CC BY
94
УДК 614.84
РАЦИОНАЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ МЧС РОССИИ
(К ВОПРОСУ СПОСОБА ВЫБОРА)
М.В. Буйневич, О.Ю. Иншаков, А.Б. Плаксицкий
Показана актуальность внедрения и совершенствования автоматизированных систем (АС) в целях реализации важнейших функций системы управления МЧС России. Обозначены компоненты обобщенного критерия качества вариантов информационно-технического взаимодействия (ИТВ) в АС. К решению задачи формирования рациональных вариантов организации ИТВ в проектируемых или модернизируемых АС МЧС применен метод анализа иерархий. Установлены предпочтительный вариант ИТВ для гипотетической АС и приоритеты реализации его свойств, сделано предположение о высокой результативности и практической значимости разработанного способа для задач проектирования и модернизации АС МЧС России
Ключевые слова: системы управления, информационно-техническое взаимодействие
Сбор, обработка и обмен информацией в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, а также обеспечения пожарной безопасности являются одной из важнейших функций системы управления МЧС России. [1, 2,3].
В существенной степени результативность реализации функций автоматизированной системы (АС) и решения соответствующих им задач определяется эффективностью информационнотехнического взаимодействия (ИТВ) объектов и субъектов МЧС России в повседневной обстановке и в условиях конкретной ЧС. Требования к ИТВ в АС формулируются на качественном и/или количественном уровнях. На качественном уровне требования выражаются в виде совокупности существенных свойств, характеризующих процесс и/или систему [3, 4, 5]. Предъявление требований на количественном уровне дополнительно предполагает определение показателей эффективности (ПЭ) и задание их предельных или интервальных значений. Компоненты системы ПЭ, которые описывают качество ИТВ проектируемой или модернизируемой АС МЧС России, можно сформулировать в терминах наиболее существенных свойств материальной основы ИТВ - телекоммуникационной сети (ТКС) АС. Основным показателем ИТВ, характеризующим количество информации пользователей
мультисервисной ТКС АС, является
производительность.
у
Вектор производительности *рг включает следующие векторы показателей качества - вектор
у
пропускной способности ,вектор
мультисервисностиКтгги вектор своевременности^1*» :
Буйневич Михаил Викторович - ВМИРЭ им. А.С. Попова, д-р техн. наук, профессор, тел. (812) 420-22-73 Иншаков Олег Юрьевич - СШУ ГПС МЧС России, адъюнкт, тел. (812) 388-47-22
Плаксицкий Андрей Борисович - ВИ ГПС МЧС России, канд. физ.-мат. наук, доцент, тел. (473) 242-12-65
где / - этап развития проектируемой
(модернизируемой) АС МЧС, на котором происходит масштабирование ее ИТВ. Главным ресурсом, отражающим объем данных, передаваемых ТКС или ее частью в единицу времени, в общем случае является пропускная способность ИТВ. При проектировании и экспертной оценке перспективных АС на практике используются такие показатели, как средняя и максимальная пропускные способности, позволяющие оценить работу ИТВ как на большом отрезке времени, так и с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы системы [1]. Способность ИТВ поддерживать разные типы трафика с различными требованиями к характеристикам, влияющим на качество обслуживания, характеризует мультисервисность.
Показатели вектора производительности непосредственно связаны со своевременностью ИТВ в проектируемой или модернизируемой АС МЧС России: так, пропускная способность определяет объем используемого для передачи информации сетевого ресурса, а мультисервисность - тип трафика. Своевременность характеризует ИТВ как возможность ТКС обеспечивать доставку принятых к обслуживанию сообщений в задаваемые сроки [2]. Своевременность наиболее полно оценивается векторным критерием -вероятностью доставки сообщений приоритетов за время, не более заданного (зад- вероятность своевременной доставки (ВСД). В качестве шкалы допустимых значений на основе расчета ВСД сообщений обычно принимается: Р< 0.8-минимально допустимое значение, при Р < 0.8 качество ИТВ считается неудовлетворительным, используемые технологии не эффективными, требуется модернизация; Р<0.9 -обеспечивается среднее качество функционирования; Р<0.95 - высокое качество;
0.95 <Р<0.95 - высшее качество. Экспертным
показателем качества является вектор устойчивости
■'' : ■- процесса ИТВ, отражающий свойства, которые
проявляются в реальных условиях применения, и характеризующий способность ИТВ достигать цели своего функционирования в этих условиях.
Существуют три уровня оценки устойчивости ИТВ [3]: объектовый, структурный и функциональный. Работоспособность элементов ТКС в этих условиях отражает свойства, соответственно,
помехозащищенности и надежности. показатели устойчивости характеризуют только свойства элементов (объектов) и не позволяют оценить способность ИТВ функционировать в случае отказов и помех и определить ухудшение функциональных характеристик в этом случае для этого необходимо рассмотреть показатели, характеризующие живучесть.
- V
вектор устойчивости лз*, включает следующие векторы показателей качества-вектор
векторы
показателей
вектор
помехоустойчивости
У у
Р™, вектор надежности гnd и
У F. (
вектор живучести: У*
=
Показатель
совместимости
_. служит
показателем качества, характеризующим способность ИТВ функционировать на основе бесконфликтного сосуществования и гармоничного взаимодействия различных телекоммуникационных технологий, способность включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение. В АСУ различаются следующие виды совместимости: организационная, техническая и информационная, которые достигаются путем согласованности инструкций, методик, единых протоколов сетевого и транспортного уровней, Исходя из вышеизложенного,
вектор совместимости Узи ,включает следующие
векторы
организационной технической
показателей
совместимости
качества-вектор
совместимости
Пі,
информационной совместимости
■ :k (О; I
вектор
вектор
(2)
Одним из необходимых условий обеспечения требуемого качества ИТВ является безопасность, определяющаяся состоянием защищенности ИТВ от различных угроз, а конкретно - способностью ТКС обеспечить абонентам АС МЧС доступность, целостность и конфиденциальность ИТВ. Беспрепятственное использование информации обмена санкционированными субъектами ИТВ можно обозначить как доступность ИТВ, критерием оценки которой может являться вероятность
беспрепятственного использования информации обмена в течение некоторого (заданного) периода времени или период времени, в течение которого обеспечена такая вероятность. Критерием оценки защищенности информации может являться вероятность защищенности информации обмена от вышеприведенных угроз в течение некоторого (заданного) периода времени или период времени, в течение которого обеспечена такая вероятность. Таким
образом вектор безопасности ■ь, включает следующие
конфиденциальности ^, вектор целостности УгЛ
вектор доступности '> dc и вектор неотказуемости^пе
У-У,
(З)
Обобщенный критерий оценивания качества ИТВ в проектируемой или модернизируемой АС МЧС России, учитывающий существенные внутренние свойства процесса функционирования ТКС, можно представить в виде совместной условной вероятности выполнения требований по производительности, устойчивости, совместимости и безопасности.
Существуют определяемые спецификой условий функционирования системы управления МЧС России факторы, которые могут приводить к изменению значений ПЭ ИТВ в процессе конкретной ЧС и организации ее ликвидации: перемещение
пользователей в плановом или оперативном порядке; изменение структуры ТКС, например, ее наращивание или деформация, обусловленная перемещением центров (пунктов) управления; выход или угроза выхода из строя центров (пунктов) управления, узлов или линий связи по причинам отказов (разрушений), вызванных техногенными и природными катастрофами, террористическими актами etc.
Любой из вышеназванных факторов или их комбинации способны изменить характер ИТВ при конкретном варианте его организации и ухудшить значения ПЭ с их выходом за пределы допустимых (требуемых) значений. Последнее предопределяет стремление к стабилизации значений ПЭ, в том числе, за счет изменения варианта ИТВ в сторону оптимального для текущих условий функционирования АС МЧС.
Значительное количество трудноформализуемых факторов, для большинства из которых нет адекватных математических моделей, делает корректный выбор оптимального варианта организации ИТВ невозможным. Речь может идти только о так называемых, рациональных вариантах,поэтому
предлагается трактовать все необходимые факторы в категориях выгод, издержек, возможностей и рисков выбора того или иного варианта ИТВ для создаваемой или модернизируемой АС МЧС России, что позволяет использовать хорошо зарекомендовавший себя для задач подобного рода метод анализа иерархий (МАИ)
[5]:
В качестве подкритериев и факторов оценивания были выбраны показатели качества перспективных ТКС. В качестве альтернатив выберем «полярные» варианты организации ИТВ: А1 - по принципу «точка -единая инфотелекоммуникационная среда (Интернет) -точка»; А2 - «точка - подсистема связи (например, электронная почта) - точка»; А3 - «точка - канал (составной) - точка».
Результат синтеза для задачи выбора варианта ИТВ в гипотетической АС МЧС с точки зрения выгод и возможностей приведен в таблице
качества
№ Альтернатива Предпочтение
1. А1 (сеть) 36.76814
2. А2 (подсистема связи) 34.79206
3. А3 (канал) 28.43980
Таким образом, наиболее предпочтительным по выгодам и возможностям является вариант А1. Полученные значения аддитивного критерия выгод и возможностей - W= (0,368; 0,348; 0,284)-сообразуются со здравым смыслом, так как вариант организации ИТВ на принципах Интернет предусматривает наиболее современные перспективные проектные решения.
Данное дерево атрибутов позволяет определить приоритеты отдельных свойств с точки зрения их влияния на критерий,по показателю выгод вектор локальных приоритетов отдельных свойств имеет вид: Жв= (0,16; 0,20; 0,20; 0,43). По
показателю возможностей: WО= (0,15; 0,15; 0,42; 0,28).
Таким образом наиболее важно реализовать свойства безопасности и производительности. С учетом локальных приоритетов выгод и возможностей в приведенной иерархии:
2
“Ч = Щ} =
■ (0,16-0,6+ 0,15-0,4;
0,20-0,6+0,15-0,4; 0,20-0,6+0,42-0,4;
0,43-0,6+0,28-0,4)=(0,156; 0,18; 0,288; 0,37).
С учетом весов наиболее приоритетным является свойство производительности.
Проведенные, согласно технологии МАИ логико-математические операции, но для издержек и рисков показали, что наиболее предпочтительным по издержкам и рискам является канал (А3), так как вариант ИТВ на принципах Интернет предусматривает наибольшие расходы и наибольшие риски в своей реализации, потому что необходимо менять сложившуюся организацию построения ИТВ.
установлено, что наиболее важно реализовать свойства безопасности и производительности также, как и при рассмотрении выгод и возможностей.
Следовательно, с учетом весов наиболее приоритетным также является свойство производительности.
Чтобы выбрать рациональный (наиболее предпочтительный) вариант организации ИТВ в
проектируемой или модернизируемой АС МЧС
России, будем использовать невзвешенную мулыипликативную свертку Wl_Iи невзвешенную аддитивную свертку W2_i где I - номер анализируемого варианта ИТВ:
иг _ и ао^
№■[)*“ И = -ИЪя^ся, (4)
согласно которым:
Итак, подытоживая полученные результаты, можно констатировать, что наиболее
предпочтительным является второй вариант организации ИТВ. Вариант организации ИТВ по принципу подсистемы связи, в действительности, в настоящее время широко используется, как для вновь проектируемых, так и для модернизируемых АС МЧС, что позволяет предположить высокую результативность и практическую значимость разработанного способа.
Литература
1. Ненадович Д.М. Методологические аспекты экспертизы телекоммуникационных проектов.- М.: Горячая линия-Телеком, 2008.- 280 с.
2. Зыков В.К. и др. Автоматизированные системы управления и связь: Учебник.- 2-у изд., прераб. И доп.-М.: Академия ГПС МЧС России, 2006.- 665 с.
3. ГОСТ РВ 51987-2002. Информационная
технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Типовые требования и показатели качества функционирования информационных систем. Общие положения. 4. Додонов А.Г., Клещев Н.Т., Клименко В.Г. Анализ отраслевых вычислительных сетей. - Л.:
Судостроение, 1990.- 256 с.
4. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-1-2001.
Информационная технология. Методы и средства
обеспечения безопасности. Критерии оценки
безопасности информационных технологий. Часть 1.
Введение и общая модель.
5. Саати Т. Математические модели конфликтных
ситуаций. - М.: Сов. Радио, 1977.- 296 с.
Военно-морской институт радиоэлектроники им. А.С. Попова (г. Санкт-Петербург) Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России Воронежский институт Государственной противопожарной службы МЧС России
WAY OF CHOICE OF RATIONAL VARIANTS OF INFORMATION-TECHNICAL INTERACTION IN THE AUTOMATED COMPUTER-BASED SYSTEMS OF THE EMERGENCY
CONTROL MINISTRY OF RUSSIA (EMERCOM)
M.V. Buynevich, O.Y. Inshakov, A.B. Plaksitsky
Urgency of introduction and perfection of the automated systems (AS) for realization ofthe major functions of control system of EMERCOM of Russia is shown. Components of the generalized criterion of quality of variants of information-technical interaction (ITI) in the AS are formulated. To the decision ofa problem of formation of rational variants of organization ITI in projected or modernized the AS of EMERCOM of Russia is applied a method of the analysis of hierarchies. Preferable variant ITI for hypothetical the AS and priorities of realization of its properties is established, the assumption of high productivity and the practical importance of developed way for problems of designing and modernization the AS of EMERCOM of Russia is made
Key words: control systems, information-technical interaction
Буйневич Михаил Викторович, профессор, доктор технических наук, профессор кафедры боевого применения автоматизированных систем управления Военно-Морского Института Радиоэлектроники им. А.С. Попова.
198514, Санкт-Петербург,
Петродворец-4, ул. Разводная, д.15
Телефон рабочий: 420-22-73 домашний: 450-52-05
Иншаков Олег Юрьевич, адъюнкт факультета подготовки и переподготовки научных и научнопедагогических кадров Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России, старший лейтенант внутренней службы;
Телефон рабочий: 812-3884722
домашний: 3695164
196105, Санкт-Петербург, Московский пр., Д. 149
Плаксицкий Андрей Борисович, к.ф-м.н., доцент кафедры естественнонаучных и общетехнических дисциплин, Воронежского института Государственной противопожарной службы МЧС России
394053 Воронеж, ул. Краснознаменная 231
Телефон рабочий (473)2421265
Домашний (473)2600846
e-mail: pabDi^mail.ru
