123563 (689516), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для подстанции, изображенной на рис.1, была составлена схема замещения и получена формула для определения ее живучести.

Под потерей живучести подстанции будем понимать вероятность наступления такого события в течение времени t, при котором подстанция перестает снабжать электроэнергией все потребители.

Рис. 1- Схема подстанции Смолянка-220 кВ

Телекоммуникационные системы и услуги.

В этом разделе рассматривается живучесть и надежность телекоммуникационных систем. Бурный рост телекоммуникационных услуг (на фоне всеобщего промышленного спада) определил необходимость разделения отдела на два с одновременным усилением направлений, связанных с моделированием систем информатики. Таким образом, новый отдел телекоммуникационных систем был основан с целью разработки новых технологий в области информационных телекоммуникационных систем и доведения этих технологий до реального пользователя.

В связи с этим перед отделом были поставлены следующие задачи:

-- разработка математических и имитационных моделей и методов анализа и синтеза информационных сетей, удовлетворяющих заданным требованиям. Например, живучестью, надежностью или качеством функционирования;

-- разработка ГИС-технологий проектирования и эксплуатации сетей электросвязи различного назначения;

-- разработка новых информационных технологий и систем для предоставления принципиально новых услуг для населения и организаций.

Работы по первым двум направлениям ведутся почти с самого основания института. Здесь получены практически важные и интересные результаты. Так, например, разработка нового математического объекта "гиперсети" и соответствующей теории позволили провести еще в 1981 году системный анализ живучести правительственных сетей связи СССР, который показал их высокую уязвимость. Было показано, что при проектировании этих сетей не учитывались специальные требования к трассировке арендных каналов на магистральных сетях связи страны.

Новая математическая модель и разработанные в связи с данной задачей методы позволили не только анализировать живучесть любых сетей, но и решать задачи синтеза коммуникационных и транспортных сетей с заданными структурными требованиями и ограничениями. В настоящее время эти методы могут использоваться при создании современных цифровых сетей связи.

Методы автоматизации проектирования сетей электросвязи, разработанные в те же годы, нашли свое продолжение в технологии паспортизации сетей электросвязи г.Бердска и Искитимского района с помощью геоинформационной системы, созданной нашими коллегами, сотрудниками фирмы "СОТО".

В настоящее время эти работы интегрируются в единую систему моделирования и оптимизации транспортных и коммуникационных сетей различного назначения (связь, дороги, трубопроводы, ж.д. транспорт и т.д.). Система используется не только в науке и учебном процессе, но и в различных отраслях. В этой системе будут заложены ранее полученные результаты по оптимальному построению систем дискретного имитационного моделирования и их интеллектуализации -- работы велись еще в отделе моделирования систем информатики. В последние два года они получили развитие уже в рамках отдела телекоммуникационных систем.

К сожалению, по третьему направлению прошла черная полоса. Что касается научных и технологических результатов, то здесь все в порядке, а вот их практического воплощения, несмотря на принятые колоссальные усилия, не получилось. Например, разработанные нами еще в 1992 году программно-аппаратные средства для предоставления услуг "речевой почты" и организации автоматических справочных служб для населения не нашли своего заказчика. Работа выполнялась в рамках программы "Информатизация России". В те годы таких услуг не было не только у нас, но и за рубежом. Впрочем, и сейчас населению недоступны автоматические телефонные справочные, управляемые абонентом.

Новые технологии можно было бы использовать для создания автоматических аудио-библиотек для слепых (да и не только для них): заказываешь по телефону нужную литературу и тут же прослушиваешь (данный проект финансировался РФФИ).

Еще более интересен и достаточно хорошо проработан проект создания городской системы приема-передачи сигнальной информации для принципиально новых услуг, а также -- существующих, но по более низким расценкам.

Суть системы заключается в том, что на структуру городской телефонной сети накладывается сеть передачи данных для обработки сигналов, полученных от абонентов, по радиоканалу. Причем, число приемопередатчиков на сети достаточно, для того чтобы определить место нахождения абонента с точность до 10 метров. Компьютеры сети вычисляют место передачи сигнала и определяют посланный код, затем принимается решение по соответствующей услуге. Система позволяет организовать:

• технологию наблюдений за объектами (как подвижными, так и стационарными) с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций;

• комплекс услуг по охране и помощи подвижных объектов для предприятий и граждан города;

• поисковые службы и определения местонахождения абонента (поиск и навигация);

• дуплексную связь передачи данных по радиоканалам.

Очевидно, что систему можно использовать и для сотен других полезных услуг, так как она универсальна и значительно дешевле любой известной городской навигационной системы.

Кроме названных направлений, в отделе проводятся исследования в области проектирования и развития интеллектуальных сетей связи. Создаем статистические и динамические математические модели сетевых систем и занимаемся решением оптимизационных задач на сетях.

Результаты исследования в области математических моделей связности и соответствующих разделов теории живучести информационных сетей нашли применение в практике проектирования реальных сетей связи специального назначения. Разработанные алгоритмы решения NP-трудных задач теории графов и гиперграфов, потоковых задач, задач составления расписания использовались в процессе моделирования сложных иерархических структур.

Решены задачи моделирования ремонтных и регламентных работ и оптимизации их расписания.

Проводятся исследования и разрабатываются методы проектирования сетей абонентского доступа на базе ГИС-технологий. Разработана технология описания сети, позволяющая моделировать структуру сети и ее анализ с применением цифровой карты и в трехмерном пространстве.

Созданы программно-аппаратные средства для интеллектуальных сетей связи и работы в области компьютерной телефонии. В частности, разработан программный комплекс автоматизированного телефонного сервиса, включающий в себя речевую почту, факс по телефону, систему оповещения абонентов и автоматизированную справочную службу.

Проводятся исследования экономических и технических предпосылок создания автономных цифровых радиосетей для общественных телекоммуникационных услуг. Разработана концепция автономной цифровой радиосети быстрого развертывания с использованием аэростатов в качестве носителей антенн и части приемо-передающего оборудования. Данный проект финансировался институтом CNET Francs-Telecom и получил одобрение французских специалистов. Такие системы связи могли бы быть полезными при чрезвычайных ситуациях или в районах, где разворачивание обычных средств связи невозможно.

Разрабатываются математические модели, программные системы моделирования и оптимизации цифровых информационных систем для различных режимов их функционирования. В частности -- модели катастрофических процессов в информационных сетях.

На базе читаемых сотрудниками отдела курсов в различных вузах Новосибирска и полученных научных результатов ведутся работы по созданию открытой обучающей системы моделирования и оптимизации сетевых структур. Ставятся и решаются актуальные вопросы разработки автоматизированных обучающих систем, методика построения которых основана на комплексе математических моделей. Ведется разработка диалоговой системы гибридного моделирования и оптимизации транспортных и коммуникационных сетей.

Развернуты работы по проекту "Опорная оптоволоконная сеть Новосибирского научного центра". Главная целью проекта -- создание высокоскоростной транспортной сети ННЦ для интегрированной передачи аудио- и видеоинформации и данных. Основное научное направление в этой области - создание и моделирование протоколов для обмена в сетях передачи данных. В рамках проекта создается современная цифровая сеть в здании ИВМиМГ СО РАН.

Многопроцессорные вычислительные системы реального времени.

Рассматривается возможность использования принципов теории живучести многопроцессорных вычислительных систем реального времени (МВС РВ) с целью увеличения срока их функционирования в условиях локальных радиационных воздействий на их аппаратуру.

Естественным способом борьбы за работоспособность системы в условиях локальных радиационных воздействий можно считать резервирование. При этом ВС с резервированием вычислительного элемента формально является многопроцессорной, однако производительность такой системы не превосходит производительности однопроцессорной ВС. Выбор соотношения между эффективностью использования аппаратуры и ее безотказностью в условиях локальных радиационных воздействий является актуальной проблемой при проектировании любой высоконадежной аппаратуры, включая бортовую РЭА. Однако специальные методы проектирования МВС, основанные на использовании аппарата теории живучести, позволяют значительно повысить эффективность использования аппаратуры, имея при этом стойкость МВС к локальным неблагоприятным воздействиям различной природы близкой к стойкости резервированной ВС с тем же объемом аппаратуры. МВС РВ представляет собой совокупность аппаратных и программно-алгоритмических средств, в совокупности обеспечивающих допустимую (оптимальную) реализацию алгоритма функционирования. МВС, подвергнутая ограниченному в пространстве радиационному воздействию, теряет часть своей аппаратуры, что, как следствие, ведет к потере не только аппаратной поддержки какой-либо ветви рабочего алгоритма, но и к неработоспособности программ, тем или иным образом связанных с отказавшей частью аппаратуры. Без использования возможностей повышения живучести, потенциально заложенных МВС, следствием локального воздействия на аппаратуру МВС обычно является полный функциональный отказ системы, чем можно считать как аварийный останов, так и работу с выдачей неверных результатов или снижение производительности системы ниже критического уровня.

Теория живучести предоставляет методы повышения живучести МВС, следствием чего

является увеличение времени функционирования МВС в условиях локальных радиационных воздействий.

В работе живучесть понимается как способность МВС функционировать с заданным качеством благодаря самоорганизации и адаптации системы к текущим условиям функционирования путем выбора оптимального режима функционирования в данных условиях за счет своих внутренних ресурсов, взаимосвязанных программной и аппаратной реконфигурации перестраиваемой структуры, изменения функций отдельных подсистем и их поведения на основании результатов внутреннего контроля и самодиагностирования системы. Использование в системе некоторого множества С методов оперативного контроля и самодиагностирования, определение текущего состояния S, безусловно, увеличивает время решения основных задач. Однако взаимосвязанная аппаратно-программная реконфигурация R системы по результатам контроля с переходом к оптимальной в текущих условиях конфигурации, продолжение функционирования в новой конфигурации с допустимой потерей качества функционирования, значительно увеличивает эффективное время работы МВС до наступления функционального отказа. Особый уровень реконфигурации – алгоритмический, когда МВС РВ выполняет лишь некоторое приоритетное подмножество из первоначального множества возложенных на нее задач с использованием работоспособных ресурсов, отбираемых у менее приоритетных задач. Приоритетное подмножество задач является динамически изменяющимся по мере накопления отказов компонентов системы и формируется с учетом временных ограничений на время выполнения каждой задачи, ее важности для системы и допустимой потери качества функционирования МВС РВ.

Математическая модель МВС РВ с повышенной живучестью содержит модель состояния, модель контроля и диагностики, модель реконфигурации. Взаимосвязь моделей состояния S, контроля и диагностики С, реконфигурации R в МВС РВ с повышенной живучестью представлена на рис.2.

Характеристики

Список файлов курсовой работы