Методология экспертизы проектов телекоммуникационных систем

Одной из существенных особенностей современного этапа научно технического прогресса является стремительное развитие инфокоммуникационных систем (ИКС) и их транспортной основытелекоммуникационных систем (ТКС). В настоящее время в нашей стране широко развернуты работы по реализации федеральной целевой программы «Электронная Россия» [145]. В качестве одной из основных целей программы является повышение эффективности функционирования экономики, государственного управления и местного самоуправления за счет внедрения и массового распространения информационных и телекоммуникационных технологий. Это направление развития нашего общества является отражением объективных процессов, реально протекающих в мировом сообществе и характеризующегося переходом от индустриального общества к информационному (постиндустриальному). Как известно, переход к информационному обществу предполагает новые формы социальной и экономической деятельности, базирующиеся на широком использовании информационных и телекоммуникационных технологий. Реализация перехода предполагает обеспечение равновозможного доступа к информационным ресурсам каждого жителя планеты и возможна только на основе создания соответствующей информационной инфраструктуры. Создание информационной инфраструктуры предполагает реализацию взаимосвязанной совокупности баз данных, средств обработки информации, телекоммуникационных систем и пользовательских терминалов.

Большое количество современных ТКС являются мультисервисными, гетерогенными и многооператорными системами, разработка которых требует постоянного осмысления тенденций их развития, направлений совершенствования технологий информационного обмена и топологии их построения [5,14,15,36,44,46,47,52,55,97,133−136,155,156,178]. В качестве превалирующей тенденции развития ТКС, в настоящее время, рассматривается реализация концепции NGN (Next Generation Network). Концепция создания NGN, отражает тенденции объективного процесса конвергенции действующих и перспективных сетей связи различного назначения, осуществляемой под эгидой большого количества международных организаций, специализирующихся на разработке нормативной базы в сфере телекоммуникаций. Основной финансовой целью создания NGN является увеличение прибыльности телекоммуникационных проектов за счет снижения капитальных затрат, с одной стороны, и, расширения перечня услуг предоставляемых абонентам с различными покупательными способностями, с другой [3,4,28−32,171,172].

В условиях высокой динамики развития телекоммуникационной сферы, одной из основных проблем, стоящей перед разработчиками ТКС, является проблема оценки целесообразности выбора из большого многообразия новых сетевых технологий и реализующих их программно-аппаратных средств, практически ежегодно появляющихся на телекоммуникационном рынке, одной или нескольких совместимых технологий (не исключая разработку собственных). При этом, как правило, предполагается, что использование новых базовых технологий и реализующих их средств должно обеспечить расширение перечня услуг и прирост качества предоставления услуг конечному пользователю, при минимальных (приемлемых) затратах ресурсов на их реализацию (т.е. обеспечить коммерческую привлекательность проекта). В этих условиях, существенно возрастает роль систем автоматизированного проектирования ТКС, развитие которых выделилось, в настоящее время, в отдельное направление решения проблемы искусственного интеллекта [6,17,73,75,129,187].

Близкими по содержанию к задачам разработчиков ТКС, решаемым на этапе обосновании целесообразности выбора базовых телекоммуникационных технологий, являются задачи стоящие перед специалистами, осуществляющими экспертизу качества технических решений, предлагаемых в ходе проектирования ТКС. В рассматриваемом случае, в качестве экспертов могут выступать либо представители заказывающих организаций, либо специально создаваемые группы независимых экспертов. Процесс создания ТКС происходит в непрерывном соревновательном взаимодействии экспертов и разработчиков системы. При этом соревновательный характер процесса взаимодействия должен быть направлен на решение задач повышения качества проекта в целом, так чтобы содержание соревновательности, в терминах теории игр, могло быть сформулировано как многошаговая позиционная неантогонистическая игра, предполагающая приблизительно равные возможности сторон [7,17,124].

Вместе с тем, практика показывает, что разработка сложных технический систем, к классу которых, безусловно, относится ТКС, осуществляется на основе широкого использования средств САПР и, как правило, большим коллективом узкопрофильных специалистов в области телекоммуникаций под руководством менеджеров среднего звена — менеджеров проектов (широкопрофильных специалистов в области телекоммуникаций) составляющих в совокупности полноценные предприятия — системные интеграторы. Тогда как экспертная деятельность, представляющая собой вполне самостоятельный процесс, направленный на повышение качества проектирования ТКС, в большинстве случаев, осуществляется, небольшой группой специалистов в той или иной области телекоммуникаций с минимальным использованием средств автоматизации.

Кроме того, как показывает практика, организация экспертной деятельности в сфере телекоммуникационных проектов, в большинстве случаев, сводится к субъективной оценке экспертом степени соответствия представленных разработчиком материалов (отчетов, оборудования, сегментов или опытных участков ТКС и т. д.) субъективно же заданным требованиям технического задания. При этом, в ходе формирования экспертного заключения, в лучшем случае, используются коллективные методы работы (обмен мнениями, «мозговой штурм», метод «суда» и т. д.).

Методы, направленные на снижение организационных сложностей коллективной работы (анкетирование, интервью, анкетирование с участием интервьюера), а так же на снижение степени субъективности экспертных оценок (множественные сравнения, парные сравнения, масштабирования, ранжирования, свертки) на практике, как правило, не используются [7,17,124].

В этих условиях, результаты анализа реальных соотношений сил и средств участников проектов ТКС и организации их деятельности, явно указывают на то, что процесс экспертной деятельности должен быть автоматизирован не в меньшей степени, нежели процесс разработки системы. Наиболее перспективным направлением автоматизации процесса экспертной деятельности выглядит создание систем поддержки принятия экспертного решения о качестве проектных решений, предлагаемых разработчиками для реализации в ТКС в ходе проектирования системы. При разработке систем поддержки принятия экспертного решения необходимо учитывать накопленный, к настоящему времени, опыт разработки интеллектуальных систем и, в особенности, самого востребованного практикой направлениясоздания экспертных систем.

При разработке телекоммуникационных экспертных систем (ТКЭС) необходимо учитывать объективные различия между экспертной деятельностью и оценочной составляющей деятельности разработчиков в процессе проектирования ТКС. Основное различие состоит в том, что приоритетными объектами экспертной деятельности являются внешние (потребительские) свойства системы, тогда как оценочный аспект деятельности разработчиков требует, прежде всего оценки качества конкретных технических решений по полному перечню решаемых задач проектирования, непосредственно связанному с конкретными вариантами построения программно-аппаратных комплексов ТКС (оценка внутренних свойств разрабатываемой системы). Поэтому, алгоритмическое обеспечение ТКЭС должно разрабатываться с учетом направленности на формирование экспертных оценок, основанных на анализе значений некоторых обобщенных показателей качества проектируемой системы, характеризующих особенности предлагаемых технических решений и непосредственно отражающих существенные свойства проектируемой ТКС, определяющие технический облик системы в целом [124].

Кроме того, учитывая тот факт, что оценочная функция разработчика ТКС в процессе создания системы, как правило, ограничена контролем за неукоснительным выполнением требований, субъективным образом сформулированных в техническом задании на разработку, экспертная деятельность при формировании ТЗ должна включать в себя элементы исследовательского характера и предусматривать анализ границ достижимости показателей качества перспективной системы при учете возможностей существующих и перспективных телекоммуникационных технологий. По результатам проводимого анализа от этапа к этапу проектирования требования технического задания должны соответствующим образом корректироваться [7,17,124].

Вместе с тем, необходимо отметить, что традиционное восприятие эксперта как некого уникального человека, обладающего глубокими знаниями в какой-либо области, развитой интуицией и большим опытом профессиональной деятельности, являющегося, кроме того, одним из немногих носителей уникальных знаний и способного решать задачи оценки качества различного вида проектируемых телекоммуникационных систем на одинаково высоком уровне, не приемлемо для современного уровня развития телекоммуникационной сферы. В условиях бурного развития телекоммуникационных технологий и неуклонного роста их наукоемкости, владение всей полнотой знаний телекоммуникаций сферы на одинаково высоком уровне, в настоящее время, не представляется возможным [124].

Подтверждением этого факта, является большое количество разработанных и опробованных к настоящему времени вариантов организации ТКС, имеющих различные физические принципы построения и функционирующих в соответствии со специфическими алгоритмами. Современный уровень развития телекоммуникационных технологий требует от экспертов телекоммуникационных проектов помимо глубоких специальных знаний, еще и твердых знаний основ большого количества смежных теорий (теория распознавания образов, квантовая механика и т. д.). Кроме того, дополнительные сложности организации экспертной деятельности создает большое многообразие (часто наполняемых различным содержанием) терминов и в разной степени соответствующих им аббревиатур, нечеткое функциональное соответствие большого количества передовых телекоммуникационных технологий описаниям эталонной модели ВОС. Не способствует росту качества процесса формирования экспертных оценок и недостаточно строгое выполнение производителями телекоммуникационных средств требований по стандартизации. Так, например, на практике часто возникают ситуации, когда произведенное в соответствии с одним и тем же стандартом, но различными производителями телекоммуникационное оборудование оказывается несовместимым.

Таким образом, в настоящее время, возникло и непрерывно углубляется объективное противоречие между субъективным характером формирования экспертных оценок качества проекта ТКС, с одной стороны, и ростом степени обоснованности проектно-технических решений на основе широкого внедрения в процесс разработки средств САПР, с другой стороны.

В этих условиях, актуальность разработки телекоммуникационных экспертных системы, позволяющих автоматизировать деятельность немногочисленных по составу и разнородных по специализации групп экспертов не вызывает сомнений. Рост степени объективности экспертных оценок на основе внедрения в практику экспертной деятельности интеллектуальных систем поддержки принятия решений позволит существенным образом уменьшить риски возникновения ошибок проектирования и, как следствие, финансовые потери при реализации проектов ТКС.

Решению задач формирования методологической базы для организации экспертной деятельности в ходе проектирования ТКС на основе разработки и внедрения ТКЭС, как системы поддержки принятия экспертного решения, посвящено данное диссертационное исследование.

В ходе выполнения диссертационного исследования объектом исследования являлись перспективные гетерогенные и мультисервисные телекоммуникационные системы, а предметом исследования являлся процесс экспертизы качества системообразующих проектно-технических решений предлагаемых к реализации в ходе проектирования телекоммуникационных систем, протекающий в изменяющихся условиях различного характера и уровня априорной неопределенности исходных данных.

Целью исследования являлась разработка методологической базы для организации экспертной деятельности в области разработки перспективных телекоммуникационных систем, позволяющей существенно снизить финансовые и временные затраты на проектирование и эксплуатацию телекоммуникационных систем, на основе снижения уровня рисков принятия субъективно-ошибочных проектно-технических решений.

В ходе выполнения диссертационного исследования решена научная проблема разработки методологической базы экспертизы проектов телекоммуникационных систем, позволяющая преодолеть объективное противоречие между субъективным характером формирования экспертных оценок системообразующих проектно-технических решений, принимаемых в ходе разработки телекоммуникационных систем, с одной стороны, и ростом степени автоматизации процесса проектирования телекоммуникационных систем, с другой.

В ходе диссертационного исследования применены методы: теории вероятностей и случайных процессов, теории декомпозиции, теории анализа эффективности, теории оптимизации, теории переменных состояния, теории марковских процессов, теории массового обслуживания, теории стохастического оценивания, теории нечетких множеств, теории нечеткого управления, теории искусственных нейронных сетей, теории принятия решений в условиях неопределенности, математического программирования, аналитического и имитационного моделирования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Метод синтеза оптимальных систем экспертных показателей качества перспективных телекоммуникационных систем, позволяющий формировать на основе разработанных алгоритмов декомпозиции и редукции системы безызбыточных и чувствительных к особенностям проектно-технических решений показателей качества на различных этапах проектирования мультисервисных и гетерогенных телекоммуникационных систем.

2.Результаты разработки моделей процессов функционирования перспективных телекоммуникационных систем, учитывающих особенности функционирования мультисервисных гетерогенных систем в условиях различного уровня и характера априорной неопределенности относительно свойств протекающих в них процессов.

3.Результаты разработки алгоритмов экстраполяции-оценивания состояний моделей процесса изменения значений экспертных показателей качества в условиях стохастической и нечеткой априорной неопределенности исходных данных для проектирования телекоммуникационных систем.

4. Метод многоуровневого оценивания систем экспертных показателей качества перспективных телекоммуникационных сетей, включающих в себя экспертные показатели качества физического, канального, сетевого уровней и критерии оценки численных значений экспертных показателей качества, позволяющие учесть основные особенности перспективных мультисервисных гетерогенных телекоммуникационных систем.

5.Концептуальные основы технической реализации телекоммуникационных экспертных систем на основе моделей функционирования и алгоритмов экстраполяции-оценивания значений экспертных показателей качества в условиях различного уровня и характера априорной неопределенности на различных этапах проектирования телекоммуникационных систем.

Научная новизна работы обусловлена тем, что в ней:

1. Впервые предложены концептуальные основы экспертизы телекоммуникационных проектов на основе внедрения в практику экспертной деятельности телекоммуникационной экспертной системы, как системы поддержки принятия экспертного решения о целесообразности внедрения проектно-технических решений в разрабатываемую телекоммуникационную систему.

2. С целью создания аппаратно-программного комплекса системы поддержки принятия экспертного решения разработаны новые модели процесса (подпроцессов) функционирования перспективных телекоммуникационных систем, алгоритмы экстраполяции-оценивания значений экспертных показателей качества в условиях различного характера и уровней априорной неопределенности.

3. Разработаны новые методики синтеза оптимальных систем экспертных показателей качества и критериев оценки показателей для различных уровней ЭМ ВОС в условиях неопределенности. Синтезированные на основе разработанных методик системы экспертных показателей качества и критериев их оценивания впервые позволили учесть особенности реализации различных проектно-технических решений на физическом, канальном и сетевом уровнях ЭМ ВОС при формировании превентивных экспертных оценок качества проектно-технических решений, предлагаемых к реализации на различных этапах проектирования телекоммуникационных систем.

4. Новизна полученных результатов, с точки зрения научной значимости, способствует развитию теории оценивания, теории моделирования процессов, реально протекающих в сложных технических системах, теории контроля качества сложных динамических систем. Реализация новых результатов направлена на получение достоверной и безызбыточной информации о качестве перспективных гетерогенных мультисервисных телекоммуникационных систем на различных этапах проектирования.

Диссертация состоит из пяти глав и 19 Приложений.

В первой главе представлены результаты анализа характеристик существующих и перспективных телекоммуникационных систем и технологий информационного обмена. Результаты сравнительного анализа тенденций развития отечественной телекоммуникационной сферы и тенденций развития аналогичной сферы развитых зарубежных государств позволяют сделать вывод об их идентичности с поправкой на некоторое запаздывание внедрения передовых телекоммуникационных технологий в нашей стране, обусловленное, прежде всего, эксплуатацией большого количества морально и физически устаревшего оборудования. Разработан понятийный аппарат, отражающий основные аспекты экспертной деятельности в ходе проектирования ТКС, как сложной пространственно распределенной технической системы. Представлены результаты анализа основных положений документов международных организаций, специализирующихся в сфере стандартизации телекоммуникационных технологий. Особое внимание уделяется действующим рекомендациям ITU касающихся проблем обеспечения QoS. Отмечается, что многообразие задач различной степени сложности, стоящих перед перспективными мультисервисными гетерогенными ТКС, многообразие рекомендаций, стандартов, протоколов, разработанных различными организациями телекоммуникационного сообщества, большое количество производителей телекоммуникационного оборудования, предлагающих разнообразные технические решения сходных по своей сути задач, обусловливает необходимость опережающего развития экспертных систем в области телекоммуникаций.

Во второй главе сформулированы основные направления предлагаемого подхода к организации экспертной деятельности, состоящего в построении оптимальных (безъизбыточных и чувствительных к особенностям анализируемых технических решений) глобальной и локальных экспертных систем векторных показателей качества, на основе методов редукции и декомпозиции с последующим анализом значений показателей качества при реализации в проекте ТКС различных технических решений. Представлены результаты разработки общей методики оценки качества функционирования перспективных ТКС на основе использования аппарата условных вероятностей. Отмечается, что решение задач экспертизы телекоммуникационных проектов осуществляется в условиях различного характера и уровня априорной неопределенности. Изменение уровня и характера априорной неопределенности значений экспертных показателей качества на различных этапах проектирования ТКС обусловливает необходимость реализации гибкого подхода к расстановке приоритетов использования методов преодоления априорной неопределенности, на каждом из этапов. Представлены подходы к формированию экспертных оценок в условиях априорной неопределенности информации, имеющей нечеткий и стохастический характер, на основе методов грубых и нечетких множеств, искусственных нейронных сетей и вероятностных методов принятия решения. Кроме того, в материалах главы рассмотрены методы оптимизации требований к экспертным показателям качества, позволяющим определить границы достижимости значений показателей с учетом накладываемых на них ограничений, например, технологического и стоимостного характера.

Третья глава посвящена разработке дискретных по времени и состояниям моделей изменения значений экспертных показателей качества, проектируемой ТКС. Представлены результаты разработки алгоритмов идентификации-оценивания-экстраполяции состояний системы и значений экспертных показателей качества, позволяющие учесть особенности разработанных дискретных моделей. Разработаны алгоритмы анализа чувствительности алгоритмов идентификации-оценивания к отклонениям значений элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей и матрицы наблюдений от истинных значений. Предложены алгоритмы идентификации и коррекции значений элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей в ходе формирования оценочных значений ЭГЖ. Разработаны предложения по технической реализации моделей функционирования и алгоритмов идентификации-оценивания. На основе модели авторегрессии-проинтегрированного скользящего среднего разработан алгоритм адаптивного оценивания-прогнозирования результатов моделирования нестационарных процессов. Для случая формирования оценочных значений экспертных показателей качества в условиях априорной неопределенности, имеющей нестохастический характер, разработан формирующий фильтр нечеткой последовательности. В качестве устройства формирования оценочных и прогнозных значений моделируемого нечеткого процесса предлагается реализовать модель искусственной нейронной сети Хэмминга, в качестве алгоритма обучения которой предлагается использовать алгоритм дискретной фильтрации калмановского типа.

В четвертой главе представлены разработанные варианты оптимальных локальных экспертных систем показателей качества телекоммуникационной системы и сформулированы критерии их оценки. Локальные ЭСПК и критерии их оценки разработаны с учетом особенностей физического, канального и сетевого уровней ТКС, соответствующих основным положениям ЭМ ВОС, а так же для подсистемы управления перспективной ТКС. Разработаны алгоритмы последовательной свертки критериев оценки ЭСПК в обобщенный (глобальный) критерий.

В пятой главе представлены предложения по технической реализации ТКЭС, затрагивающие организационные и экономические аспекты разработки экспертной системы. Разработаны варианты концептуальной и функциональной составляющих поля знаний ТКЭС. Представлен вариант обобщенного алгоритма функционирования телекоммуникационной экспертной системы, реализующей поддержку принятия экспертного решения (формирования экспертной оценки) на основе данных (трансформирующихся в знания), полученных из внешних источников, от экспертов-доноров, данных от реализации процедур нечеткого и стохастического моделирования, оценивания-экстраполяции, а так же данных полученных из системы-аналога (опытного участка) разрабатываемой ТКС.

В Приложениях 1−19 представлены результаты анализа основных характеристик существующих и перспективных телекоммуникационных технологий, примеры решения задач оптимизации требований к значениям экспертных показателей качества, элементы концептуальной составляющей поля знаний, листинги программ разработанных моделей и алгоритмов оценки-экстраполяции состояний (значений ЭПК) ТКС.

Основные выводы и рекомендации работы апробированы на Международных, Всероссийских, отраслевых и межвузовских НТК где автором было сделано более двадцати докладов.

Смежными областями исследований, где применимы основные результаты, являются исследования, посвященные разработке процедур и подсистем принятия решения в САПР сложных пространственно распределенных информационных систем.

Представленные в работе научные результаты свидетельствуют о завершенности проведенного исследования и его научной и практической важности с точки зрения повышения степени объективности формирования экспертных оценок качества проектно-технических решений в условиях различного уровня и характера априорной неопределенности исходной информации на различных этапах проектирования ТКС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящей диссертационной работе разработана методологическая база, позволяющая преодолеть противоречие между непрерывным ростом степени автоматизации процесса проектирования телекоммуникационных систем, предусматривающей широкое использование строгих математических методов, с одной стороны, и субъективным характером формирования экспертных оценок соответствия качества проектно-технических решений субъективно заданным требованиям. Существующее противоречие приводит к существенному увеличению рисков принятия ошибочных решений по построению перспективных ТКС и, как следствие, к росту неоправданных затрат на разворачивание и эксплуатацию перспективных телекоммуникационных систем.

Предлагаемый подход к разрешению противоречий базируется на использовании методов стохастического и нечеткого моделирования процессов (подпроцессов) функционирования мультисервисных гетерогенных телекоммуникационных систем, при реализации в них различных проектно-технических решений, с последующей оценкой-экстраполяцией значений экспертных показателей качества, отражающих существенные свойства проектируемой системы и учитывающих особенности реализации проектно-технических решений физического, канального и сетевого уровней ЭМ ВОС в условиях различного характера и уровней априорной неопределенности исходной информации на различных этапах проектирования телекоммуникационной системы.

Реализация предлагаемого подхода предполагается на базе создания телекоммуникационной экспертной системы, которую целесообразно (для решения задач в рассматриваемой постановке) квалифицировать по функциональному признаку как квазидинамическую ЭС с возможностью организации на основе локальных вычислительных систем ПЭВМ, а по классу решаемых задач как комбинированную — диагностическую, прогнозирующую и поддерживающую принятие решения. При этом, телекоммуникационная экспертная система должна строиться на основе продукционного подхода, имитирующего выполнение основных правил процесса мышления человека и обладать объяснительными возможностями. Результаты анализа принципов построения современных и перспективных экспертных систем, разработанных для других областей знаний показали целесообразность выбора, в качестве базовой модели представления знаний в базе знаний телекоммуникационной экспертной системы, модели, реализованной на основе фреймового подхода. Вместе с тем, в качестве базового подхода при разработке программного обеспечения системы наименее затратным выглядит гибридный подход при реализации которого, основная управляющая программа системы функционирует как интеллектуальная надстройка над пакетами прикладных программ реализующих функциональные модели проектируемых ТКС, методы оценки значений ЭПК и оптимизации требований к показателям на различных уровнях ЭМ ВОС.

Разработанные стохастические и нечеткие модели позволяют учесть дискретность (как по времени, так и по состояниям) большинства процессов, реально протекающих в перспективных цифровых мультисервисных и гетерогенных телекоммуникационных системах. Кроме того, разработанные на основе леммы о существовании стохастического дифференциала для стандартного винеровского процесса, модели аналитически сформулированы в виде стохастических разностных уравнений и позволяют учесть высокую динамику и скорость потери актуальности информации о текущем состоянии перспективных телекоммуникационных систем. Учет особенностей предлагаемых в ходе проектирования технических решений осуществляется на уровне изменений вносимых в вероятностно-временной механизм изменения состояния процессов (подпроцессов) функционирования системы. При этом, для вероятностных моделей учет особенностей осуществляется на основе изменения интенсивности процесса «рождения и гибели», аналитически связанной с параметрами сети, а для нечетких моделей реализуется операция дизъюнктивного суммирования экспертных оценок о значениях элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей. Сформулированы условия устойчивого функционирования разработанных моделей, являющиеся аналогом классических условий устойчивости детерминированных систем, сформулированных Ляпуновым, для вероятностного случая.

С целью получения состоятельных, достаточных, несмещенных и эффективных оценок состояния вероятностных моделей (процесса изменения значений ЭПК) разработан дискретный алгоритм калмановского типа, учитывающий особенности разработанной модели. Для оценки состояния нечеткой модели разработан вариант реализации искусственной нейронной сети Хэмминга с обучением посредством дискретного алгоритма калмановского типа. С целью анализа чувствительности алгоритмов оценивания к ошибкам в определении значений элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей и матрицы наблюдений за процессом изменения ЭПК, были разработаны соответствующие алгоритмы. Результаты анализа чувствительности дискретного процесса оценивания, проведенные на основе разработанных алгоритмов выявили условия, при которых необходимо введение дополнительной процедуры идентификации значений элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей. Для этих условий на основе реализации методов последовательного оценивания по наблюдениям за процессом восстановления, данные о котором должны поступать в телекоммуникационную экспертную систему из системы-аналога (опытного участка) проектируемой телекоммуникационной системы, разработан алгоритм идентификации элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей. В случае невозможности организации наблюдений за процессами, протекающими в системе-аналоге (опытном участке) проектируемой телекоммуникационной системы предлагается реализовать в телекоммуникационной экспертной системе разработанный алгоритм коррекции значений элементов матрицы одношаговых переходных вероятностей по наблюдениям за невязкой измерений. Алгоритм анализа чувствительности к ошибкам значений элементов матрицы наблюдений необходим для первоначальных настроек алгоритма оценивания при его реализации в телекоммуникационной экспертной системе. Кроме того, для случая оценивания-прогнозирования нестационарных (в широком смысле) разработан алгоритм адаптивного оценивания-прогнозирования значений временных рядов на основе модели авторегрессии-проинтегрированного скользящего среднего. Для всех разработанных моделей и алгоритмов предложены варианты их технической реализации. Результаты анализа предложенных вариантов позволяют отметить относительную простоту и невысокую вычислительную сложность разработанных моделей и алгоритмов, что свидетельствует о высокой степени конструктивности предложенных решений.

Сформированные на основе разработанных алгоритмов декомпозиции и редукции экспертные системы показателей качества функционирования перспективных телекоммуникационных систем и критериев их оценки позволяют произвести оценку производительности, достоверности, устойчивости, наблюдаемости-управляемости, мультисервисности, масштабируемости, совместимости и ресурсоемкости проектируемой сети при реализации в ней тех или иных проектно-технических решений на физическом, канальном и сетевом уровне ЭМ ВОС.

В диссертационной работе, на основе математических методов теории принятия решений в условиях неопределенности, теории. оценивания качества и эффективности, теории оптимизации, теории переменных состояния, теории фильтрации, а также теории массового обслуживания и методов аналитического и имитационного моделирования, решена научная проблема создания методологической базы экспертной деятельности в ходе проектирования мультисервисных гетерогенных телекоммуникационных систем, ядром которой является разработка общих принципов построения и алгоритмов функционирования телекоммуникационной экспертной системы. Сущность проблемы составляет организация адекватного решаемым задачам информационно-аналитического обеспечения процесса принятия решения о качестве проектно-технических решений предлагаемых к реализации в ходе проектирования телекоммуникационных систем.

Таким образом, научная новизна работы состоит в разработке методологических основ экспертной деятельности, в ходе проведения экспертизы качества проектов телекоммуникационных систем. Разработанная методология предусматривает разработку и внедрение в экспертную деятельность телекоммуникационной экспертной системы, как системы поддержки принятия экспертного решения. С этой целью, разработаны организационные и технические предложения по созданию аппаратно-программного комплекса системы поддержки принятия экспертного решения, разработаны новые модели процессов (подпроцессов) функционирования перспективных телекоммуникационных систем и алгоритмы экстраполяции-оценивания значений экспертных показателей качества в условиях различного характера и уровней априорной неопределенности. Кроме того, разработаны новые методики синтеза оптимальных систем экспертных показателей качества и критериев оценки показателей для различных уровней ЭМ ВОС в условиях неопределенности. Синтезированные на основе разработанных методик системы экспертных показателей качества и критериев их оценивания позволили учесть особенности реализации различных проектно-технических решений на физическом, канальном и сетевом уровнях ЭМ ВОС при формировании превентивных экспертных оценок качества проектно-технических решений, предлагаемых к реализации на различных этапах проектирования телекоммуникационных систем.

Научная значимость работы заключается в том, что полученные результаты способствуют развитию теории моделирования и оценивания дискретных динамических (в общем случае нестационарных) процессов, теории контроля качества сложных динамических систем, а также практики разработки, внедрения и эксплуатации телекоммуникационных экспертных систем с целью повышения степени объективности экспертных оценок качества перспективных гетерогенных и мультисервисных телекоммуникационных систем, на различных этапах проектирования в условиях различного характера и уровня априорной неопределенности исходной информации. Таким образом, полученные результаты являются методологической базой для нового направления развития интеллектуальных систем — разработки телекоммуникационных экспертных систем.

Практическая ценность работы определяется тем, что реализация разработанных концептуальных основ автоматизации экспертной деятельности на основе внедрения телекоммуникационной экспертной системы, создаваемой в соответствии с обоснованно выбранными принципами построения, разработанными моделями, методами и алгоритмами позволит существенно снизить уровень экономических потерь в процессе разработки и эксплуатации перспективных телекоммуникационных систем на основе повышения степени объективности экспертных оценок качества проектно-технических решений, формируемых на различных этапах проектирования.

Объективность научных положений, рекомендаций и достоверность результатов исследований обуславливаются:

— корректностью постановок и решения комплекса задач разработки методологических основ экспертизы телекоммуникационных проектов;

— применением строгого математического аппарата;

— полнотой учета существенных свойств телекоммуникационных систем, вносящих основной вклад в качество перспективных систем и подтверждены: совпадением полученных текущих и. прогностических оценок ЭПК с известными результатами для частных случаев анализа в условиях локальной стационарностидостаточно хорошим согласованием оценочных результатов моделирования процессов изменения ЭПК в установившимся состоянии и результатов аналитических расчетов значений экспертных показателей качества.

В качестве направлений дальнейших исследований с целью развития методологии экспертной деятельности можно выделить:

— разработка гибких универсальных гибридных моделей процессов (подпроцессов) функционирования телекоммуникационных систем, позволяющих учесть особенности характера (вероятностный, нечеткий, детерминированный) и уровня (параметрический, непараметрический, неточность, неполнота) априорной неопределенности моделируемых процессов;

— разработка универсальных нелинейных и нестационарных (в общем случае) моделей процессов (подпроцессов) функционирования телекоммуникационных систем, позволяющих производить гибкую подстройку степени лианеризации и стационарности с целью гибкого учета реальных свойств моделируемого процесса;

— разработка универсальных гибридных алгоритмов адаптивного оценивания (в общем случае) вероятностных, нечетких, нелинейных и нестационарных процессов (подпроцессов) функционирования телекоммуникационных систем на основе комплексного использования существующих и перспективных методов стохастического оценивания-идентификации, методов нечеткого вывода, методов искусственных нейронных сетей и генетических алгоритмов.

Кроме того, разработанные методологические основы организации экспертной деятельности в ходе проектирования телекоммуникационных систем, обладают определенной степенью универсальности и при учете особенностей смежной предметной области могут быть реализованы для формирования экспертных оценок качества проектно-технических решений перспективных сложных пространственно распределенных технических систем.

Основные научные результаты, относящиеся к решению сформулированных в работе вопросов исследования, получены автором самостоятельно и отражены в работах [62,100−127]. Обобщающей полученные научные результаты работой является монография [124]. Материалы исследований реализованы в ряде ОКР и НИР направленных на решение вопросов анализа качества отдельных проектно-технических решений и анализа эффективности функционирования ТКС в целом. Наиболее полно предложенные в работе методики и алгоритмы экспертного оценивания реализованы в рамках ОКР «Дигер» и НИР «Информатизация, информационная безопасность и математическое моделирование деятельности органов внутренних дел»" [136, 140].

Оригинальность и новизна полученных технических решений подтверждается двумя патентами РФ на изобретения и одним положительным решением [60,61,109], а реализация основных результатовтремя актами об использовании результатов диссертационной работы.