ОБ ОЦЕНКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЖИВУЧЕСТИ СИСТЕМ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ ABOUT ASSESSING OF FUNCTIONAL VILIABILITY

УДК 004
А.Ю. АЛЕКСАНДРОВ, Д.О. КРИВОШЕЯ
A.Y. ALEKSANDROV, D.O. KRIVOSHEYA
ОБ ОЦЕНКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЖИВУЧЕСТИ СИСТЕМ
ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ
ABOUT ASSESSING OF FUNCTIONAL VILIABILITY
VIDEOCONFERENCING SYSTEMS
В данной статье авторы освещают проблему оценки функциональной живучести информационных
систем, в частности систем видеоконференцсвязи. Описан показатель, учитывающий явную и скрытую
деградацию системы и ее компонентов.
Ключевые
слова:
функциональная
живучесть;
информационные
системы;
системы
видеоконференцсвязи; показатель живучести;
In given article authors shine a problem of assessing the functional survivability of information systems,
including videoconferencing systems. Described indicator that takes into account both direct and hidden degradation.
Key words: functional survivability; information systems; videoconferencing systems; indicator of
survivability.
Интенсивное развитие вычислительных сетей обусловили общий вектор их развития,
который можно охарактеризовать следующими моментами:
- увеличение объемов передаваемой информации;
- полный или частичный переход от проводных технологий к беспроводным;
- организация избыточной связности средствами полносвязной или ячеистой
топологии.
Ключевыми моментами, обусловившими столь стремительное развитие, являются
рост требований к сетям, в частности к объемам передаваемой информации, QoS,
мобильности. Соответственно, развивающимся в ногу со временем информационным
системам (ИС) приходится адаптироваться к среде функционирования и запросам
пользователей.
В условиях мобильности узлов становится актуальным вопросы структурной и
функциональной живучести беспроводных ячеистых сетей, которые характеризуют
способность ИС выполнять установленный объем функций в условиях внешних воздействий
и отказов узлов в заданных пределах. Вопросы повышения структурной живучести
развиваются в следующих направлениях:
- разработка
новых
и
совершенствование
существующих
протоколов
маршрутизации в беспроводных ячеистых сетях;
- исследование электромагнитной совместимости и направленности антенн для
организации каналов связи с целью повышения живучести таких сетей;
- разработка критериев оценивания структурной живучести на основе топологии и
связности сети.
Применительно же к функциональной живучести, основными направлениями
являются:
- разработка и исследование математических моделей информационных систем с
целью оценки функциональной живучести;
- исследования вопросов функциональной перестройки и реконфигурации в
информационных системах;
- структурно-параметрический синтез живучих ИС.
Наиболее проработанным направлением является исследование функциональной
живучести на основе многопродуктовых моделей и формирование вектора потоков для
функционирования ИС в сети.
В силу особенностей систем ВКС, которые отличаются от общей массы
информационных систем высокими требованиями как к узлам сети, так и каналам связи
между ними, работой в режиме реального времени, при исследовании таких систем их
можно выделить в отдельный класс.
В большинстве работ, проводимых по вопросам функциональной живучести ИС,
указывается, что они имеют иерархическую структуру, в то же время, не затрагиваются
вопросы, характерные для систем видеоконференцсвязи:
1. выработка оценки функциональной живучести с учетом работы системы в режиме
реального времени;
2. разработка методик и алгоритмов повышения функциональной живучести систем
ВКС в режиме реального времени;
3. постоянное воздействие среды на каналы связи, рассматриваемое как функцию
нежелательного воздействия среды, зависящую от расстояния между узлами сети;
4. исследование нежелательного воздействия, учитывающего иерархичность
информационной системы на функциональные компоненты или узлы.
Для оценки иерархических и ветвящихся систем используют ряд оценок
функциональной живучести, одной из которых является «среднее эффективность
работоспособных ветвей» [1], описываемого по формуле:
N
o
t
t
C(P( )) = å (Pi ( ))ci (N 0 - i) ,
S
S
(1)
i=1
t
где Pi ( ) вероятность того, что в момент времени t неработоспособны i ветвей, N 0 S
количество ветвей в полностью работоспособной структуре; ci - эффективность выполнения
ветвью своих функций. В (1) используется вероятностная модель, в которой вероятности
определены не для конкретной ветви иерархии, а их распределение между группами узлов.
Данный подход вполне может быть применим к оценке живучести систем
видеоконференцсвязи в том случае, если будут учтены следующие особенности объекта
исследования:
- систем ВКС является системой реального времени, а в условиях высокой
динамики элементов группировка элементов с одинаковой эффективностью
нецелесообразна;
- для каждой ветви будет описана функция эффективности, которая бы учитывала
особенности функционирования систем ВКС;
- для каждого уровня иерархии не существует общего коэффициента разветвления;
- высокая динамика элементов и особенности функционирования систем ВКС
определяют переход от вероятностной модели оценки функциональной живучести
к ее оценки по результатам выполнения задания.
В ходе проведенного анализа оценки эффективности сеансов видеоконференцсвязи,
выделяют две основные группы показателей:
- объективных – точных математических моделях, основанных на сравнении
исходного и результирующего видео или аудио сигналов или их параметров,
например R-Factor[2];
- субъективных – основанных о оценочных суждениях пользователей. В качестве
оценок используются показатели MOS[3].
Существует ряд математических моделей, описывающих получение субъективной
оценки пользователей, которые в полной мере раскрывают степень достижения цели
функционирования сети ВКС. В то же время ряд объективных моделей (E-Model) имеют
неплохую корреляцию с субъективными оценками, показанную в Таблица 1. В реальных
условиях функционирования, когда существует необходимость получения вычислительно
простой оценки без исходного изображения, использование таких моделей оправдано.
Таблица 1 – Градация качества субъективных оценок
№
Уровень удовлетворенности пользователей
п/п
1 Максимальный с применением G.711
2 Очень довольны
3 Довольны
4 Некоторые пользователи довольны
5 Многие пользователи недовольны
6 Практически все пользователи недовольны
7 Работа не рекомендуется
MOS
4.4
4.3-5.0
4.0-4.3
3.6-4.0
3.1-3.6
2.6-3.1
1.0-2.6
R-Factor
93
90-100
80-90
70-80
60-70
50-60
Менее 50
Как видно в таблице 1, и показатель MOS, и R-Factor на основе принимаемых
значений позволяют сделать следующие наблюдения:
1.
При значениях меньше половины от максимального сеанс ВКС признается
неработоспособным, так как не достигается цель функционирования
системы ВКС;
2.
Значения большее половины от максимально возможного могут
характеризовать степень деградации функций системы, обеспечивающих
выполнение сеанса ВКС;
3.
Значения оценок MOS и R-Factor имеют прямую зависимость, что и
показано в работе [5].
С другой стороны, ограниченность сверху данной оценки фиксированным значением
не отражается на избыточных вычислительных и канальных ресурсах, но характеризуется
ими при вычислении показателя R-Factor [2, 5]. Скрытая деградация функций [4] в системе
должна так же отражаться в показателе оценки функциональной живучести.
Переход от коэффициента работоспособности на основе оценки R-Factor к
структурному уровню оценивать степень работоспособности ветви с учетом загрузки узлов и
пропускной способности каналов связи.
Таки образом, оценка функциональной живучести системы видеоконференцсвязи Y
обретает вид
,
Y=
åCl(i, j, zaf ) * Rij (zaf ) ,
E * Rij max (zaf )
(2)
где Cl(i, j, zaf ) - функция работоспособности ветви, принимающая значения на
интервале [0,1], Rij (zaf ) и Rij max (zaf ) - текущая и максимальная субъективная оценка
выполнения задачи zaf между узлами i и j, E – множество задач Z, выполняемых между
клиентами системы ВКС. К задаче zaf может относится максимально возможная оценка для
текущей конфигурации (например в таблице 1 первый пункт) и максимальная оценка шкалы,
которая и используется в формуле (2).
Использование показателя Y предполагается рамках разработки методики по
повышению функциональной живучести систем ВКС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кривошея, Д.О. Исследование функциональной живучести модели системы
видеоконференцсвязи, развернутой на беспроводной ячеистой сети//Интернет-журнал
«Науковедение». 2013 №4 (17) [Электронный ресурс].-М. 2013. – Режим доступа:
http://naukovedenie.ru/PDF/41tvn413.pdf, свободный – Загл. с экрана.
2. UTI-T Recommendation G.107. E-model: a computation model for use transmittion planning.
1998.
3. UTI-T Recommendation P.800. Methods for subjective determination of transmission quality,
1996.
4. Тарасов,
А.А.
Стратегии
функциональной
перестойки
отказоустойчивых
информационных систем при различных видах деградации. / А.А. Тарасов// Тематический
сборник «Безопасность мобильной связи» 2012 №2. – ВНИИ ПВТИ. 2012.
5. Яновский Г.Г. Оценка качества передачи речи в сетях IP. / Г.Г. Яновский// Вестник
связи. -2008. – №2. – С. 1-7.
Александров Алексей Юрьевич
Академия ФСО России, г. Орел
Сотрудник
Тел.: +7(903)880-12-98
Кривошея Денис Олегович
Академия ФСО России, г. Орел
Сотрудник
E-mail: Denis.Krivosheya@gmail.com