СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И СИСТЕМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ

1

• Авторы
• Файлы

Томашевич С.В. Жерненко А.С. Статья в формате PDF 171 KB Эволюционные процессы в телекоммуникациях формируются под влиянием ряда движущих сил, основными из которых являются: программное обеспечение, фотонные технологии и микроэлектроника.

Необходимость быстрого наращивания пропускной способности сетей связи обусловлена, в первую очередь, взрывным характером роста суммарного трафика, особенно трафика данных. Огромный рост трафика в сетях связи определяется рядом факторов, среди которых, в первую очередь, отметим следующие:

• ускоренное развитие Интернет;
• коммерческие применения обмена графической и видеоинформацией;
• рост всемирного бизнеса, что ведет к росту глобального трафика.

Наиболее впечатляющие результаты в росте пропускной способности достигнуты в магистральных сетях, где применение волоконно-оптических кабелей и систем передачи SDN позволило уже в начале 90-х гг. получить скорости передачи информации порядка 10 Гбит/с.

Новые транспортные технологии на базе применения волоконно-оптических систем обеспечивают практически экспоненциальный рост пропускной способности сетей, существенно уменьшая стоимость передачи информации.

Стоимость программного обеспечения (ПО) составляет 75-80% стоимости продуктов. Основным направлением развития программных средств является создание новых систем программирования, позволяющих снизить стоимость разработки ПО, обеспечивающих простоту применения и высокую функциональность аппаратно- программных средств.

С учетом непрерывного роста числа транзисторов на одну микросхему, можно ожидать в ближайшем будущем появление терминальных устройств ( персональных компьютеров, мобильных телефонов и др.) в виде одиночных чипов.

Начавшийся в 60-е гг. переход от аналоговой формы представления информации всех типов к цифровому формату делает более легко реализуемыми процессы обработки, накопления и транспортировки информации.

Теоретически цифровые сети могут переносить все виды информации, разрушая, таким образом, устойчивые традиции, когда для передачи речи создавались телефонные сети, а видеотрафик распределялся в сетях ТВ или в сетях кабельного телевидения (КАТВ).

Телекоммуникационные сети в настоящее время или в недалеком будущем становятся полностью цифровыми и характеризуются широким применением вычислительных средств.

Микропроцессоры будут использоваться повсюду, оказывая определяющее влияние на характеристики систем.

Мировая экономическая система уже вступила в эпоху формирования информационного общества. Это зарождающееся общество характеризуется не только качественно новым производственным аппаратом, основанным на компьютеризованных орудиях труда и информационных технологиях, но и новыми социальными отношениями.

На базе функционирующих и вновь строящихся сетей различного назначения (вычислительных, управленческих, научно-информационных и т.д.) осуществляется объединение их в информационно-индустриальный комплекс с помощью средств и сетей телекоммуникаций.

Телекоммуникационные услуги обладают рядом специфических особенностей.

Первая особенность телекоммуникаций , свойственная всей сервисной экономике, - это невещественный характер продукта. Предметом труда в процессе производства продукта (передача сообщений) выступает само сообщение (информация) - письменное, телефонное, телеграфное.

Вторая особенность телекоммуникационной отрасли связана с первой и характеризуется неотделимостью процесса производства услуг от процессов их потребления. Конечная продукция отрасли с трудом поддается стандартизации и фиксации качества, не может храниться на складе, изыматься из сферы производства и поступать в сферу обращения для последующей передачи в сферу потребления.

Третья особенность вытекает из второй и характеризуется требованиями максимального приближения телекоммуникационных средств потребителям.

Четвертая особенность исходит из неотделимости процессов производства и потребления и связана с существенным влиянием неравномерности во времени поступающей нагрузки на организацию производственных процессов в телекоммуникационной отрасли.

Пятая особенность телекоммуникационной отрасли состоит в том, что в отличие от промышленности, где предмет труда подвергается вещественному изменению, (физическому, химическому и т.п.), в производственном процессе информация как предмет труда должна подвергаться только пространственному перемещению.

Шестая особенность телекоммуникаций заключается в том, что процесс передачи информации всегда является двусторонним, т.е. происходит обмен между отправителем и получателем информации.

Седьмая особенность состоит в том, что телекоммуникационное предприятие, участвуя в процессе передачи информации, не всегда является единственным производителем соответствующих услуг. Например, в процессе передачи междугородних сообщений участвует, как правило, несколько различных предприятий, каждое из которых может выполнять определенные функции на основных этапах производственного процесса: исходном, транзитном,(промежуточном) и конечном.

Восьмая особенность состоит в ведении системы взаиморасчетов между такого рода предприятиями за взаимно оказываемые услуги. Она отражает участие в едином процессе производства конечного потребительского продукта нескольких телекоммуникационных предприятий, которое приводит к необходимости перераспределения доходов от предоставленных платных услуг.

Девятая особенность заключается в том, что деятельность отрасли носит не только коммерческий характер, но имеет и большое социальное значение.

Десятая особенность телекоммуникаций - это увязка размещения крупных телекоммуникационных организаций с административно-территориальным делением страны.

Эффективность организации управления в сфере телекоммуникационных услуг определяется обоснованностью применяемой методологии или научных подходов к принятию управленческих решений.

В условиях большого числа особенностей телекоммуникационных услуг наибольшей продуктивности можно ожидать из методологии системного подхода когда любая организация (система) рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов, имеющая выход (цель), вход, связь с внешней средой, обратную связь. Системный подход способствует адекватной постановке проблем и выработке эффективной стратегии их изучения и решения.

Основные принципы системного подхода к изучению сложных объектов:

• принцип декомпозиции сложной системы на подсистемы с сохранением всех внутренних и внешних связей;
• принцип, основанный на реализации правила «целое больше суммы входящих в него частей» и раскрывающий системные свойства за счет интегрального эффекта, т.е. прироста качеств у целого по сравнению с отдельными частями ( куча кирпича и дом);
• принцип иерархии, согласно которому, сложность систем характеризуется уровнем их иерархической принадлежности.

Использование указанных принципов позволяет исследовать системы практически любой сложности.

Для использования методологии системного подхода на практике была введена новая прикладная дисциплина «Системный анализ», которая основана на методологии системного подхода и использует математический аппарат теории принятия многокритериальных решений.

В содержание процедур системного анализа, как прикладной дисциплины, входит:

1. формализация (алгоритмизация) способов формирования альтернативных вариантов достижения поставленной многомерной цели;
2. количественная оценка характеристик, выбранных для раскрытия масштаба неопределенности по каждому из вариантов;
3. нахождение одного оптимального варианта с использованием принятых критериев предпочтения.

«Каждому ясно, что задачи проектирования технических систем многокритериальны: желательно уменьшить себестоимость, увеличить надежность, уменьшить металлоемкость, увеличить КПД, уменьшить расход энергии и т.д. и т.п. ... И здесь, говорят, математики невольно сбили с толку конструкторов: они разъяснили, что ( в общем случае) задача об отыскании оптимального варианта имеет единственное решение только тогда, когда оптимизируется один критерий; в противном случае можно говорить о так называемом Паретто-множестве вариантов, не допускающих улучшения по всем критериям одновременно. И начались попытки сведения многокритериальных задач к однокритериальным: целая наука возникла...»  (И.М. Соболь).

Проблему выбора оптимального решения с применением векторного критерия одним из первых рассмотрел и решил Лютфи Заде, который в 1963 г. опубликовал в журнале Ассоциации американских инженеров электротехники и радиотехники статью « Оптимизация и нескалярные показатели качества». Исходным положением указанной статьи является утверждение, что один из наиболее серьезных недостатков теории принятия решений при оптимальном проектировании сложных технических систем является допущение о возможности оценивать качество такой системы критерием, который выражается одним числом ( скалярным критерием). Была также отмечена неоднозначность толкования понятия оптимальный вариант, связанная с существованием более одного показателя, которые используются для сравнительной оценки альтернативных вариантов, т.к. все они не могут иметь экстремальные значения при одном альтернативном решении. Вместо термина «оптимальный» было предложено использовать понятие «нехудший вариант».

При системном анализе, для формирования скалярного критерия предпочтения, с помощью которого из небольшого числа альтернативных вариантов выбирается один, являющийся компромиссным используется понятие интегрального (системного) свойства взаимосвязанных элементов. Учитывается условие реализации выбираемого варианта решения, которое позволяет получить доминирующее интегральное свойство системы. Тот из нехудших вариантов решения, у которого это свойство является преобладающим, считается оптимальным относительно условного критерия предпочтения.

В рекомендациях международного «Круглого стола» - «Искусство и наука системной практики» (Международный институт прикладного системного анализа, 6-8 ноября 1986 г., Лаксенбург, Австрия) было записано: «Наиболее эффективным путем развития у специалистов системного мышления и их подготовки к реализации на практике системного подхода может служить изучение систем через их проектирование, которое можно использовать и как среду и как средство обучения».

Системное проектирование обычно определяют как проектирование с использованием процедур системного анализа.

Процедуры системного анализа включают синтез множества альтернативных вариантов достижения многомерной цели. В тоже время математики показали, что при проектировании сложных технических систем не представляется возможным формализовать операции синтеза альтернативных вариантов. Выход был найден после опубликования в 1962 году статьи Ф. Цвикки, в которой излагалась методика, названная Морфологическим анализом и позволяющая с использованием Морфологической матрицы автоматически формировать множества альтернативных вариантов структуры любой проектируемой системы. Пришлось при системном проектировании сложных технических комплексов осуществлять их декомпозицию на структуру, которая содержит внешние его свойства и параметры, отражающие внутренние свойства, т.е. «содержание» комплекса. При проектировании сначала выбирается оптимальный вариант структуры этого комплекса, а затем, для выбранной структуры, находятся оптимальные значения параметров.

Системное проектирование потребовало также уточнения формулировки «оптимальный вариант». В математике под оптимальным решением понимается такое решение, которое обеспечивает наиболее полное (экстремальное) достижение поставленной цели. При системном проектировании, т.е. проектировании, основанном на процедурах системного анализа, выбирается компромиссный вариант решения. Соответственно, под оптимальным вариантом проектного решения понимается такой вариант, который обеспечивает ДОСТАТОЧНО полное достижение нескольких частных целей при заданном окружении, т.е. с учетом влияния окружающих объектов и среды.

Правило выбора оптимального, в смысле компромиссного варианта структуры

M_д=M(S)/M( ), M_бо=М_д /М( ) М_нх=М_бо/М_худ

при

М_худ= (S _худ : К_i (S_худ) >=K_i(S),i =   M_об)

S_opt = {S:мин ( _нх},

где М (S) - множество сформированных альтернативных вариантов структуры системы;

М_д - множество допустимых вариантов структуры;

М_бо - множество вариантов, которые близки к оптимальным;

М_худ ,М_нх - множество «худших» и «нехудших» вариантов;

S_opt - компромиссный вариант структуры.

Правило выбора оптимального, в смысле компромиссного, варианта вектора варьируемых параметров X:

M_об= M(X) /M( ), M_нх=М_бо/М_худ

при

М_худ = (Х_худ: : К_i(Х_худ) >K_i(X),

 i= M_об

Х_opt=

=(X: мин _нх )

Где М(Х) - множество сформированных альтернативных вариантов вектора варьируемых параметров;

Х_орt - компромиссный вариант вектора варьируемых параметров системы;

К (Х) - целевые функции, т.е. функции показателей качества от варьируемых параметров.

Безусловный критерий предпочтения:

• при структурной оптимизации

K_i

 ,

• при параметрической оптимизации

К_i(Х )  К_i(Х ), i= ;

= , _бо

Условный критерий предпочтения

• при структурной оптимизации

К (S_{выс,иер.}) =

• при параметрической оптимизации

К (Х_{близ.к ид.})=

Показателем качества системы называется характеристика, позволяющая качественно оценить степень соответствия свойств альтернативного варианта предъявляемым функциональным требованиям.

Множество функциональных требований , предъявляемых к телекоммуникационным системам, может включать:

• max приближение телекоммуникационных средств к потребителям;
• min влияние неравномерности нагрузки на организацию производственных процессов в телекоммуникациях;
• max дистанция пространственного перемещения предмета труда (услуг);
• min влияние на процесс передачи информации различных производителей услуг на исходном, транзитном и конечном этапах производственного процесса;
• min противоречия при перераспределении доходов от предоставляемых платных услуг;
• max социальное значение деятельности отрасли телекоммуникаций при выполнении плановых услуг.

Для каждого из приведенных функциональных требований можно выбрать численную характеристику, позволяющую оценить степень соответствия свойств (параметров) телекоммуникационных систем этим требованиям.

Например, для последнего требования такой характеристикой может быть отношение стоимости социальных и информационных услуг.

---

Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:



Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::