Комплексная оценка устойчивости сети связи

[melancholic]

Доброго времени суток.
Имеется пара вопросов зеленого изыскателя к матерым проектировщикам и эксплуатационщикам сетей связи. Нужна ли и производится ли на практике комплексная оценка устойчивости (надежности, живучести) проектируемой либо эксплуатируемой сети связи в целом с учетом максимального количества доступной информации, имеющей отношение к проблеме?
Поясню. Сеть, очевидно, есть сложная система, включающая аппаратуру и сооружения узлов, линий связи, программное обеспечение узлов и, наверное, еще кое-что. Для всех элементов сети можно рассчитывать показатели надежности и прочее по отдельности (есть стандарты, методики, рекомендуемые показатели). Характеристики элементов этой системы, очевидно, влияют на устойчивость сети в целом. А еще есть эксплуатационные факторы: помехи, климат, ошибки персонала, характер нагрузок, параметры отказов и восстановлений, форс-мажор и т.д. и т.п. Так вот, вопрос №1: имеется ли потребность у кого-то "сверху" в методе и инструменте комплексной оценки устойчивости сети (в ходе ее проектирования и/или эксплуатации)? Чтобы можно было, скажем, завести все частные проектные оценки, параметры, разнообразную статистику по эксплуатации в супер-пупер-компьютер, и он выдает: ваша сеть (проект или реальная) обладает такой-то устойчивостью. А потом еще в компьютер этот по ходу эксплуатации сети вводят новые данные, и он выдает плавающее значение показателя. И большое начальство решение принимает, когда нужно что-либо менять.
Вопрос №2. Если потребность в этом есть, то какие показатели устойчивости (надежности, живучести) используются (имеет смысл использовать) в качестве комплексных, какие методы для их вычисления имеются, что вообще для этого нужно. Подозреваю, что не обойтись без построения иерархии составляющих сети, классификации влияющих факторов. В общем, интересует, насколько это изъезженная тема и насколько востребованная.
Прошу прощения за сумбурность. Боюсь, что тут столько всего навалено, что точные ответы вряд ли возможно дать. Наверняка сколько есть видов сетей, столько и методик оценки устойчивости. Впрочем, что-то, наверное, можно и обобщить. Короче, буду рад любым ответам. Как видно из вопросов, сам я профессиональными проектами не занимаюсь, интересуюсь с научных позиций.

[melancholic]

Немного конкретизирую свой вопрос. В качестве примера сети планируется рассмотреть сеть наземного цифрового телевидения. Некоторая помесь проектирования и эксплуатации происходит из того, что проектируется такая сеть не с нуля, а на базе имеющейся сети аналогового телевидения. Возможно, нормативы предусматривают предельно четкое разграничение расчетов проектной и эксплуатационной надежности. Я не в курсе, к сожалению, как этот процесс реализуется на практике, какие тут действующие лица (может, кто ткнет в документы какие-то? в любом случае, буду рыть). Насколько я понимаю, востребованность в комплексной оценке существует, если есть уровни, на которых принимаются комплексные проектные решения с обратной связью их влияния на устойчивость (надежность). Альтернативный вариант: сверху что-то решили, дали указание, а на местах пересчитывают устойчивость (без обратной связи).

[Erlang]

Вам похоже нужно углубляться в теорию вероятности.
Помниться даже что-то в институте преподавали про математическую модель вероятности отказа сети.

melancholic

а что конкретно нужно я так и не понял

сеть наземного цифрового телевидения

Эфирное или Кабельное?
По хорошему эфирное ТРВ строиться на принципе горячего резервирования оборудования + 1-ю категорию на электропитание.
Соответственно и сигнал нужно получать из 2-х источников.

[Связной (С)]

Нужна ли и производится ли на практике комплексная оценка устойчивости

Да. Зачастую нет либо очень поверхностно.

насколько это изъезженная тема и насколько востребованная

Не столь сильно. А при стоимости железа в пару десятков $ становиться не столько актуально, обходные пути и его замена восстанавливают работоспособность. Скорее действенно для больших сетей с серьезным сетевым построением.

[Syzygy]

Как сказал коллега выше, актуально только для очень большой сети либо для магистралов. Для сети кабельного даже на город в 500 тыс. ничего не считают. Модернизируйте всё под HFC и проблемы у вас будут только от пьяных электриков.

Чтобы можно было, скажем, завести все частные проектные оценки, параметры, разнообразную статистику по эксплуатации в супер-пупер-компьютер, и он выдает: ваша сеть (проект или реальная) обладает такой-то устойчивостью. А потом еще в компьютер этот по ходу эксплуатации сети вводят новые данные, и он выдает плавающее значение показателя. И большое начальство решение принимает, когда нужно что-либо менять.

Не читайте советских газет перед едойНе страдайте ерундой, такой анализ действительно потребует супер-компьютер из ТОП-10, час времени которого будет вам стоить как 10 ваших сетей.

[MNOGO]

Сеть, очевидно, есть сложная система

По устойчивости сложных систем, в т.ч. и сетей связи есть методики и давно разработано ПО но увы. вам его не дадут.
Что касается

надежности, живучести

то приведу пару листов ТЗ- отсюда и пляшите

За основу для расчета показателей надежности СПД необходимо принять параметры надежности каналообразующей аппаратуры (модемов, мультиплексоров и т.п.), указанные производителем в документации на данное оборудование, а также параметры надежности задействованных в СПД сегментов сетей связи (каналов радиосвязи, проводных линий и т.п.), подтверждаемых операторами услуг связи.
В качестве способа оценки показателей надежности системы может быть принят метод составления структурной модели надежности и вычисления кумулятивной функции распределения вероятности отказа (ELECTRONIC RELIABILITY DESIGN HANDBOOK, MIL-HDBK-338B, 1 October 1998), или аналогичный метод.

[melancholic]

Спасибо всем за оперативные ответы.
Как я понял, особой практической необходимости в указанной оценке нет, хотя и возможен некий теоретический интерес. Мне в любом случае придется заниматься этой задачей: тему диссера уже поздно менять.
Erlang, в первую очередь подразумевалось эфирное ЦТВ, хотя, думается, и для кабельного концепция будет та же. Сеть будет, очевидно, масштаба как минимум области, как максимум - страны (абстрактной). Даже если город, то по меньшей мере миллионник. Связной (С) - пока не уверен насчет сложности самого сетевого пострения, возможно, никаких неприводимых схем там и не будет. Но при таком масштабе, возможно, все же есть слабая надежда, что и копеечный частный выигрыш окупит потенциальные затраты на разработку системы оценки и затраты машинного времени на ее работу, о которых сказал Syzygy. Кстати, мне кажется, что объем вычислений и, соответственно, требуемая мощность компа напрямую будут зависеть от сложности модели. Если модель будет простая, то и на ПК все можно будет быстро просчитать. И резервирование тоже учесть, разумеется.
Теорвер - вполне возможно: поищу инфу про модели отказа сети, спасибо.
MNOGO
Надеюсь, что основательная закрытость упомянутых методик и ПО дают какую-то нишу для альтернативных исследований. Отдельное спасибо за полезные выдержки из ТЗ. Пошел искать MIL-HDBK-338B.
О результатах буду отписываться, даже не будучи уверен, что это кому-то нужно.

[Erlang]

тему диссера уже поздно менять

Тогда особых проблем не вижу - поднимите учебный курс МТУСИ например

[Связной (С)]

тему диссера уже поздно менять

Аааа
Тогда ТЗ вы можете нужное под себя составить на систему да бы и волки сыты и овцы целы защититься успешно по проблематике вопроса .

[MNOGO]

даже не будучи уверен, что это кому-то нужно.

Тема ваша ближе к "Теории систем". Насколько я знаю, в гражданских вузах её только "проходят" (т.е. мимо). Актуальной для телекоммуникационной отрасли темой является расчет пропускной способности многопротокольной полносвязной сети с числом узлов более четырёх. Это серьёзная задачка математической статистики, имеющее практическое значение для всех сетестроителей.
Что же касается вашей темы, то результаты могут быть интересны только крупному оператору национального масштаба, типа Укртелеком. У такого оператора ограничительные договора с вещателями и "провал" больше нормативного времени в предоставлении услуг может привести к серъёзным издержкам.
Привет землякам!
Успехов!

[dogmeat1982]

О результатах буду отписываться, даже не будучи уверен, что это кому-то нужно.

Жаль, не смогу ничем помочь, но тема интересна, так что подпишусь и буду следить. Желаю удачной защиты!

[Erlang]

Тема ваша ближе к "Теории систем". Насколько я знаю, в гражданских вузах её только "проходят" (т.е. мимо).

Проходят проходят, и имеют не по детски.
Я же писал - в Программе было.
Помниться на 2-м курсе сначала семестр теории вероятности
А потом 3 - 4 курс з семестра у пчелы Майи "Системы радиосвязи".
Но, как ещё Герцен писал, Слишком далеки они от народа...

А в ТРВ очень серьезно относятся к устойчивости, т. к. 1 минута рекламы стоит хороших денег и 1 минута сбоя уже Реальное ЧП с глубокой проработкой.
Собственно писал выше, про наземных эфирных Топовых.

melancholic
возьмите в соучастники на кандидатскую
Цифровое ТРВ тема перспективная, в чем-то помогу, в чем-то разберемся.
Правда я Мовой совсем не владею. Думаю это сейчас на Родяньской уже не так принципиально

[MNOGO]

очень серьезно относятся к устойчивости

Ну, я так и знал, проходят.
Erlang
устойчивость-совсем не синоним надежности и живучести. То есть- совсем не.
А у топикстара и "Теория вероятности" и "Матстатистика" и "Теория игр" вкупе с "Теорией систем" и это только до алгоритмизации.
Правда, дело происходит в современной Одессе, поэтому "перегрев процессора" вряд ли произойдёт.
Браться за "МНОГОслойную" тему можно только, когда отсутствуют узкоспециализированные.

[Erlang]

устойчивость-совсем не синоним надежности и живучести. То есть- совсем не.

Согласен.
Меня как-то изначально смутило "наложить на существующие аналоговые сети".
Так я подхожу к Задаче со стороны РФ.
Что-там на Украине происходит - плохо знаю.
Что там происходит в телекоме - либо случайно узнается, либо анализ ситуации.
Думаю, Украина, в плане освоения, находиться где-то на уровне докризисной РФ, Заводы, Фабрики, Ресурсы!
Правда многое завязано на РФ.
А телеком на Украине худо-бедно (не в обиду) развивается:
- ну с Укртелекомом они не могут разобраться. Так Не нашли пока того Сороса
- CDMA-800 спокойно развивают и вывводят в 3G, и потом в 4G (все логично), не смотря на запреты Реймана и Европейской таблице распределения частот
Правда Европа уже давно свою ошибку исправила и ввела сети CDMA-800 в Европе.
Россияне вот всё надеются на Мобильное ТВ в диапазоне 800 МГц.
....
Украина:
- Интернет-кафе не нужна лицензия.
Просто подключайся к Провайдеру и Плати налоги.
- Отдельная лицензия на "IP-телефонию" конечно радует.

Да и вроде официальная позиция государства:
Украина - нам не друг.
Оранжевые революции там всякие происходят и т. п.
Политику регулируем Краном.

Не помню кто сказал:
- Связь - не имеет границ.
А оранжевые Вы или Серо-Буро-Малиновые мне совершенно не интересно.

[MNOGO]

А телеком на Украине худо-бедно (не в обиду) развивается:

Там сильна идея гармонизации с Европой (форпост цивилизации на Востоке и всё такое).
Своих "рейнманов" там то же хватает, но как то не задерживаются.
Укртелеком они всё же продали, предварительно доведя до "полуобморочного" состояния.
Россия пошла другим путём. Недавно побывал в одном из подразделений новоиспеченного "монстра связи". Люди не работают, со страхом ждут сокращений.
В руководстве опять возникли чубайсовские "менеджеры по всему".

Связь - не имеет границ.

Он не читал ЗоС.

[Erlang]

Там сильна идея гармонизации с Европой

Я не знаю о чем они думают, застой с Укртелекомом говорит,
А выпускники Киевского военного института связи (может ошибся в названии) не согласны.

[melancholic]

Прошу прощения за столь длительную задержку с продолжением темы. Кроме прочего, она была вызвана поиском и разбором материалов, имеющих отношение к теме. Вынужден констатировать, что я потонул в море информации и сейчас (по крайней мере, пока) не способен эффективно выделить нужное из накопленного.
Для начала хотелось бы разобраться хотя бы с понятием устойчивости. Не знаю, почему было высказано мнение о том, что устойчивость - это совсем не надежность и живучесть. Анализируя официальные ГОСТовские определения, я пришел к выводу, что эти понятия если не взаимопроникающи, то, по меньшей мере, тесно коррелированы. (Заранее прошу прощения у зубров за приведенные ниже азбучные истины из ГОСТа). Итак, ГОСТ Р 53111-2008 «Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки» дает следующие определения:
«Устойчивость функционирования сети электросвязи: Способность сети электросвязи выполнять свои функции при выходе из строя части элементов сети в результате воздействия дестабилизирующих факторов (ДФ)".
«Надежность сети электросвязи: Свойство сети электросвязи сохранять способность выполнять требуемые функции в условиях воздействия внутренних ДФ (т.е. сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения и технического обслуживания)».
«Живучесть сети электросвязи: Свойство сети электросвязи сохранять способность выполнять требуемые функции в условиях, создаваемых воздействиями внешних ДФ».

Итак, первое отличие - это природа ДФ: устойчивость - против всяких ДФ, надежность - против внутренних, а живучесть - против внешних. С этой точки зрения получается формула «У = Н + Ж». Второе отличие заключается в условиях сохранения работоспособности: устойчивость и живучесть подразумевают сохранение работоспособности при отказе части элементов сети, а надежность - способность вообще выполнять свои функции (в первую очередь, очевидно, - без отказов; хотя Н рассматривается как комплексное свойство, включающее безотказность лишь как одно из свойств, к тому же резервирование позволяет сохранять работоспособность и при отказах любой природы). Получается, что У и Ж в данном аспекте можно рассматривать как частный случай Н.

[Связной (С)]

можно рассматривать как частный случай

А к чему? Есть такая нужда? Почему бы им не быть отдельными способностями?

[melancholic]

Почему бы им не быть отдельными способностями?

Отдельными, но не независимыми. Рассчитав У, получаем оценочное представление о Н или Ж и наоборот. Это просто к вопросу о связи понятий.

Теперь определимся с ответом на вопрос: Чем обусловлена необходимость комплексной оценки устойчивости? (Т.е., в чем вообще заключается комплексность оценки).
Будем пока исходить из общих позиций. Во-первых, сеть связи есть сложная система с иерархической структурой. Во-вторых, устойчивость этой сети может характеризоваться несколькими показателями. В-третьих, устойчивость зависит от множества факторов. (Кроме того, может рассматриваться прогнозная устойчивость либо фактическая эксплуатационная, каждую определяет свое множество факторов). Соответственно, комплексность оценки может заключаться:
- в нахождении интегральной оценки системы из частных оценок для её элементов;
- в интерпретации значений нескольких показателей устойчивости, возможно, приведении к одному общему;
- в учете (возможно, динамическом) комплекса различных факторов.
Все это осложняется тем, что указанные составляющие комплексности накладываются друг на друга, поскольку не являются полностью независимыми. В частности, например, учитываемые факторы действуют на различные элементы сети на разных уровнях иерархии.

[melancholic]

Для решения сформулированной задачи необходимо, прежде всего, идентифицировать факторы, в наибольшей степени влияющие на устойчивость сети. Исходя из приведенных выше определений, эти факторы подразделяются, прежде всего, на внутренние (надежность) и внешние (живучесть). Внутренние ДФ связаны с изменениями параметров объектов сети, в частности, конструкционных материалов, из которых эти объекты изготовлены (говорим об этапе устойчивой эксплуатации). Внешние ДФ обусловлены внешней средой и условиями применения. Хотя, похоже, это все относится уже к эксплуатации.
Учебник Острейковского «Теория надежности» предлагает классифицировать факторы, влияющие на надежность (полагаю, в равной степени они применимы и к устойчивости), на три большие группы: конструктивные (проектные), производственные и эксплуатационные. Далее следует пространная, но необходимая выдержка из учебника:
К конструктивным факторам относятся:
• выбор структурной и функциональной схем, способов резервирования и контроля;
• определение материалов и комплектующих элементов;
• выбор режимов и условий работы элементов в системе;
• назначение требований к допускам на технологические характеристики элементов;
• выбор уставок и защит на технологические параметры установки;
• учет психофизиологических особенностей операторов;
• разработка эксплутационной документации (не совсем ясно, что это за фактор и как он влияет на надежность) и др.
Учет этих факторов при проектировании объекта (сети) позволяет, так сказать, «заложить» (обусловить) его надежность (расчет надежности на данном этапе позволяет предсказать ожидаемую надежность проектируемого объекта).
К производственным факторам (технологическим факторам производства, монтажа и наладки оборудования систем) относятся:
• входной контроль качества материалов и элементов, получаемых от предприятий-поставщиков (смежников);
• организация технологического процесса изготовления оборудования;
• контроль качества продукции на всех этапах технологического процесса;
• квалификация изготовителей;
• обеспечение качества и контроль монтажа и наладки оборудования систем;
• условия работы на производстве и др.
Учет этих факторов при изготовлении объекта позволяет обеспечить его надежность.
К эксплуатационным относятся факторы, которые появляются вне сферы проектирования и производства объектов. По характеру воздействия на объект эксплуатационные факторы можно подразделить на объективные (воздействия внешней среды) и субъективные (воздействие обслуживающего персонала). Объективные факторы, оказывающие влияние на надежность объектов, можно классифицировать на две группы: внешние и внутренние факторы. К внешним факторам относятся воздействия, обусловленные внешней средой и условиями применения. Это, прежде всего, климатические факторы (низкие и высокие температуры, влажность, солнечная радиация), механические воздействия (вибрация, удары), электромагнитное и радиационное излучения, агрессивная среда и др. Внутренние факторы связаны с изменением параметров объектов и конструкционных материалов: старением, износом, коррозией. Эти изменения происходят с течением времени под влиянием внешних факторов. Необходимо отметить, что в действительности все перечисленные факторы влияют на надежность объекта в комплексе.
Из климатических факторов наиболее существенно на объекты влияют солнечная радиация, низкие и высокие температуры воздуха, влажность воздуха, скорость ветра, туманы, метели, пыльные бури и т.п. Изменения свойств материалов также зависят от интенсивности и продолжительности воздействия перечисленных факторов и их наиболее неблагоприятного сочетания. Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, интенсифицирует потоки отказов, возникающих в результате случайных перегрузок, усталостных явлений в металле, действия сил трения, несовершенства структурной схемы объекта и др.
Под субъективными эксплуатационными факторами, влияющими на надежность объектов, понимается:
• квалификация обслуживающего персонала;
• обученность обслуживающего персонала;
• организация и качество технического обслуживания и регламентных работ;
• методы и способы организации эксплуатации объектов;
• организация сбора и анализа сведений о надежности объектов.
Особо важное значение влияние субъективных факторов имеет для надежности сложных систем, таких, как «человек—техника».

Теперь вот сижу, чешу репу. Устойчивость можно оценивать на разных этапах. Попытка охватить их все напоминает попытку объять необъятное. Какой из этапов наиболее интересен (важен, востребован на практике, актуален для цифрового ТРВ)?