3*** (TMN) и стандартом ISO 7498-4 для пяти задач управления, к которым относятся задачи управления функционированием или качеством функционирования (производительностью уровня, скоростью обработки, формированием спектра функций оперативного времени), безопасностью, структурой, ресурсами уровня и сбойными ситуациями с выработкой соответствующего вектора управления, компоненты которого представляют собой векторы управления соответственно прикладным, функциональным и сетевым уровнями, каждый из которых вырабатывается СУ на основе данных мониторинга о многомерной нагрузке требований на получение услуг ЕВ, параметров многомерного обслуживания, структуре сетей уровня и параметров атак на уровень, а выбор того или иного управления уровнем КТСО осуществляется исходя из обеспечения экстремума определенного показателя качества, который может быть функциональным, аддитивным или мультипликативным.
Литература
1. Система Единого времени для спецпотребтителей. URL: www: chas.prom.com. 2017 (дата обращения 10.02.2018).
2. Система единого времени» «Интелтек Плюс». URL: http://www.inteltec.ru/. 2017 (дата обращения 10.02.2018).
3. Буренин А. Н., Легкое К. Е. Современные инфоком-муникационные системы и сети специального назначения. Основы построения и управления. М.: Медиа Паблишер, 2015. 348 с.
4. Буренин А. Н., Курносое В. И. Теоретические основы управления современными телекоммуникационными сетями. М.: Наука, 2011. 464 с.
5. Ушаков И. А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. 132 с.
6. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1984. Т. 1. 528 с.
7. Шнепс-Шнеппе М. А. Системы распределения информации. Методы расчета. М.: Связь, 1979. 342 с.
8. Емельянов А. В., Легкое К. Е., Оркин В. В. Анализ проблем информационной безопасности информационных систем специального назначения при управлении ими // Труды II Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях». СПб.: Изд-во ВАС, 2017. С. 122-126.
9. Шаньгин В. Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. М.: ДМК Пресс, 2012. 592 с.
10. Ерохин С. Д., Артамонова Я. С., Легкое К. Е. К вопросу о методике выявления угроз информационной безопасности в пограничном пространстве // I-methods. 2013. Т. 5. № 2. С. 19-22.
11. Бабошин В. А., Сиротенко Ф. Ф. Модель процесса мониторинга транспортной сети специального назначения на основе нечеткой логики // I-methods. 2013. Т. 5. № 1. С. 20-25.
12. Ерохин С. Д., Легкое К. Е. Информационные угрозы автоматизированных систем управления технологическими процессами // I -methods. 2014. Т. 6. № 1. С. 24-26.
13. Корсунский А. С., Масленникоеа Т. Н., Ерышое В. Г. Модель системы анализа защищенности информации в автоматизированных системах // I-methods. 2015. Т. 7. № 4. С. 30-34.
14. Mitra D., Ramakrishman K. G. Technics for traffic engeniring of multiservice in priority networks // BLTJ. 2001. Vol. 1. Pp. 123-130.
15. Зима В.М., Молдоеян А. А., Молдоеян Н. А. Безопасность глобальных сетевых технологий. СПб.: Изд-во СПбУ, 1999. 234 с.
16. .Котенко И. В., Степашкин М. В., Богданое В. С. Анализ защищенности компьютерных сетей на раз лич-
ных этапах проектирования и эксплуатации // Известия вузов. Приборостроение. 2006. Т. 49. № 5. C. 3-8.
17. Gorodetsky V, Kotenko I., Karsayev O. The Multiagent Technologies for Computer Network Security: Attack Simulation, Intrusion Detection and Intrusion Detection Learning // The International Journal of Computer Systems Science &Engineering. 2003. Vol. 18. № 4. Pp. 191-200.
II ?//}' ha и ¡к
2019, H&ES RESEARC
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN
18. Harmer P., Williams P., Gunsch G., Lamont G. B. An artificial immune system architecture for computer security applications // IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2002. Vol. 6. No. 3. Pp. 252-280.
19. Al-Kasassbeh M., Adda M. Network fault detection with Wiener filter-based agent // Journal of Network and Computer Applications. 2009. Vol. 32. No. 4. Pp. 824-833.
BASIC APPROACHES TO THE ORGANIZATION OF OPERATIONAL MANAGEMENT OF COMPLEXES OF PROVIDING MANAGEMENT SYSTEM WITH UNIFORM TIME WITH THE DIFFICULT ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL OBJECT
ANDREY N. BURENIN,
St. Petersburg, Russia, [email protected]
KONSTANTIN E. LEGKOV,
St-Petersburg, Russia, [email protected]
KEYWORDS: common timing system; operational management; info-communication services; protocols of uniform time; complex of technical means.
ABSTRACT
Basic approaches to the organization of complexes of technical means for providing with uniform time, both exact (astronomical), and functional or operational, required elements (officials of governing bodies and complexes of automation) of management system of a special purpose difficult organizational and technical object are considered. It is shown that the persons making decisions at management with use of management system of a special purpose difficult organizational and technical object need to provide the required nomenclature of infocommunication services among which one of the major are services of providing with uniform time, including in extraordinary conditions. It is possible to carry out it only at the organization of high-quality management of complexes of technical means for providing with uniform time which are one of principal components of management system a special purpose difficult organizational and technical object.
It is shown that creation of complexes of management of complexes of technical means on providing management system with uniform time with a special purpose difficult organizational and technical object, assumes application of standard solutions on telecommunication management, telecommunication and information protocols, protocols of management, standard protocols of providing with uniform time, with indispensable accounting of safety requirements. At the same time, existence of the formalized description of tasks of
management and formalization of problem definition of management is especially important that allows to consider basic approaches to the organization of management and forming of models of management of complexes of technical means for providing management system with uniform astronomical and uniform operational time of required elements on the basis of multilevel representation of architecture of complexes.
REFERENCES
1. Sistema Edinogo vremeni dlya spetspotrebiteley [Common timing system for spetspotrebtitel]. URL: www: chas.prom.com. 2017. (date of access 10.02.2018). (In Russian)
2. Sistema edinogo vremeni "Inteltek Plyus" [Common timing system of Inteltek Plus]. URL: http://www.inteltec.ru/ (date of access 10.02.2018). (In Russian)
3. Burenin A.N., Legkov K. E. Sovremennye infokommunikatsionnye sistemy i seti spetsial nogo naznacheniya. Osnovy postroeniya I up-ravleniya: Monografiya [Modern infocommunication systems and special purpose networks. Basics of creation and control]. Moscow: Media Publisher, 2015. 348 p. (In Russian)
4. Burenin A. N., Kurnosov V. I. Teoreticheskie osnovy upravleni-ya sovremennymi telekommunikacionnymi setyami [Theoretical bases of management of modern telecommunications networks].
КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 1-2019
.l_,ИOTEXHИKA И СВЯЗЬ
Г
//
Moscow: Nauka, 2011. 464 p. (In Russian)
5. Ushakov I. A. Veroyatnostnye modeli nadezhnosti informatsion-no-vychislitel'nykh system [Probabilistic models of reliability of information-computing systems]. Moscow: Radio i svyaz', 1991. 132 p. (In Russian)
6. Feller W. An Introduction to Probability Theory and its Applications. 3rd ed. 1968. Vol. 1. 528 p.
7. Shneps-Shneppe M. A. Distribution System information. Calculation methods. Moscow: Svyas', 1979. 342 p. (In Russian)
8. Emel'yanov A.V., Legkov K. E., Orkin V. V. Analiz problem informat-sionnoy bezopasnosti informatsionnykh sistem spetsial'nogo naz-nacheniya pri upravlenii imi [Analysis of problems of information security of information systems for special purposes and their control]. Trudy II Mezhvuzovskoy nauchno-prakticheskoy konferent-sii "Problemy tekhnicheskogo obespecheniya voysk v sovremennykh usloviyakh" [Proceedings of the II Interuniversity scientific and practical conference "Problems of technical support of troops in modern conditions"]. St. Petesburg: Voennaya akademiya svyazi Publ., 2017. Pp. 122-126. (In Russian)
9. Shan'gin V. F. Zashchita informatsii v komp'yuternykh sistemakh i setyakh [Information Protection in computer systems and networks]. Moscow: DMK Press, 2012. 592 p. (In Russian)
10. Erokhin S.D., Artamonov Y. S., Legkov K. E. To the question about the methods of identification of information security threats in the border space. I-methods. 2013. Vol. 5. No. 2. Pp. 19-22. (In Russian)
11. Baboshin V.A., Sirotenko F. F. The model of the process of monitoring the transportation network for special purposes based on fuzzy logic. I-methods. 2013. Vol. 5. No. 1. Pp. 20-25. (In Russian)
12. Erokhin S.D., Legkov K. E. Information threats are automated systems of control of technological processes. I-methods. 2014. Vol. 6.
No. 1. Pp. 24-26. (In Russian)
13. Korsun A.S., Maslennikova T. N., Erychov V. G. Model system analysis of information security in automated systems. I-methods. 2015. Vol. 7. No. 4. Pp. 30-34. (In Russian)
14. Mitra D., Ramakrishman K. G. Technics for traffic engeniring of multiservice in priority networks. BLTJ. 2001. Vol. 1. Pp. 123-130.
15. Zima V.M., Moldovyan A. A., Moldovyan N. A. Bezopasnost' glob-al'nyh setevyh tehnologij [The global security network technologies]. St. Petesburg: SPbU Publ., 1999. 234 p. (In Russian)
16. Kotenko I.V., Stepashkin M. V., Bogdanov V. S. Vulnerability Analysis of Computer Networks on Design Stages and Maintenance. Iz-vestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie [Journal of Instrument Engineering]. 2006. Vol. 49. No. 5. Pp. 3-8. (In Russian)
17. Gorodetsky V., Kotenko I., Karsayev O. The Multiagent Technologies for Computer Network Security: Attack Simulation, Intrusion Detection and Intrusion Detection Learning. The International Journal of Computer Systems Science & Engineering. 2003. Vol. 18. No. 4. Pp. 191-200.
18. Harmer P., Williams P., Gunsch G., Lamont G. B. An artificial immune system architecture for computer security applications. IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2002. Vol. 6. No. 3. Pp. 252-280.
19. Al-Kasassbeh M., Adda M. Network fault detection with Wiener filter-based agent. Journal of Network and Computer Applications. 2009. Vol. 32. No. 4. Pp. 824-833.
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Burenin A. N., PhD, Full Professor, Chief specialist of "Research Institute "Rubin";
Legkov K. E., PhD, Head of the Department of automated systems of control of the Military Space Academy.
For citation: Burenin A.N., Legkov K.E. Basic approaches to the organization of operational management of complexes of providing management system with uniform time with the difficult organizational and technical object. H&ES Research. 2019. Vol. 11. No. 1. Pp. 20-32. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10221 (In Russian)
