Тапсырма

NGN ЖЕЛІСІ ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ӨМІРШЕҢДІЛІГІН БАҒАЛАЙТЫН ӘДІСТЕМЕ ҚҰРУ

мамандық: 6М071900 – «Радиотехника, электроника және

телекоммуникациялар»

Магистрант ________________ Жексенбаев М.Е.

(қолы) (әкесі мен есімінің бас әріпі, тегі)

Ғылыми жетекші, _________________ Сеилов Ш.Ж.

т.ғ.к., э.ғ.д., профессор (қолы) (әкесі мен есімінің бас әріпі, тегі)

Кафедра меңгерушісі _________________ Сеилов Ш.Ж.

т.ғ.к., э.ғ.д., профессор (қолы) (әкесі мен есімінің бас әріпі, тегі)

Астана 2015

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Физика-техникалық факультеті

6М071900 – «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы

Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар кафедрасы

Бекітемін

Кафедра меңгерушісі

Сеилов Ш.Ж.

«__» _______ 20__ ж.

Магистерлік диссертацияны орындауға арналған

ТАПСЫРМА

Магистрант: Жексенбаев Мейрамбек Еділұлы

2 курс, МРЭТ-21, 6М071900 – «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы, күндізгі бөлім

1 Магистерлік диссертацияныңтақырыбы «NGN желісі құрылымының өміршеңділігін бағалайтын әдістеме құру» 2013 жылдың «1» қарашада берілген № 7182-Н ректордың бұйрығымен бекітілген.

2 Аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі «» мамыр 2015 ж.

3 Жұмыстың бастапқы деректері (заңдар, пайдаланылған әдебиет,зертханалық-өндірістік деректер):

1 Ұлттық ақпараттық магистралдың түйін саны – 17;

2 Ұлттық ақпараттық магистралдың тармақ саны - 19;

4 Диссертация жұмысын әзірлеудегі сұрақтар тізімі:

1 Жұмыстың мақсаты

2 Жұмыстың өзектілігі

3 Қойылған тапсырмасы:

3.1 Телекоммуникациялық жүйенің өміршеңділігі және сенімділігі туралы жазылған ғылыми еңбектерге анализ жасау;

3.2 Жүйедегі ақпарат ағыны мен оны таратудағы маңыздылығын анықтау;

3.3 Байланыс желісінің өміршеңділігінің түйіннің рангына байланыстылығын есептеу;

3.4 Жүйе реконфигурацияға ұшырағаннан кейінгі байланыс орнатудың тиімді жолдарын анықтау;

3.5 Аса маңызды ақпараттарға қызмет көрсету сапасы жоғары болатын жүйенің оптималды құрылымдарын ұсыну;

5 Графикалық материалдың тізімі (сызбалар, кестелер, диаграммалар және тағы басқалары.):

1 Ұлттық ақпараттық магистралдың сұлбасы, ақпараттық желінің макроструктурасы, желіге зақым келтіруші әсерлердің сұлбасы, мултисервисті желілердің архитектурасының сұлбасы, телекоммуникациялық элементтердің жалпы классификациясының сұлбасы, телекоммуникациялық мониторинг жүйесінің сұлбасы;

2 Өміршеңділікті арттыру жолдары мен сақтау түрлерінің графигі, тиімсіз маршруттау арқылы жүктемелеу процесінің графигі, қазіргі заманғы байланыс желісі трафигінің динамикалық дамуының графигі;

3 Өміршеңділік критерийлерінің кестесі, 50 түйіні бар желідегі жолдар санының кестесі, 100 түйіні бар желідегі жолдар санының кестесі, жолдар санынң тармақ санына байланыстылық графигі, желі өміршеңділігінің ранг саны мен байланысу тармақ сандарына байланыстылық графигі;

4 Максималды ақпарат ағынының пайыздық төмендеуінің көрсеткіші, байланыс орнату сенімділігің кестесі, телекоммуникациялық желі құрылымының өміршеңділігін бағалайтын әдістеменің блок-сұлбасы.

6 Негізгі ұсынылатын әдебиеттер тізімі:

1 Додонов А.Г., Ландэ Д.В. Живучесть информационных систем. – К.: Наук. думка, 2011. – Б. 45–82

2 В.В.Величко, Г.В.Попков, В.К.Попков. Модели и методы повышения живучести современных систем связи. – М.: Горячая линия-Телеком, 2014. – Б. 6-14.

3 Б.С.Гольдштейн, А.Е.Кучерявый. Сети связи – NGN. СПб.: БХВ – Санкт-Петербург. 2013. Б. 11-40.

4 Б.Г. Волик. Термины работоспособности объектов техники // Автоматика и телемеханика. 2002. №12. С. 174-180.

5 Стекольников Ю.И. Живучесть систем. СПб.: Политехника, 2002. Б. 29-64.

6 Нетес В.А. Основы теории надежности //Учебное пособие. Изд. 2-е.// МТУСИ. – М., 2014. Б. 14-16.

7 Руководящий документ единой сети телекоммуникаций РК // Книга 1. Общие положения и концептуальные основы развития ЕСТ РК. Астана 2004. - Б. 10-18.

8 Князева Н.О. Теория проектировання компьютерних систем. Ч.2. СПД, 2012. – 240 Б.

9 Бaклaнoв И. Г. NGN: пpинципы пocтpoeния и opгaнизaции / пoд peд. Чepнышoвa Ю.Н. – Экo-Тpeндз М.; 2008. – 300 Б.

10 Лaгутин В.C., Cтeпaнoв C.Н. Тeлeтpaфик мультиcepвиcных ceтeй cвязи – Paдиo cвязь –М.; 2003. - 362 Б.

11 Шapoв В. Бaзoвыe тeхнoлoгии мультиcepвиcных ceтeй, ж. Ceти и тeлeкoммуникaции – М.; 2006. – 336 Б.

12 Ceмeнoв В.В. Ceти cвязи cлeдующeгo пoкoлeния - C. Пeтepбуpг, 2005.–270 Б.

13 Гoльдштeйн Б.C., Opлoв O.П., Oшeв A.Т., Coкoлoв Н.A. Мoдepнизaция ceтeй дocтупa в эпoху NGN, ж. Вecтник cвязи.-2003. – 268 Б.

14 Хольц Х., Шмит Б. Linux для Интернета и интранета. М.: Новое знание, 2002, 464 Б.

7 Жұмысқа қатысты кеңестер (оларға қатысты жұмыс бөлімдерінің көрсетілуімен)

8 Диссертациялық жұмыстың орындалу графигі

Тапсырма берілген күн «____»____________20___ж.

Ғылыми жетекші т.ғ.к., э.ғ.д., профессор Сеилов Ш.Ж.

Тапсырманы орындаған Жексенбаев М.Е.

БЕЛГІЛЕУЛЕР

	жолдар саны (аналитика)
	жолдар саны (эмпирика)
	логарифмдік ауытқу ,
	тармақ саны
	аралығындағы тармақтың үзіліссіз жұмыс жасау ықтималдылығы
	ранг саны
	бағытталмаған толық байланысқан желідегі ранг саны
	табиғи апат әсерінен апатқа ұшырау ықтималдылығы
	түйін саны
	максималды тармақ саны
	жағымсыз әсерден кейінгі максималды ақпарат ағыны
	орташа ең қысқа жолдар
	реконфигурация болғаннан кейінгі максималды ақпарат ағыны
	реконфигурация болғаннан кейінгі ең қысқа жолдар
	ағымның сәйкес классының талап еткен шамасын қамтамасыз ететін шама
	рұқсат етілген максималды ақпарат ағыны
	приоритетті максималды ақпарат ағыны

ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ

НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР

Бұл диссертациялық жұмыста келесі стандарттарға сәйкес сілтемелер көрсетілген:

– ҚР СТ 1.12-2000 Нормативтік мәтіндік құжаттар. Мәтіндік құжаттардың құрылымы, мазмұны, ресімдеуінің жалпы талаптары.

– Диссертация мен авторефератты рәсімдеу бойынша нұсқаулық. ҚР Білім және ғылым министрлігі, Жоғарғы аттестациялық комиссия. ‒ Алматы, 2004 ж.

– ҚР СТ 2.3-2001 Физикалық шамалар бірлігінің эталоны. Негізгі ережелер, әзірлеу, бекіту, тіркеу, сақтау және қолдану тәртібі.

– ҚР МЕСТ 7.1-2003 Библиографиялық жазулар. Библиографиялық сипаттама беру. Құрастырудың жалпы талаптары мен ережелері.

АҢДАТПА

Магистерлік диссертациякіріспеден, 3 бөлімнен, 1 қосымшадан, қорытынды және саны 33 тең пайдаланылған әдебиеттер тізімінен, компьютерлік мәтіннің 65 бетінен тұрады, оның ішінде 17 сурет және 5 кесте бар. Зерттеу нысаны – қазіргі байланыс желілерінің құрылымдық өміршеңділігі.

Жұмыстың мақсаты – байланыстың үзілісіздігін және қызмет көрсету сапасын арттыру мақсатында өміршең құрылымдық сұлбаларға анализ жасап, математикалық моделін құру.

Құрылымдық формулалар арқылы қазіргі байланыс желілерінің қызмет көрсету сапасының жоғары болу ықтималдылығының ранг санына тәуелділігі зерттелінді. Байланыс жүйесінің кез келген бір түйіні немесе тармағы істен шыққаннан кейінгі жүйедігі өзгерістер есептелінді. Осыларды есепке алып, ақпараттық байланыс өміршеңділігін бағайлайтын жаңа әдістеме құрылды.

АННОТАЦИЯ

Магистерская диссертация состоит из введения, 3 глав, 1 приложения, заключения, 33 библиографических источников и 65 страниц основного компьютерного текста, включая 17 иллюстраций и 5 таблицы. Объект исследования – структурная живучесть сетей нового поколения.

Цель работы – повысить качество обслуживания и обеспечить непрерывность сетей путем анализирования и математического моделирования структур телекоммуникационных сетей.

Используя формулы, была определена зависимость вероятности высокого качества обслуживания от ранга каждого сетевого узла. Сделан расчет характеристик системы при выходе из строя какого нибудь узла или ветки. В результате расчетов моделирована новая методика оценки живучести инфокоммуникационных сетей.

ABSTRACT

Master thesis consists of introduction, 3 chapters, 1 appendix, conclusion, 65 pages of the main computer text, including 17 illustrations and 5 tables. Object of the research is a structural survivability of the new generation networks.

Research aim is to increase quality of service and to provide networks continuity by analysis and mathematical modeling of telecommunication networks structures.

Using formulas dependence of quality probability of service on a rank of each network knot was defined. Calculation of characteristics of system is made, at failure of any knot or branch. As a result of calculations a new technique of an assessment of infocommunication networks survivability is simulated.

МAЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Магистерлік диссертация тақырыбы: NGN байланыс желісінің өміршеңділігін бағалайтын әдістеме құру.

Магистерлік диссертация тақырыбының өзектілігі. Телекоммуникациялық желілердің (ТКЖ) эффективті түрде жұмыс жасауы, ТКЖ бірнеше қасиеттеріне байланысты. Оның ішіндегі ең бастысы өміршеңділік болып табылады. Соңғы онжылдықта телекоммуникаясының интенсивті түрде дамуына байланысты оның өміршеңділігін арттыру өзекті проблемалардың бірі болып келеді. Қызмет көрсету сапасын арттыру үшін желідe кез келген ақау болған жағдайда, жүйе функционалдық немесе структуралалық құрылымын өзгертіп, жұмысын жасай береді. Осыған орай қызмет көрсетуді жалғастыру немесе қалпына келтіру операцияларын басқаратын, тиімді және тез ойланатын алгоритм әрқашан керекті болады.

Қaзіp қoлдaнушығa қapaпaйым үй тeлeфoнымeн қoңыpaу шaлу жeткілікcіз. Oл oдaн дa aумaқты мүмкіндіктepгe яғни кeз кeлгeн жepдe тұpып, көшeдe, пoeздa, кopaбльдe, әлeмнің кeз кeлгeн нүктecіндe дocтapымeн, жaнұяcымeн cөйлece aлaтындaй мүмкіндіктepгe иe бoлғыcы кeлeді. Және олар үшін байланыс үздіксіз, үзіліссіз болуы керек. Оған қол жеткізу өміршеңділікті арттырумен тура пропорционал болып келеді.

Телекоммуникациялық жүйелердің өміршеңділігі туралы сұрақтар Додонов А.Г. монографиясында терең және жан жақты зерттелген [1]. Ғалымдар телекоммуникациялық желілердің өміршеңділігін былай түсінеді: желінің жаңа жағдайға бейімделуі және негативті әсерлерге төзімділігі, құрылымы өзгергеніне қарамай өзіне қойылған жұмыстарды толықтай немесе белгілі бір мөлшерде атқаруы. Өміршеңділіктің негізгі қасиеті белгілі бір істен шығу байқалған жағдайда да функционалдық қызметін атқару. Ғалымдардың айтуы бойынша ТКЖ өміршең болып табылады, егер көп істен шығу болған жағдайда жүйе жұмыс жасауын тоқтатпаса. Істен шығуға тұрақты жүйеде қосымша ресурстар арқылы ақау болған кезде қалпына келтіру жұмыстарын жасауға бейім болса, өміршең жүйе ақау болғаннан кейінгі қолда бар ресурстар мен структура арқылы жұмыс жасауымен ерекшеленеді. Ғалымдардар құрылымдық және функционалдық деп өміршеңділікті екіге бөледі. Құрылымдық өміршеңділік туралы айтқанда біз желінің топологиясы мен желі құрылымындағы компоненттердің сеніміділігін есепке аламыз. Құрылымдық өміршеңділікті талдау кезінде оның топологиясының байланыстылығының бұзылуға төзімділігін зерттейміз. Ал функционалдық өміршеңділікті қарастыру кезінде әр түрлі желі компоненттерінің программалық ақауларға төзімділігін зерттейміз.

Бірақ функционалдық өміршеңділікті арттыру үшін көптеген бағдарламалар, технологиялар бар. Traffic Engineering концепциясы желі арқылы таратылып жатқан ақпарат ағымын ретке келтіреді. Ақпараттар белгілі бір тармақта тұрып калмайды, желі ресурстарын біркелкі пайдалануға көмектеседі. Алайда, құрылымдық өміршеңділік өзекті мәселе болып қала беруде. Себебі техногендік, табиғат апаттар кез келген уақытта желі құрылымындағы әрбір элементке кері әсер етуі мүмкін. Олардан ешкім сақталмаған. Осыған орай бұл диссертациялық жұмыстың негізгі мақсаты, осындай келеңсіз жағдай болған жағдайда, желідегі жұмыс жасауға қабілетті барлық ресурстарды пайдаланып, қызмет көрсету сапасын (QoS) түсірмей жұмыс жасай алатын жүйе құру. Сол жүйенің алгоритмін жасау.

Магистерлік диссертацияның мақсаты. Байланыстың үзілісіздігін және қызмет көрсету сапасын арттыру мақсатында телекоммуникациялық желілердің өміршеңділігін бағалайтын әдістеме құру.

Магистерлік диссертацияның ғылыми жаңалығы. Максималды ақпарат ағыны матрицасы мен ең қысқа жолдар матрицасы арқылы, жүйедегі бір элемент істен шыққаннан кейін жүйені реконфигурациялап, бірінші приоритетті ақпарат үшін және жалпы қолданыс үшін үзіліссіз жоғары сапалы байланыс орнататын әдістеме құрылды.

Магистерлік диссертацияда қозғалған ғылыми мәселелердің заманауи деңгейін бағалау. Қазіргі кезде телекоммуникациялық желілердің өміршеңділігін, соның ішінде құрылымдық өміршеңділігін арттыру мақсатында шет елдік ғалымдар, соның ішінде Ресей, Украина, АҚШ, өздерінің әдістер мен моделдерін ұсынуда. Ресей ғалымдары құрылымдық өміршеңділікті соғыс немесе табиғи, техногенді апаттар болған жағдайда бағалайтын әдістемесін ұсынды. Бұл әдістемеде ақпарат приоритеттілі көзделмесе де, апат шығыны, оны қалпына келтірудің шығындары есептелініп, математикалық модель жасалынған. Ал кейбір ғалымдар бірінші кезекке ақпарат маңыздылығын қойған. Аса қажетті ақпаратты тарататын өміршең желінің құрылымдық өміршеңділігін бағалайтын әдістемелер жасаған. Менің диссертациялық жұмысымда да жалпы өміршеңділік пен приоритетті ақпараттардың өміршеңділігі көзделген.

Магистерлік диссертацияның ғылыми маңыздылығы. Осы ғылыми-зерттеу жұмысының нәтижелері телекоммуникациялық жүйелердің өміршеңділігін бағалауда маңызды болуы мүмкін. Желі құрылымын жобалаудан бұрын ақпарат ағыны таратудың жақын оптималды жолдарын, қызмет көрсету сапасы деңгейін, жүйеде кез келген элемент істен шыққаннан кейінгі жүктеме мөлшерін анықтап алу, сапалы жоба құруға септігін тигізеді.

Магистерлік диссертацияның практикалық маңыздылығы. Жұмыстың практикалық маңыздылығы зерттеудің нәтижелері мен қорытындыларын қазіргі заманғы телекоммуникациялық желілердің транспорттық деңгейін проектілеу кезінде қолдануға болады.

Қойылған мақсатты орындау үшін келесі міндеттер шешілуі қажет:

– Телекоммуникациялық жүйенің өміршеңділігі және сенімділігі туралы жазылған ғылыми еңбектерге анализ жасау.

– Жүйедегі ақпарат ағыны мен оны таратудағы маңыздылығын анықтау.

– Байланыс желісінің өміршеңділігінің түйіннің рангына байланыстылығын есептеу.

– Жүйе реконфигурацияға ұшырағаннан кейінгі байланыс орнатудың тиімді жолдарын анықтау.

– Аса маңызды ақпараттарға қызмет көрсету сапасы жоғары болатын жүйенің оптималды құрылымдарын ұсыну.

Магистерлік диссертацияның зерттеу объектісі: транспорттық деңгейдің өміршеңділігі.

Магистерлік диссертацияның теориялық негізі. Бұрынғы және жаңа тәсілдердің салыстырылуы Додонов А.Г., Ландэ Д.В. және Стекольников Ю.И. мен Величко В.В., Попков Г.В., Попков В.К. [1-5] ғылыми-зерттеу және әдістемелік-зерттеулерінен алынды. Соның ішінде Попков В.К. ғылыми зерттеулерін ерекшелеген жөн, себебі оның еңбектерінде заманауи телекоммуникациялық жүйелердің табиғи немесе қасақана әрекеттерге төзімділігі, соғыс, апат болған кездегі байланыс желісінің өміршеңділігі зерртелген. Ал Волик Б.Г. еңбегінде техникалық терминология толықтай ашылып, оларға қол жеткізу әдістері көрсетілген. Нетес В.А. [6] өз еңбегінде сенімділіктің теориялық негізін ашып көрсеткен.

Магистерлік диссертацияның зерттеу әдісі. Аса маңызды ақпарат ағыны мен қысқа жолдарды табудың матрицалық әдісі. Максималды ақпарат ағынының матрицалық кестесі және байланыстың ранг санына байланыстылығының логарифмдік ауытқу графиктері.

Магистерлік диссертацияның методологиялық негізі. Байланыстың өміршеңділігін бағалау үшін, еліміздің көпхаттамалы транспорттық желісі болып табылатын Ұлттық ақпараттық супермагистраль талданды. Телекоммуникациялық желі өміршеңділігінің жоғары деңгейде болуы ранг санына байланыстылығын анықтау үшін, толық байланысқан 50 және 100 түйіннен тұратын жүйенің имитациялық моделдері зерттелінді.

Магистерлік диссертацияны қорғауға шығарылатын мәселелер:

– транспорттық желі арқылы таратылатын ақпарат ағынының көлемін анықтайтын есептеулер;

– желі құрылымын өзгерткеннен кейін қызмет көрсету сапасын төмендетпеу жолдары;

– байланыс өміршеңділігінің байланыс тармақтары санына байланыстылық графигі.

Магистерлік диссертацияның аппробациясы. Есепті шығару үшін алдын ала шығару әдістері бойынша баяндама Астана қаласындада өткен «Ғылым және білім – 2015» X халықаралық ғылыми конференциясында (10 сәуір 2015 ж.) баяндама жасалды.

Жарияланған мақалалар:

1 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, «Ғылым және білім - 2015» атты X Халықаралық ғылыми конференциясы «Алгоритм оценки структурной живучести телекоммуникационных сетей» Қазақстан, Астана 2015.

2 «Анализ задач обеспечения надежности, живучести и устойчивости функционирования инфокоммуникационных сетей». Профессиональный журнал о телекоммуникациях «Информационные телекоммуникационные сети». Собственник: ТОО «Broadcast and Telecommunication Consult», №1-2 (101-102) 2015, – C.45-48.

3 «Надежность в городских транспортных сетях». Материалы Республиканской научно-практической конференции «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ» 10-11 апреля 2015г. 1 часть Талдыкорган. – С. 335-337.

Магистерлік диссертацияның нәтижелері. Магистерлік диссертацияның қорытындысы бойынша келесі нәтижелерге қол жеткізілді:

– Бір-біріне тәуелсіз байланыс жолдарының байланыс тармақтары санына байланыстылығы анықталынды.

– Байланыс сенімділігінің байланыс түйіндерінің ранг санына байланыстылығы анықталынды.

– Жүйеге жағымсыз әсерлер зардап келтіргеннен кейінгі байланыс орнатудың тиімді жолдары көрсетілді.

– Телекоммуникациялық жүйе реконфигурацияға ұшырағаннан соң, аса маңызды ақпарат үшін қызмет көрсету сапасын төмендетпейтін әдістеме құрылды.

Магистерлік диссертацияның құрылымы. Кіріспеден, негізгі бөлімнен, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен және қосымшадан, сонымен бірге абревиатуралар тізімі мен глоссарийден тұрады. Кіріспе 5 беттен, негізгі бөлім 65 беттен, қорытынды 3 беттен тұрады, библиографиялық әдебиеттер саны – 33, қосымшалар саны – 1.

Кіріспе бөлімде диссертациялық жұмыс тақырыбының өзектілігі, практикалық маңызы қарастырылды және қозғалатын мәселенің, яғни желінің құрылымдық өміршеңділігін арттыру және алгоритмін құру мен математикалық моделін жасау жолдары қарастырылды. Сонымен бірге, диссертациялық зерттеудің мақсаты, міндеті және объектісі тұжырымдалды. Диссертациялық жұмысты жасауға қолданылатын теориялық, методологиялық негіздері және практикалық база сипатталды.

Негізгі бөлім 3 тараудан тұрады.

Бірінші тарауда қазіргі заманғы байланыс желілерінің құрылымы, желіні қалыпты жұмыс жасауын сипаттайтын терминдер, өміршеңділік, сенміділік, ақауға төзімділік, үзіліссіздік, қауіпсіздік, желі жұмысын бұзатын факторлар және өмішеңділік критерийлері жазылған.

Екінші тарауда NGN желісін құру жолдары, топлологиясы архитектурасы келтірілген. Телекоммуникациялық желілердің жалпы жұмыс жасау алгоритмі жазылған. Негізгі желіні бақылайтын мониторинг түрі мен өміршеңділікті арттырудың жолдары қарастырылған. Сақиналы, екі сақиналы құрылымдардың резервтеу жүйесі келтірілген және қазіргі заманғы телекоммуникациялық ресурстарды тиімді пайдаланудағы өзекті мәселелер қарастырылған.

Үшінші тарауда ұлттық ақпараттық супермагистралдың ерекшеліктері қарастырылған. Белгіленген жүйедегі түйіндер арасындағы жолдардың тармақ санына байланыстылығының анализі жасалған. Желі өміршеңділігінің желідегі түйіндер рангы санына байланыстылығының есептеулері жүргізілген. Ақпараттық трафик анализі мен жүйе құрылымы өзгеріске ұшырағаннан кейін ақпарат тарату жолдары және қызмет көрсету сапасын түсірмеудің алгоритмі жасалған.

Магистерлік диссертацияның қорытындысында магистерлік диссертацияның нәтижелері бойынша жалпылама түйіндемелер және ұсыныстар тұжырымдалды. Қойылған міндеттерді шешу толықтығы бағаланды. Телекоммуникациялық желілерді бағалау мен құрылымдық өміршеңділігін ұлғайту әдісі ұсынылды, ол сыртқы жағымсыз әсердің нәтижесінде құрылымдық тіршілік ету көрсеткіштерінің өзгеруін бағалау негізінде желі реконфигурациясы жолымен жүзеге асырылды. Құрылымдық тіршілік ету көрсеткіштері ұсынылды – орта өлшемді максималды ақпарат ағыны шамасы мен ең қысқа жолдар шамасы, олар өз кезегінде құрылымдық өміршеңділік көрсеткішінің салыстырмалы өзгерісінің орташа өлшенген комплексті бағалануы көрсетілді.

Қосымшада қысқа жолдар матрицасы мен максималды ақпарат ағынын және өміршеңділіктің көрсеткіштерін сатылай есептейтін, Java 5.5 тілінде жазылған бағдарламалық жолдар көрсетілген.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ғылыми жұмыстарға қойылатын талаптарға сәйкес жазылған ғылыми, нормативті, статистикалық, электронды және тағы да басқа әдебиеттер тізімі болып табылады.

Негізгі қолданбалы сөздер: өміршеңділік, сенімділік, қызмет көрсету сапасы, байланыстылық, байланыс рангы, көліктік желі, максималды ақпарат ағыны, ең қысқа жолдар, жағымсыз әсерлер.

1 ЖЕЛІ ӨМІРШЕҢДІЛІГІН ТАЛДАУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК СҰРАҚТАРЫ

1.1 Ақпараттық желілердің концептуалдық модельдері

Зерттеу объектісі болып қазіргі заманғы ақпараттық-коммуникациялық технологиялар негізінде құрылған инфокоммуникациялық желілер және оның ішінде болып жатқан таратушыдан қабылдаушыға жіберілген ақпаратты түрлендіру процестерінің қауіпсіздігі, бүтін жетуі болып табылады.

Ақпараттық желі дегеніміз ақпаратқа келесі кейбір операцияларды орындауға арналған ақпараттық амалдардың жиынтығы: қабылдау, жинақтау, тарату, түрлендіру, сақтау, жеткізу, қолдану.

Ақпараттық желінің негізгі макроқұрылымы төмендегі үш элементтен тұрады: терминалдық комплекс, электробайланыс желісі, информациялық және есептеуіш база.

Терминалдық комплекс құрамына (сурет 1) қарапайым телефон аппаратынан бастап қазіргі заманғы абоненттік құрылғылардың, атап айтсақ, мобильді телефондар, дербес ЭЕМ, локальді және есептеуіш желі, жүйелік құрылғылардың барлығы кіреді [2].

Сурет 1 - Ақпараттық желі макроструктурасы

Электробайланыс желісі дегеніміз біріншілік желі құрамындағы каналдар мен трактардың және осылардың негізінде құрастырылған электросигналға түрлендірілген кез келген ақпаратты жеткізуде тұтынушылардың қажеттіліктерін қамтамасыз ететін екіншілік желілердің жиынтығы.

Біріншілік желі екіншілік желі қолданатын каналдар мен трактарды құрастыруға арналған желі. Жалпы айтқанда ол табиғаты әр түрлі болып келетін физикалық желілерден, тарату жүйесі және басқару жүйесінен тұрады.

Біріншілік желінің тарату жүйесіне кабельдік байланыс, олардың ішінде талшықты-оптикалық, коаксиалды, тропосфералық, серіктік тарату жүйесі және де әр түрлі жиіліктегі радиотолқындар арқылы тікелей радиобайланыс жасау жатады.

Екіншілік желі кез келген абоненттер арасында хаттама тарату немесе алмасу процестерін жүргізу және әр түрлі қызмет көрсетулерді қамтамасыз етеді.

Екіншілік желі біріншілік желінің каналдарынан, ақпаратты түрлендіру аппараттарынан, өңдеу және ақпаратты каналға енгізу құрылғыларынан, коммутация құрылғыларынан және басқару жүйесінен тұрады.

Екіншілік желі құрылымының негізгі элементі болып байланыстың соңғы түйіні болып табылады. Байланыстың сонғы түйіні абоненттерге барлық мүмкін болатын қызметтерді ұсынады.

Байланыстың сонғы түйінің құрылымдық негізгі элементі ретінде белгілі бір пункт немесе станцияны, коммутация және маршрутизация құрылғысын, абоненттік қолжетімділік құрылғысын аламаламыз.

Ақпараттық және есептеуіш база құрамына территория бойынша таратылған, терминалдық комплекстердің есептеулерін жүргізетін жоғары қуатты компьютерлер мен ақпараттар жүйесі кіреді.

Электробайланыс желісі кез келген ақпаратты рет ретімен терминалды комплекстер арасында жеткізу қызметін атқарады. «Жеткізу» деген ұғымды былай түсінеміз: ақпаратты байланыс каналы арқылы тарату, коммутация, ақпаратты тарату барысында каналдың түйіндерінде сақтау, оның ішінде оперативті, длительное және архивті сақтау.

Байланыс желісінің өміршеңділігін бағалайтын әдістеме құру үшін желіні шартты түрде екі немесе көпполюсті деп екі класка бөлеміз. Егер байланыс жүйесінде тек екі ғана ақырғы түйін болатын болса – екі полюсті, ал түйін саны екіден көп болса, онда көпполюсті. Екі полюсті желіні көпполюсті желідегі кез келген екі түйін арасындағы байланыстың өміршеңділігін зерттеген кезде пайдалануға ыңғайлы.

Ақпаратты жеткізу жүйесі бір бірімен өзара тікелей немесе жанама байланысқан бірнеше элеметтерді қосады. Егер осы жолдағы элементтердің біреуі істен шықса, жүйенің қалыпты жұмыс жасауына белгілі бір мөлшерде кері әсер етеді [3].

1.2 «Өміршеңділік», «сенімділік», «бұзылу төзімділігі» түсініктері

Қазіргі кезде телекоммуникация саласында, соның ішінде желіні немесе жүйені қалпына келтіруде, терминологияны дұрыс түсінбеуге байланысты қарастыратын өзекті мәселелер бар. Ол терминдер: өміршеңділік, сенімділік, бұзылу төзімділігі, қауіпсіздік, дайын болу. Бұл терминдерді шатастыру, күрделі құрылымды, жоғары сапада тұрақты түрде қызмет көрсете алатынына кепілдік бере алмайтын желілерді құрастыру немесе проектілеу кезіндегі қателіктерге әкелдіріп соқтырады. Бұл әрекеттер тұтынушылардың сенімінен шықпайды және экономикалық жетістіктерге әкелмейді.

Осындай қателіктермен соқтығыспау үшін әрбір терминді максималды дұрыс және сенімді түсіну керек.

Сенімділік (dependability ). Сенімділік дегеніміз объектінің уақытқа қарай берілген шектерде шартты функцияларды орындау тәсілдерін белгілі режімдер мен қолдану жағдайларында, техникалық қызмет көрсету, жөндеу, сақтау, көлік тасымалдау; қалтықсыз жұмыс істеу, ұзақ мерзімділік, жөндеуге жарамдылық, сақтаушылық қасиеті. Құрылғының тоқтаусыз жұмыс істеу мүмкіндігі, оның орташа тоқтамай жұмыс істеу уақыты, істен шыққан жағдайда қайта қалпына келтірудің орташа уақыты сенімділік көрсеткіштеріне жатады

Сенімділіктің негізгі сапалық көрсеткіші тұтынушыға уәде етілген қызмет көрсетудің сапасын түсірмей, уақытылы, толық қызмет көрсету. Бұл көрсеткіш тұтынушылардың осы қызмет үлгілеріне деген көзқарасын, сену деңгейін анықтайды. Ал сенімділіктің негізгі сандық көрсеткіші ретінде біз қарастырылып отырылған жүйенің, осы жүйеге тән ақаулардың жолын алдын алуын айтамыз. Себебі жүйе қалыпты жұмыс жасамаса, тұтынушыларды қанағаттандырмай, басқа бәсекелестердің сервисіне ауысып кетуі мүмкін.

Сенімділік теориясының негізгі түсінініктері: бүтін күй, бүтін емес күйжұмысқа қабілетті/қабілетсіз жағдай, тұрақсыздық фактор (fault), ақау (error), істен шығу (failure).

Бүтін күй кезінде объект өзінің нормативтік-техникалық және конструкторлық құжаттарында көрсетілген барлық талаптарға сай қызмет көрсетуі қажет. Кез келген бір пункт бойынша жүйе жұмыс жасауын тоқтатса немес сәйкес келмесе, бүтін емес күй болып табылады.

Объект жұмыс жасауға қабілетті болып табылады, егер оның функционалдық параметрлерінің критикалық мәндері рұқсат етілген жағдайдағы мәндерінен аспаса. Кез келген бір пункт бойынша сәйкес келу болмаса, ол жұмыс жасауға қабілетсіз болып табылады. Бүтін емес күй жұмыс қабілетті болуы мүмкін және керісінше, ал жұмысқа қабілетсіз объект әрқашан бүтін емес күй болып табылады.

Тұрақсыздық фактор (fault) – «физикалық немесе технологиялық процесс негізі болып табылатын электробайланыс жүйесіне сырттан не іштен әсер ету кезіндегі элементтердің істен шығуы.

Ақау (error) – техникалық құрылғының техникалық құжаттарындағы кез келген бір негізгі немесе қосымша параметрлерінің бірінің сәйкес келмеген кездегі жағдайы.

Істен шығу (failure) – «объектінің жұмыс жасау қабілеттілігінен толықтай айырылуы».

Соңғы үш онжылдықта жүйенің сенімділік комплекстік ұғым ретінде талдап келінуде. Оны төмендегі терминдермен қосып түсіндіріп келеді:

– дайындылық (availability): қалыпты қызмет көрсетуге дайын болу;

– тоқтаусыздық (reliability): қалыпты қызмет көрсетудің үзіліссіздігі;

– апатқа төзімділік (cafety): апаттық жағдайлардың тұтынушыларға әсер етпеуі;

– құпиялылық (confidentiality): жабық ақпараттарға санкцияланбаған қол жетімділікті болдырмау және жария етілмеу;

– бүтінділік (integrity): жүйеге санкцияланбаған өзгертулерді енгізудің мүмкін болмауы;

– жөндеуге тұрарлық (maintainability): жүйені өзгертуге және оны әрі қарай дамытуға болатын жағдай.

Жүйесінде тұрақсыздандыратын факторлардың сөзсіз пайда есебінен болатын толық дайындығы, сенімділік, қауіпсіздік, немесе апат қалпына келтіру, сандық, сенімділік атрибуттары, тезірек абсолюттіктен қарағанда салыстырмалы ықтималдық жағынан детерминирлеп бағалануы тиіс.

Төзімділік (fault tolerance). Бұл сипат бір немесе бірнеше компоненттердің сәтсіздіктен кейін оның орындалуын қамтамасыз ету үшін жасалатын техникалық қызметтер жүйесі болып табылады. Жүйедегі кез келген элементтің төзімділігімен анықталады. Себебі барлығы қосылып бір төзімді жүйе құрастырылады. Төзімділіктің негізгі факторы – тұтынушыдан белгілі бір жүйенің элементі істен шыққан жағдайда оны жасыру. Төзімділіктің атрибуттары ретінде мыналарды аламыз: дайындылық, жұмыс жасауға қабілеттілік, жөндерге тұрарлық.

Ақауға төзімділікке қол жеткізудің бірнеше жолдары бар. Негізгі жағдайда ақауларды табу және оны қалпына келтіру жұмыстары жүргізіледі. Ақауға төзімділік қасиетін жүйе құрастырылып жатырылған жағдайда алады деп айтуға болады.

Тоқтаусыздық (reliability - безотказность). Сенімділік пен ақауға төзімділікке қарағанда тоқтаусыздықты математикалық функция арқылы өрнектеуге болады. Тоқтаусыздық – жүйенің немесе элементтің қатесіз, тоқтаусыз белгілі бір қойылған уақыт аралығында жұмыс жасау қабілеттілігі. Математикалық тұрғыда тоқтаусыздық: жүйенің өзіне жүктелген міндеттерді белгілі бір t уақыт аралығында атқару, егер t=0 кезінде жүйе толықтай жұмыс жасауға қабілетті.

Тоқтаусыздықтың дайын болудан негізгі айырмашылығы жүйе белгіленген уақыт аралығында тоқтаусыз жұмыс жасауы керек, істен шығу болып, оны қалпына келтіру жұмыстары рұқсат етілмеген. Керісінше, дайын болу белгіленген уақыт аралығында жүйенің жұмыс жасауы, оған қоса істен шығу жағдайында қалпына келтіру жұмыстары рұқсат етілген.

Тоқтаусыздық атрибуттарына қалпына келтіруге тұрарлық және тестілеуге тұрарлық терминдерін жатқызамыз. Дайын болуды да тоқтаусыздықтың атрибуты ретінде ала аламыз, егер тек кейбір дербес жағдайларды қарастыратын болсақ.

Қауіпсіздік (security - безопасность). Қауіпсіздік сенімділікпен тығыз байланысты: олардың атрибуттары бірде й, бірақ әр түрлі мағынаны білдіреді. Классикалық тұрғыдан қарасақ, қауіпсіздік дегеніміз жүйенің айналасын физикалық және виртуальді қаппен корғау болып табылады. Ал жалпы айтқанда, қауіпсіздік – объектіні тілемеген әрекеттерден қорғау. Жүйенің және ақпараттың қауіпсіздігі бүтінділік, дайын болу және конфиденциялдылық ұғымдарымен байланысты. Осыған байланысты қауіпсіздік – жүйені, желіні, ондағы элементтерді кері әсер етуші әсерлерден қорғау, ақпаратты қорғау. Қауіпсіздіктің тағы да бір қызметтеріне мүмкін болатын ақауларлың алдын алу, бұған жүйенің ішкі ақаулары да жатады және бұзу мен бұзып кіруге төзу.

Кей кезде қауіпсіздікті кез келген бұзушы әсерлер болған кездегі жүйенің өміршеңділігі деп түсінеді. Қауіпсіздікті қамтамасыз ететін, қауіпсіздікті бұзатын немесе оған зақым келтіретін факторларды табу үшін көптеген механизмдер қарастырылған. Атап айтсық, криптография, қол жетімділікті басқару, аутентификациялау, файерволдар, қауіп–қатерді бағалау, бұзылуларды анықтау және де персоналдардың кәсіби білімін жетілдіру. Бастапқыда қауіпсіздік шарасына жүйені құрастыру кезінде аса қатты мән берілген жоқ. Қазіргі кезде қауіпсіздік ең маңызды факторлардың бірі болып табылады.

Бірақ қауіпсіздіктің атрибуттарын талдау кезінде мамандардың ойы көбіне бір-бірімен сәйкес келмеуде. Жалпы жағдайда бұл атрибуттарды қауіпсіздік құрылымының базистері деп қарастырамыз: есептілік, даярлық, бірдейлілік, жасырындылық, бүтінділік, үзіліссіздік.

Төменде қауіпсіздіктің басқа ұғымдардан негізгі айырмашылықтары көрсетілген:

– қауіпсіздікке әсер етуші негізгі қатер ол – қасақана жасалатын қатерлер, ал қалғандары байқаусызда болатын қатерлерді қарастырады (тек өміршеңділік екеуін де қарастырады);

– қауіпсіздік қатерлерінің шығу тегі адамдардың есебінен болып келеді, оларды модельдеу, ықтималдылық матрицалары арқылы алдын-алу мүмкін емес;

– қауіпсіздікке қол жеткізу үшін басқа механизмдер колданылады (криптография, қол жетімділікті бақылау, аутентификация);

– қауіпсіздік басқа ұғымдарға қарағанда ақау немесе істен шығу болған кезде қалпына келтіру жұмыстарын қарастырмайды немесе оған аз көңіл бөледі [4].

Өміршеңділік (survivability – живучесть). Жүйенің өміршеңділігі дегеніміз сырттан кері етулердің әсерінен белгілі бір элементтерінің істен шығуы байқалған жағдайда да өзінің жұмыс жасауын толықтай немесе белгілі бір мөлшерде қызмет ету. Сырттан болатын кері әсерлерді екіге бөлеміз: табиғи және қасақана. Желінің өміршеңділігі деп көп мөлшерде түйіндер мен байланыс желілерінің істен шығуы болған жағдайда барлық немесе көптеген пунктер арасындағы байланысты тоқтатпау, ең болмағанда төмен сапамен.

Жүйенің өміршеңділігінің негізгі мақсаты: уақытылы өзіне берілген қызметтерді атқару. Осыған орай, өміршеңділік жүйенің толықтай қалпына келтіруін жоққа шығармайды. Жүйе өміршеңділігін төмендегі үш критерий бойынша қамтамасыз етуге болады: қорғау, анықтау және қалпына келтіру. Өміршеңділіктің негізгі атрибуттарына мыналарды жатқызамыз: қауіпсіздік, даярлық, ақауға төзімділік, апатқа төзімділік, жұмыс жасауға қабілеттілік, сенімділік.

Өміршеңділік концепциясы жүйе құрамындағы жеке элементтерге емес, барлық жүйеге тиесілі. Негізгі алға қойылған міндеті жқмыс жасауды қалпына келтіру емес, өзінің жұмысын жасауы. Өміршең жүйе ақаулар мен сырттан келетін бөгдде жағымсыз апаттарға толықтай мән беріп, толықтай әстен шыққанша оны қалпына келтіруге тырысуы керек. Басқаша айтқанда, қауіпті аймақтарда өміршең жүйе ең болмаған төменгі сапамен жұмыс жасауы қажет немесе алдыға қойылған тапсырмаларды орындап алғанға шейін белгеленген уақыт ішінде қызмет көрсетуін тоқтатпау керек.

Жоғарыда айтылған ұғымдардың бір-бірімен байланыстылығын тексеру үшін кесте толтырылды.

Кесте 1 – Қарастырылған түсініктерді талдау

Анықтап қарасақ кейбір түсініктер қайталанып кездеседі.

1.3 Өміршеңділік критерийлері

Желінің жұмыс жасауға қабілеттілігі – егер желі өзіне қойылған міндеттерді толықтай немесе белгілі бір мөлшерде атқара алатыны.

Элементтердің өміршеңділік критерийлері – белгілі бір әсерлер кесірінен зақым келген жүйенің жұмыс жасау уақыты немесе жұмыс жасауды тоқтатпайтын сыртқы әсерлер.

Элементтердің қалпына келу критерийлері – берілген резервтер мен техникалық қызмет көрсетулер арқылы жүйені қалпына келтіруге кеткен уақыт немесе жұмыс жасауды қалпына келтіретін белгілі бір ресурстардың жиынтығы.

Қалпына келтіру ресурстарына мыналар жатады:

– элементтердің қоры, байланыс орнататын блоктар;

– қалпына келтіру жұмыстарын жүргізетін адамдар саны;

– жаңа элементтер шығаратын кәсіпорындардың болуы.

Элементтердің өміршеңділіктерінің көрсеткіштері ретінде:

– ақаулар мен зақым келтіруші қорлардың саны;

– қалпына келтіруге кеткен орташа уақыт немесе калып