4.1. Моделирование процессов управления устранением неисправно­стей в системах управления сетями связи

4.1.1. Вводные замечания

Современный этап развития телекоммуникаций характеризуется предос­тавлением пользователям все новых услуг с заданными показателями качества QoS. При этом для создания и поддержки запрашиваемых пользователями ус­луг требуются системы управления телекоммуникациями, которые реализуют функции FAB [73] модели еТОМ, разработанной Телеменеджмент Форумом (TMF). Кроме того, создаваемые системы управления, должны поддерживать набор функций по Рекомендации МСЭ-Т М.3400 [59] в соответствии с идеоло­гией TMN [58] для обеспечения управления телекоммуникационными сетями, ресурсы которых используются при создании услуг [22].

Для категории управления неисправностями {FM} функциональной моде­ли TMN [59] должна обеспечиваться поддержка всех фаз технического обслу­живания, предусмотренных в Рекомендации МСЭ-Т М.20 [63]. Реализация фа­зы (р_б технического обслуживания сетей связи и их элементов [63] предполагает проведение ремонтно-восстановительных работ. Поскольку эти работы по уст­ранению неисправностей проводятся централизованным способом восстанови­тельными бригадами, возникает задача управления процессом централизован­ного устранения неисправностей от М объектов технического обслуживания (ОТО) N восстановительными бригадами (N<M).

При этом, под ОТО будем понимать оборудование, относящиеся как к од­ному сетевому элементу (например, цифровой системе коммутации), так и к группе сетевых элементов (например, направлению связи, образованному не­сколькими цифровыми системами передачи).

При проектировании систем управления телекоммуникационными сетями необходимо оценить эффективность процессов управления устранением неис­правностей зоны централизованного обслуживания, охватывающей группу ОТО.

В диссертационной работе предложен подход к решению задачи оценки эффективности процессов восстановления для М объектов технического об­служивания N восстановительными бригадами.

4.1.2. Концептуальная модель процесса управления устранением неис­правностей

Принимается, что качество работы ОТО (пропускная способность или по­тери) постепенно ухудшаются во времени в результате отказов отдельных сете­вых элементов (СЭ), образующих ОТО.

Рассмотрим процесс восстановления группы ОТО силами N восстанови­тельных бригад.

Выделим три состояния ОТО в зависимости от текущего значения показа­теля качества его функционирования:

А: ОТО функционирует с удовлетворительным качеством, его ТО нецеле­сообразно;

В: ОТО функционирует с удовлетворительным качеством, но целесообраз­но приступить к его техническому обслуживанию:

С: ОТО функционирует с неудовлетворительным качеством, необходимо приступить к его ТО.

В процессе накопления отказов происходит постепенное ухудшение каче­ства функционирования ОТО и, при достижении соответствующим показателем определенного значения, объект переходит из состояния А в состояние В. Дальнейшее накопление отказов приводит к тому, что показатель качества функционирования ОТО достигает некоторого предельно допустимого значе­ния, и ОТО переходит в состояние С.

Введение трех состояний объекта технического обслуживания позволяет сформулировать различные алгоритмы ТО, определяющие необходимость, приоритетность и полноту технического обслуживания. В частности, наличие двух состояний (D и С), в которых производится ТО, позволяет осуществить обслуживание ОТО с различным приоритетом, в зависимости от качества его функционирования. Благодаря двум состоянием (А и В), в которых ОТО функ­ционирует с удовлетворительным качеством, имеется возможность регулиро­вать полноту его обслуживания с учетом состояния других объектов зоны ТО и наличия свободных восстановительных бригад. С точки зрения полноты техни­ческого обслуживания, будем различать полное и частичное устранение неис­правностей ОТО. При полном восстановлении ТО всегда заканчивается перево­дом ОТО в состояние А независимо от того, в каком состоянии (В или С) нача­то его обслуживание, и независимо от состояния других ОТО.

В алгоритмах частичного восстановления ТО может быть приостановлено после перевода ОТО из состояния С в состояние В, а бригада направлена на другой ОТО в состоянии С. Объекты, находящиеся в состояниях В и С, пред­ставляют собой заявки на восстановление. При этом объекты, находящиеся в состоянии С могут обладать более высоким абсолютным или относительным приоритетом в обслуживании по отношению к объектам в состоянии В. Пере­численные факторы позволяют сформулировать четыре алгоритма процесса централизованного устранения неисправностей: полного восстановления с от­носительным (ПО) и абсолютными (ПА) приоритетами заявок; частичного вос­становления с относительными (40) и абсолютными (ЧА) приоритетами зая­вок.

Состояния: А, В и С ОТО являются условными и определяются соотноше­нием текущего значения показателя качества функционирования ОТО с неко­торыми граничными значениями. В частности, превышение этим показателем принятого предельного значения (максимально допустимой величины потерь или минимально допустимой пропускной способности) означает переход ОТО из состояния В в состояние С. Граница этих состояний остается неизменной. В то же время граница состояний А и В не связана ни с какими нормированными значениями показателя качества функционирования и поэтому является регу­лируемым эксплуатационным параметром.

В качестве показателей эффективности рассматриваемого процесса управ­ления примем следующие величины, характеризующие функционирование объектов в состоянии С с неудовлетворительным качеством:

Т_с - среднее время ожидания восстановления объектом в состоянии С;

L_c -среднее число объектов, ожидающих восстановления в состоянии С.

Далее будет рассмотрена модель централизованного устранения неисправ­ностей по алгоритму полного восстановления с абсолютными приоритетами заявок (ПА) как наиболее эффективного. Для выбранных показателей эффек­тивности процесса управления устранением неисправностей разработана мате­матическая модель.

4.1.3. Содержательная постановка задачи. Математическая модель

Постановка задачи в содержательной форме приведена автором в [36].

Для формализации исследуемого процесса введем в рассмотрение сле­дующие величины:

• Т_АВ - среднее время, за которое показатель качества функционирования ОТО изменяется от начального значения до границы состояний А и В;

• Где - среднее время, за которое этот же показатель изменяется от на­чального значения до границы состояния С;

• Т_СА - среднее время, за которое значение показателя качества функцио­нирования объекта в процессе его восстановления изменяется от значения, со­ответствующего состоянию С, до начального значения;

• t_n - среднее время передвижения бригады на ОТО.

Под начальным значением показателя качества функционирования следует понимать такое его значение, которое регламентировано нормативно-технической документацией на данный ОТО.

Используя введенные величины Гдв, Т_АС и Т_СА, определим параметры про­ектируемого процесса: а = Т_АВ \ Т_АС - коэффициент, определяющий относитель­ное положение границы между состояниями А и В; = t_n \ Т_СА - коэффициент, характеризующий среднее время передвижения бригады на объект; -интенсивность перехода ОТО из состояния А в состояние С под воздействием потока отказов; - интенсивность технического обслуживания ОТО при

его восстановлении из состояния С в состояние А.

На рис.4.1 представлен граф состояний одного ОТО. Переход ОТО из со­стояния А в состояние В происходит с интенсивностью

(4.1)

Из состояния В в состояние С ОТО переходит с интенсивностью

(4.2)

Если допустить, что время ТО в некотором состоянии пропорционально времени перехода объекта в это состояние за счет накапливания отказов, то ин­тенсивности восстановления с учетом времени передвижения бригады будут следующими:

(4.3)

Рис. 4.1 Граф состояний ОТО

Рис. 4.2 Замкнутая сеть массового обслуживания

(4.4)

В рассматриваемом алгоритме восстановления ПА перевод ОТО из состоя­ния В в состояние А производится при наличии свободных восстановительных бригад. Если же все бригады заняты, то, ожидая техническое обслуживание, ОТО может перейти в состояние С и прервать обслуживание другого ОТО в со­стоянии В. Если все N бригад заняты ТО объектов из состояния С, то очередной ОТО, перешедший в это же состояние, вынужден ожидать освобождения одной из бригад.

Интенсивности переходов ОТО из состояния в состояние как под воздейст­вием потока отказов, так и в результате ТО, зависят от относительного положе­ния границы состояний А и В, определяемого коэффициентом а. Как следствие этого, выбранные показатели эффективности зависят от всех перечисленных параметров, включая а:

(4.5)

Примем допущение об экспоненциальном характере распределений всех рассматриваемых случайных величин: времени перехода ОТО в очередное состояние под воздействием потока отказов, времени восстановления объектов, времени перемещения бригады на ОТО. Тогда моделью описанного процесса может служить замкнутая сеть массового обслуживания, представленная на рис. 4.2.

Узел А имеет N каналов (обслуживающих приборов). Пребывание требо­вания в узле А означает, что соответствующий ОТО находится в состоянии А. Требование, ожидающее обслуживания в узле В (ОТО в состоянии В), может перейти с интенсивностью в узел С (переход ОТО в состояние С). При этом, если N_B>0, то: происходит прерывание обслуживания в узле В; число каналов (обслуживающих приборов)в узле С увеличивается на единицу и начинается обслуживание поступившего требования. В этом проявляется абсолютный ха­рактер приоритета требований в узле С. Если N_B =0, то требование в узле С ожидает обслуживания в очереди. Таким образом, в рассматриваемой модели N каналов могут перераспределится между узлами В и С с учетом абсолютного приоритета требований узла С. С помощью предложенной модели показатели эффективности процесса управления устранением неисправностей Т_с и L_c могут быть определены как характеристики очереди узла С.