Вопрос 2. Основные подходы к оценке эффективности функционирования системы связи.

Оценка эффективности функционирования систем связи может проводиться как на этапе планирования, так и в процессе их развертывания, эксплуатационного обслуживания и свертывания. Для этапа планирования характерно введение ряда ограничений, связанных с недостаточными данными о возможном воздействии на систему связи различных дестабилизирующих факторов. Поэтому на этапе планирования в основном применяется вероятностный подход оценки эффективности системы связи. В ходе функционирования системы связи в органы управления постоянно поступает информация о состоянии системы связи и ее элементов. На основании полученной информации проводится статистическая оценка эффективности функционирования системы связи.

В рамках рассматриваемых подходов существует множество методов оценки эффективности, которым посвящено большое количество работ. Их анализ позволяет выделить несколько этапов в развитии теории эффективности. К начальному этапу можно отнести период до середины 1970-х гг., когда анализ эффективности функционирования сложных систем передачи информации проводился путем оценки отдельных их свойств, а результатами оценки эффективности были оценки отдельных ПК системы. При изучении проблемы формирования и обработки различного рода сигналов оценивали эффективность, опираясь на вероятность ошибки; при рассмотрении ресурсов в сетях оценивали надежность; при учете вопросов радиоэлектронной борьбы (РЭБ) оценивали помехоустойчивость и т. д.

В конкретных условиях обстановки эффективность функционирования системы (сети) связи Wсс можно оценивать по частным показателям (мобильности, пропускной способности, устойчивости функционирования, управляемости и др.):

Однако, как правило, такая оценка не может дать необходимого представления о свойствах системы даже при сравнительной оценке вариантов структуры с целью выбора предпочтительного варианта из нескольких. Начиная с 1975 г., анализ эффективности функционирования начал проводиться с привлечением нескольких показателей эффективности и последующего решения задачи оптимизации на основе нескольких критериев, что вызвало определенные трудности в вычислениях. Избежать этого стало возможным при использовании системы из основного и дополнительных показателей. Основной показатель должен соответствовать главной цели действия, достижением которой решается поставленная задача. Дополнительные показатели призваны характеризовать другие значимые свойства системы.

Очевидно, что основным функциональным назначением системы связи является своевременная передача поступающих сообщений с требуемыми безопасностью и достоверностью. При проектировании системы связи объемы поступающих сообщений различного вида определяются в соответствии с руководящими документами или со статистическими данными. Поэтому в качестве основного показателя эффективности функционирования может использоваться объем своевременно переданной в единицу времени (час наибольшей нагрузки) нагрузки при выполнении уровней требований по безопасности и достоверности:

где - вероятности ошибочного приема Рнсд – вероятность защиты от несанкционированного доступа к системе связи, tсс – время передачи сообщения по системе связи.

Поскольку оперировать абсолютными величинами объемов своевременно переданной нагрузки неудобно, то от абсолютных величин можно перейти к относительным по правилу

Свойства системы связи, которые не нашли отражение в основном показателе, оцениваются с помощью дополнительных показателей, которых может быть несколько в зависимости от условий и целей исследования. Как правило, в их основе лежат частные показатели системы связи, оценивающие ее внутренние свойства(устойчивость, мобильность, ресурсопотребление). Дополнительные показатели также могут быть выражены как в абсолютных, так и в относительных единицах.

Таким образом, оценку эффективности функционирования системы связи можно проводить по одному основному и нескольким дополнительным показателям при введении ограничений на ресурсопотребление, например

где - объем своевременно переданной нагрузки, Рсг – вероятность своевременной готовности, - ограничения на ресурс используемой техники и обслуживающего персонала в сети связи.

К началу 1980-х гг. сформировалось несколько подходов к сведению совокупности основного и частных показателей к одному обобщенному (свертка совокупности показателей к одному). Сюда можно отнести методы дробного представления показателя эффективности, суммирования показателей эффективности с различными весовыми коэффициентами, представления обобщенного показателя как условной вероятности основного показателя при условии выполнения требований дополнительных показателей эффективности.

 

Основным недостатком этого метода является то, что один пока­затель может быть скомпенсирован за счет другого.

Представление обобщенного показателя как условной вероятно­сти основного показателя при условии выполнения требований до­полнительных показателей эффективности в общем виде может быть записано следующим образом:

где - частные показатели эффективности функционирования системы связи и требования к ней.

Суммирование показателей эффективности с различными весо­выми коэффициентами рассматривается в теории полезности. Каж­дому показателю исследователем присваивается коэффициент важ­ности (предпочтения с различными знаками (положи­тельными или отрицательными). Самому важному показателю при­сваивается наибольший коэффициент, а тем показателям, увеличе­ние которых не желательно, - отрицательные весовые коэффициен­ты. Обобщенный показатель определяется исходя из выражения

 

 

где - средние весовые коэффициенты j-й сети связи, Wj - частные показатели эффективности. При таком методе обобщенному пока­зателю в меньшей степени присущи недостатки дробного представ­ления, но появляется риск внести фактор субъективности за счет весовых коэффициентов и исказить первоначальные данные.

Наиболее продуктивной явилась методология вероятностного анализа эффективности, развитая в работах Г. Б. Петухова, В. М. Те-рентьева. Их метод основан на представлении ОПЭФ как условной вероятности соответствия основного показателя требуемому значе­нию при совместной вероятности соответствия дополнительных по­казателей требованиям (1.51).

Преимуществами этого метода являются учет случайного характера изменения большинства ПК системы связи, а также реальная возможность автоматического решения основных проблем многокритериальной оценки качества и эффективности системы связи (т.е. нормирования компонентов векторных ПК и их свертки). Метод основан на вычислении частных показателей эффективности (ЧПЭФ) сведении их в ОПЭФ на каждом шаге оценивания с помощью математического аппарата условных вероятностей и теорем функциональной и параметрической декомпозиции.

Недостатком данного метода является возможность анализа эффективности функционирования системы связи лишь в моменты локальной временной стационарности (т. е. в фиксированные моменты времени), что не учитывает влияние на общую эффективность системы связи воздействий, имеющих динамичный и вероятностный характер.

Развивающийся в последние годы метод векторной оценки эффективности позволяет проанализировать эффективность функционирования систем связи в нестационарных условиях, в динамике их работы и тем самым получать возможность оперативно реагировать на изменения качества и эффективности по ходу функционирования систем. Этот метод использует вероятностно-временные ЧПЭФ и ОПЭФ.

Выбор метода оценки эффективности функционирования систем и сетей связи в каждом конкретном случае определяется степенью освоения того или иного метода, имеющимся вычислительным ресурсом, сложностью исследуемой системы и располагаемым временем.

Любой вид деятельности связан с распределением или использованием экономических ресурсов — людских, материальных или финансовых. В этом смысле все проблемы независимо от того относятся ли они к области планирования, финансирования или даже к какой-либо сфере деятельности являются одновременно и экономическими проблемами.

Под экономической эффективностью обычно понимается соотношение между экономическим эффектом и затратами ресурсов, не обходимых для обеспечения деятельности СС или фактически израсходованных.

Задача оценки экономической эффективности возникает при сопоставлении вариантов технических решений, требующих значительных капитальных затрат, и планировании развития систем и комплексов связи.

Для сравнительной экономической оценки вариантов используется показатель

(1.53)

где Зi — текущие затраты по i-му варианту, Кi — капитальные вложения по i-му варианту, Ен— нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

При производстве расчетов в различных сферах деятельности показатели затрат и вложений имеют различные смысл и содержание.

Универсальным измерителем тождественности результатов в области связи используется степень достижения цели при выполнении мероприятий в одинаковых условиях. Широко распространенным ОПЭФ является объем полезной работы. Он может характеризоваться самыми разнообразными величинами: количеством информации, переданной или принятой с помощью данного устройства, числом задач каждого типа, решаемых ЭВМ в течение заданного времени, и т. д.

С некоторой долей условности можно оценить экономическую эффективность применительно к решению задач по организации связи. Поскольку организация связи сопровождается расходованием ресурсов (материальных, людских) и может быть оценена в стоимостном виде, то в зависимости от распределения сил и средств можно выполнить одну и ту же задачу с разными затратами. Следовательно, разница в стоимости выполнения задачи оптимальным и любым другим способом, отличным от оптимального, дает определенный выигрыш в ОПЭФ.

С другой стороны, если оценить стоимость предотвращенного ущерба и сопоставить ее с затратами на выполнение задач, характеризующими размер израсходованных ресурсов, то также можно судить об экономической эффективности использования техники.

Конкретное содержание ЧПЭФ определяется характером решаемой задачи, назначением и составом оцениваемой системы и заданными ограничениями.

Заключительная часть. Преподаватель отвечает на вопросы курсантов, задание на самостоятельную подготовку – изучить и законспектировать модели телеграфирования, основные принципы построения телеграфных аппаратов.

 

Подготовил:

профессор кафедры

ТКОиС, к.т.н., доцент ________________________________ А.В. Паринов