Способ динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области динамического контроля тупиковых ситуаций и могут быть использованы в системах автоматики, связи и вычислительной техники (инфокоммуникации), преимущественно в ракетно-космической технике, в космическом и наземном секторах управления. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности контроля, особенно в случае наличия множества разнотипных ресурсов и при неполной априорной информации о требуемых процессам ресурсах. Устройство содержит пункт размещения инфокоммуникационной системы, состоящий из линии передачи информации, блока управления режимами тестирования, блока тестирования интенсивности отказов i-го критического технического ресурса, блока тестирования интенсивности отказов j-го критического программного ресурса, блока тестирования размера зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, ключей и блока включения автономного режима тестирования, пункт контроля, состоящий из линии передачи информации, формирователя управляющих сигналов пункта контроля, блока выбора режима тестирования, блока управления параметрами управляющих сигналов, блока вычисления значения коэффициента готовности, блока задания временного интервала планируемого выполнения процессов, блока сравнения, блока задания порогового уровня. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области динамического контроля тупиковых ситуаций в системах автоматики, связи и вычислительной техники (инфокоммуникации), преимущественно в ракетно-космической технике, в космическом и наземном сегментах управления.

Понятие «инфокоммуникационные технологии» включает:

информационные технологии (аппаратные и программные средства), телекоммуникационное оборудование (абонентское оборудование, сетевое оборудование) и телекоммуникационные услуги (услуги в телефонных сетях общего пользования, услуги в сети Интернет, услуги мобильной телефонной связи и т.п.). Инфокоммуникационные технологии реализуются с помощью инфокоммуникационных сетей. Согласно закону «Об информации…» инфокоммуникационная сеть - это технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники, подробнее см. на сайте (адрес в Интернете http://dudikhin.narod.ru/bak/bachelor4.htm со списком литературы) (Д1).

Возрастающий спрос на инфокоммуникационные услуги объясняется потребностью общества в устойчивых удаленных связях, позволяющих организовать новые формы производства и управления реальными и виртуальными предприятиями и организациями. Именно в этом направлении и ведет свою работу Департамент государственной политики в области инфокоммуникационных технологий Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации, см. Доклад и.о. директора Департамента государственной политики в области инфокоммуникационных технологий Е.С.Васильева «Государственная политика в области инфокоммуникационных технологий» - адрес в Интернете http://www.rfcmd.ru/sphider/docs/meetings/kollegija_mis_2008_Vasiliev.htm (Д2).

На функционирование инфокоммуникационных систем (ИКС) в реальных условиях постоянно воздействуют такие дестабилизирующие факторы, как сбои, отказы, ошибки в программном обеспечении, нарушения систем синхронизации, несовершенство архитектурных и проектных решений, конфликты, тупики, аварийные и веерные отключения систем электропитания, вирусы, атаки «хакеров», «спамы» и др. В материалах данной заявки рассматриваются тупиковые ситуации (далее по тексту тупики), возникающие при использовании общей совокупности ресурсов, так называемых критических ресурсов (см. Приложение 1). Под ресурсом понимается любая компонента системы (техническая, программная, информационная), имеющая свое уникальное имя или адрес и выделяемая процессам во временное пользование. Причем пользование ресурсами может быть как монопольное, так и разделяемое многими процессами.

Тупики - ситуации взаимного ожидания двумя или более одновременно выполняющимися в системе процессами освобождения одной и той же совокупности ресурсов, занятых другими процессами. В этом случае в системе данные процессы не выполняются, и при работоспособном состоянии всех элементов система не выполняет возложенных на нее функций и находится в состоянии ожидания. Необходимо вмешательство администратора по принудительному освобождению совокупности критических ресурсов и выхода из тупика путем активизации выполнения попавших в тупик процессов. Подробнее см. Козлов В.Г. Расширенная классификация тупиков. Журнал «ВКСС Connect!», №4, 2005 (Д3).

Известен ряд способов контроля тупиковых ситуаций, реализующих при одновременном выполнении нескольких программных процессов. К наиболее распространенным следует отнести способы прерывания процессов, описанных в Трахтенгерц Э.А. Программное обеспечение параллельных процессов. М., Наука, 1987, 272 с.(Д4), Дейкстра Э. Взаимодействие последовательных процессов, в кн. Языки программирования, М., Мир, 1972, с.3-86 (Д5), (Haberman A.N. Prevention of System deadlocks. - Communications ACM, 1969, vol.12, N 7, p.373-377 (Д6) и патенте RU №2287220 «Система и способ предотвращения тупиковых ситуаций с использованием таймера для высокоскоростного нисходящего пакетного доступа», опубликовано 2006.11.10 (Д7).

В основу способа прерывания процесса (Д4) положена следующая последовательность действий. Выполнение процесса, запросившего некоторые системные ресурсы, занятые в момент запроса, прерывают и у него изымают все ресурсы, которыми он владел. После освобождения требуемых ресурсов другими процессами прерванный процесс вновь активизируют до момента очередного запроса занятых ресурсов.

Недостатком этого метода является то, что он специфичен и малоэффективен, особенно в случае наличия множества разнотипных ресурсов, запрашиваемых динамически, требует частого снятия процессов, что приводит к непроизводительным временным издержкам.

В способе (Д5), известном еще как алгоритм банкира, заложены действия по анализу соотношения числа затребованных ресурсов к числу свободных, то есть тех, выделение которых не допустит тупиково-опасных состояний системы. В соответствии с этим процессу запрещают доступ к свободным ресурсам, выделение которых приведет к тупику. Основными недостатками данного метода являются: ограниченная область применения, так как он работает с однотипными ресурсами неединичной емкости, требование полной априорной информации о требуемых процессам ресурсах.

В основу способа (Д6) положена такая же идея, что и в способе (Д5), однако он применим для систем с разнотипными ресурсами единичной емкости и основывается на прогнозировании тупиков. К недостаткам следует отнести: невозможность иметь полную априорную информацию при работе абонентов в интерактивном режиме, когда по их запросам процессы динамически запрашивают ресурсы, необходимость постоянного контроля состояния ресурсов по каждому запросу от любого из процессов, что влияет на эффективность функционирования системы.

К основному общему недостатку данной группы методов недопущения следует отнести их невозможность реализовать в динамике функционирования ИКС защиту от тупиков архитектурного типа, вызываемых такими атрибутами критических ресурсов, как показатели надежности технических, программных ресурсов, пропускная способность каналов связи и размеры буферной памяти узлов системы.

Наиболее близким по достигаемому результату к заявляемому изобретению (как к способу, так и к устройству) является техническое решение, описанное в авторском свидетельстве СССР №1180890 Устройство для выявления тупиковых ситуаций при обслуживании запросов на ресурсы вычислительной системы, опубликованном 23.09.1985г.(Д8). Отметим, что указанное известное техническое решение имеет такое же назначение, что и заявленное - выявление или контроль тупиковых ситуаций и поэтому выбрано прототипом. Прототип характеризуется следующими признаками. Устройство для выявления тупиковых ситуаций при обслуживании запросов на ресурсы вычислительной системы, содержащее регистр памяти, выходной элемент ИЛИ и М блоков оценки ситуации (М - число обслуживаемых процессов), каждый из которых содержит первый и второй регистры, элемент И, элемент ИЛИ, пять групп элементов ИЛИ и две группы элементов И, первая группа элементов И и первая группа элементов ИЛИ i-го блока оценки ситуации 1, …, М) состоят из j подгрупп (j - число альтернативных сочетаний ресурсов, требующихся i-му процессу по n элементов в каждой подгруппе (n - число распределяемых ресурсов), выходы четных разрядов первого регистра соединены соответственно с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы J-x элементов И всех подгрупп первой группы (j=1, n) соединены с выходом j-го элементу ИЛИ второй группы, выходы элементов и K-й подгруппы первой группы (K=1, j) подключены соответственно к входам К-го элемента ИЛИ третьей группы, разрядные выходы второго регистра подключены соответственно к первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, первые входы элементов ИЛИ всех блоков оценки ситуации объединены и являются установочным входом устройства, выходы элементов И всех блоков оценки ситуации подключены соответственно к входам выходного элемента ИЛИ, выход i-го элемента И второй группы соединен с первыми входами элементов ИЛИ четвертой и пятой групп, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей (за счет выявления тупиковых ситуаций при альтернативном запросе ресурсов коллективного и индивидуального пользования, j-и выход регистра памяти соединен с первым входом j-ro элемента ИЛИ каждой подгруппы первой группы в каждом блоке оценки ситуации и является j-м информационным выходом устройства, а в каждом блоке оценки ситуации выходы нечетных разрядов первого регистра подключены соответственно к вторым входам элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены соответственно с третьими входами элементов И первой группы, выходы элементов ИЛИ третьей группы подключены соответственно к входам элемента И, выход которого соединен с вторым ходом элемента ИЛИ, выход j-го элемента ИЛИ пятой группы j-го блока оценки ситуации (j=1, M=1) соединен с первым входом j-го элемента ИЛИ второй группы. К недостаткам известного технического решения можно отнести его малоэффективность, особенно в случае наличия множества разнотипных ресурсов, и требование полной априорной информации о требуемых процессам ресурсах, а также недостаточная эффективность при работе в динамическом режиме.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности, особенно в случае наличия множества разнотипных ресурсов и при неполной априорной информации о требуемых процессам критических ресурсах и их атрибутов, а также повышение эффективности при работе в динамическом режиме. Так, с помощью матричного метода состав критических ресурсов *R определяются как номера ненулевых столбцов. Имея совокупность критических ресурсов *R, из-за которых возможен тупик, нетрудно получить аналитическое выражение вероятности возникновения тупика P_туп как функцию от таких атрибутов, как интенсивность отказов критических технических и программных ресурсов, размеры зон буферной памяти узлов инфокоммуникационной системы. В свою очередь, через вероятность возникновения тупика P_туп определяется коэффициент готовности ИКС, по значению которого судят о наличии тупиковых ситуаций (см. Приложение 1).

Технический результат изобретения достигается тем, что на пункте размещения ИКС проводят тестирование инфокоммуникационной системы, при этом определяют значения: - интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, где i=1, 2, 3, …, - интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп, где j=1, 2, 3, …, размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, транслируют на пункт контроля определенные значения , и q, задают на пункте контроля значение t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов и вычисляют значение коэффициента готовности - K_гтр по формуле:

,

где:

i=1, 2, 3, …, - количество критических технических ресурсов r_iт;

j=1, 2, 3, …, - количество критических программных ресурсов r_jп;

- интенсивность отказов i-го критического технического ресурса r_iт;

- интенсивность отказов j-го критического программного ресурса r_jп;

t_внп - временной интервал планируемого выполнения процессов;

k - порядок аппроксимирующего распределения Эрланга с параметром @_э - интенсивности пуассоновского потока в узел для целого значения размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы;

N - общее количество зон буферной памяти в инфокоммуникационной системе;

q - размер зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы,

сравнивают определенный в динамике функционирования ИКС коэффициент готовности - K_гтр с пороговым уровнем K_{гтр (0)} и при выполнении условия:

K_гтр<K_{гтр (0)}

делают вывод о наличии в инфокоммуникационной системе тупиковых ситуаций.

При этом режимы тестирования инфокоммуникационной системы, с целью развития независимого пункта 1 формулы изобретения, задают на пункте контроля, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы и транслируют их на пункт размещения инфокоммуникационных систем.

Также режимы тестирования инфокоммуникационной системы, с целью развития независимого пункта 1 формулы изобретения, задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы, по команде с пункта контроля.

Кроме того, режимы тестирования инфокоммуникационной системы, с целью развития независимого пункта 1 формулы изобретения, задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы, по команде с пункта размещения инфокоммуникационной системы.

При этом располагают пункт размещения инфокоммуникационной системы на космическом аппарате.

Также трансляцию сигналов между пунктом размещения инфокоммуникационной систем и пунктом контроля осуществляют по радиолинии передачи информации или по лазерной линии передачи информации.

Заявленные способ динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы и устройство для его осуществления поясняются следующими фигурами:

- на фиг.1 представлена структурная схема пункта размещения инфокоммуникационной системы,

- на фиг.2 представлена структурная схема пункта контроля,

- на фиг.3 представлена структурная схема блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы,

- на фиг.4 изображен вид сигнала на трех выходах формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17 (или трех выходах блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5),

- на фиг.5 представлен алгоритм вычисления коэффициента готовности - K_гтр.

Устройство динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы содержит:

1 - пункт размещения инфокоммуникационной системы,

2 - первый ключ,

3 - второй ключ,

4 - линия передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы,

5 - блок управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы,

6 - блок тестирования - интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт,

7 - блок тестирования - интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп,

8 - блок тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы,

9 - инфокоммуникационная система,

10 - блок включения автономного режима тестирования,

11 - пункт контроля,

12 - линия передачи информации пункта контроля,

13 - блок вычисления значения коэффициента готовности K_гтр,

14 - блок сравнения,

15 - блок задания порогового уровня,

16 - блок задания t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов,

17 - формирователь управляющих сигналов пункта контроля,

18 - блок выбора режима тестирования,

19 - блок управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля,

20 - первый элемент И,

21 - второй элемент И,

22 - третий элемент И,

23 - блок управления параметрами управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы,

24 - формирователь управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы,

25 - четвертый элемент И,

26 - пятый элемент И,

27 - шестой элемент И,

28 - первый элемент ИЛИ,

29 - второй элемент ИЛИ,

30 - третий элемент ИЛИ.

Устройство работает следующим образом. Динамический контроль тупиковых ситуаций осуществляется в следующих трех режимах тестирования, охарактеризованных в: пп.2-4 формулы способа и пп.9-11 формулы устройства соответственно, режимы А, Б и В, которые рассмотрены ниже.

А. Контроль тупиковых ситуаций по пп.2, 9 формулы. Режимы тестирования инфокоммуникационной системы 9 задают на пункте контроля 11, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы и транслируют их на пункт размещения инфокоммуникационной системы 1. Используется как основной режим контроля. Включается по команде блока выбора режима тестирования 18, на первом выходе которого устанавливается потенциал низкого уровня (здесь и далее - «0»), а на втором выходе - потенциал высокого уровня (здесь и далее - «1»). Автономный режим тестирования на пункте размещения инфокоммуникационных систем 1 при этом отключен, поскольку на первом и втором выходах блока включения автономного режима тестирования 10 устанавливают «0», запирающие сигналы на управляющие входы первого ключа 2 и второго ключа 3 не подаются, и они находятся в замкнутом состоянии.

С первого выхода блока выбора режима тестирования 18 сигнал низкого уровня поступает на четвертый вход линии передачи информации пункта контроля 12, транслируется на пункт размещения инфокоммуникационных систем 1 и с четвертого выхода линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационных систем 4 через замкнутый ключ 2 поступает на четвертый вход блока управления режимами тестирования инфокоммуникационных систем 5 и далее на вторые входы четвертого элемента И - 25, пятого элемента И - 26 и шестого элемента И - 27, препятствуя поступлению выходных сигналов формирователя управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы 24 на выход блока 5.

Со второго выхода блока выбора режима тестирования 18 сигнал высокого уровня поступает на первый управляющий (запускающий) вход формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17 и пятый вход линии передачи информации пункта контроля 12, транслируется на пункт размещения инфокоммуникационной системы 1 и с пятого выхода линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы 4 через замкнутый ключ 2 поступает на пятый вход блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5 и далее на вторые входы первого элемента И - 20, второго элемента И - 21 и третьего элемента И - 22. Управляющие сигналы, которые формируются на первом, втором и третьем выходах формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17, поступают на первый, второй и третий входы линии передачи информации пункта контроля 12, транслируются на пункт размещения инфокоммуникационной системы 1 и с первого, второго и третьего выходов линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы 4 поступают на первые входы указанных выше элементов И - 20, 21 и 22, которые пропускают входные (управляющие) сигналы на первые входы соответственно первого элемента ИЛИ - 28, второго элемента ИЛИ - 29 и третьего элемента ИЛИ - 30, затем соответственно на первый, второй и третий выходы блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5 и далее соответственно на входы блока тестирования -интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт 6, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп 7 и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы 8. Выходной сигнал блока управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля 19 поступает на второй управляющий вход формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17. Таким образом, данный режим характеризуется наличием на четвертом входе блока управления режимами тестирования инфокоммуникационных систем 5 - «0», а на пятом входе - «1».

Б. Контроль тупиковых ситуаций по пп.3, 10 формулы. Режимы тестирования инфокоммуникационной системы 9 задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы 1, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы, по команде с пункта контроля 11. Позволяет более оперативно проводить контроль ИКС в случае пилотируемого полета. Включается по команде блока выбора режима тестирования 18, на первом выходе которого устанавливается потенциал высокого уровня - «1», а на втором выходе - потенциал низкого уровня - «0», который поступает на первый управляющий (запускающий) вход формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17 и запрещает его запуск. Аналогично рассмотренному выше прохождению сигналов по первому варианту функционирования данный режим характеризуется наличием на четвертом входе блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5 - «1», а на пятом входе - «0». Таким образом, при поступлении «1» происходит запуск формирователя управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы 24, параметры управляющих сигналов которого определяются блоком управления параметрами управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы 23, поступающие с его выхода на управляющий вход вышеуказанного блока 24. Кроме того, при поступлении «1» на вторые входа элементов И - 25-27 сигналы с первого, второго и третьего выходов формирователя управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы 24 через элементы И - 25-27 поступают на вторые входы элементов ИЛИ - 28-30 и затем соответственно на первый, второй и третий выходы блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5 и далее соответственно на входы блока тестирования -интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт 6, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп 7 и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы 8.

В. Контроль тупиковых ситуаций по пп.4, 11 формулы. Режимы тестирования инфокоммуникационной системы 9 задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы 1, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы, по команде с пункта размещения инфокоммуникационной системы 1. В случае пилотируемого полета позволяет проводить контроль ИКС без внешних команд с пункта контроля 11, что повышает скорость проведения контроля, а также проводить предварительную подготовку контроля ИКС в случае, когда отсутствует связь между пунктами 1 и 11, например, когда космический аппарат (КА), на котором расположен пункт размещения инфокоммуникационной системы 1, находится в радиотени относительно пункта контроля 1. Третий вариант функционирования - автономный режим тестирования включается на пункте размещения инфокоммуникационной системы 1 блоком включения автономного режима тестирования 10, на первом и втором выходах которого устанавливают «1» и «0» соответственно. На управляющие входы первого ключа 2 и второго ключа 3 поступают запирающие сигналы - «1» с первого выхода блока 10, они находятся в разомкнутом состоянии, и сигналы с четвертого и пятого выходов линия передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы 4 на блок 5 не поступают. Таким образом, по сигналам блока 10 устанавливаются на четвертом входе блока управления режимами тестирования инфокоммуникационных систем 5 - «1», а на пятом входе - «0». Далее устройство полностью функционирует по второму варианту.

Технический результат достигается тем, что устройство динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы содержит пункт размещения инфокоммуникационной системы, состоящий из линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которой подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами блока тестирования -математического ожидания интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, входы-выходы которых подключены к первому, второму и третьему входу-выходу инфокоммуникационной системы соответственно, четвертый и пятый выходы линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы соединены с сигнальными входами соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы и соответственно с первым и вторым выходами блока включения автономного режима тестирования, первый выход которого также подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выходы блока тестирования -математического ожидания интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы; пункт контроля, состоящий из линии передачи информации пункта контроля, первый, второй и третий входы которой подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам формирователя управляющих сигналов пункта контроля, а четвертый и пятый входы линии передачи информации пункта контроля соединены соответственно с первым и вторым выходами блока выбора режима тестирования, второй выход которого также подключен к первому управляющему входу формирователя управляющих сигналов пункта контроля, второй управляющий вход которого подключен к выходу блока управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля, первый, второй и третий выходы линии передачи информации пункта контроля соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления значения коэффициента готовности K_гтр, четвертый вход которого подключен к выходу блока задания t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов, выход блока вычисления значения коэффициента готовности K_гтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания порогового уровня, выход блока сравнения является выходом устройства динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы, при этом блок вычисления значения коэффициента готовности K_гтр реализует вычисление по формуле:

,

где:

i=1, 2, 3, …, - количество критических технических ресурсов r_iт;

j=1, 2, 3, …, - количество критических программных ресурсов r_jп;

- интенсивность отказов i-го критического технического ресурса r_iт;

- интенсивность отказов j-го критического программного ресурса r_jп;

t_внп - временной интервал планируемого выполнения процессов;

k - порядок аппроксимирующего распределения Эрланга с параметром @_э-интенсивности пуассоновского потока в узел для целого значения размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы;

N - общее количество зон буферной памяти в инфокоммуникационной системе;

q - размер зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы.

При этом блок управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы содержит последовательно соединенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ, последовательно включенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ; формирователь управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов И, а выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, первые входы первого, второго и третьего элементов И являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, первым, вторым и третьим выходами которого являются соответственно выходы первого, второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входа первого, второго и третьего элементов И объединены и образуют пятый вход блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, четвертым входом которого являются объединенные вторые входы четвертого, пятого, шестого элементов И и запускающий вход формирователя управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления параметрами управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы.

Также блок выбора режима тестирования, с целью развития независимого пункта 7 формулы изобретения, выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала низкого уровня и потенциала высокого уровня, а блок включения автономного режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах потенциалов низкого уровня.

Кроме того, блок выбора режима тестирования, с целью развития независимого пункта 7 формулы изобретения, выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала высокого уровня и потенциала низкого уровня, а блок включения автономного режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах потенциалов низкого уровня.

При этом блок включения автономного режима тестирования, с целью развития независимого пункта 7 формулы изобретения, выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала высокого уровня и потенциала низкого уровня.

Также располагают пункт размещения инфокоммуникационной системы на космическом аппарате.

Кроме того, линия передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы и линия передачи информации пункта контроля выполнены в виде радиолиний передачи информации или в виде лазерной линии передачи информации.

Покажем возможность осуществления изобретения, т.е. возможность его промышленного применения.

Первый ключ 2 и второй ключ 3 выполнены с возможностью прохождения сигнала с его входа на выход при отсутствии управляющего сигнала на его управляющем входе, т.е. «0»; при поступлении запирающего сигнала - «1» - они переходят в разомкнутые состояния. Такие ключи известны, см., например, Электронные ключи. Учебное пособие. Авторы Кудрявцев И.А., Фалкин В.Д. Самарский аэрокосмический университет им. академика С.П.Королева, 2002 г. (Д9). Отметим, что установка инвертора на управляющий вход ключа меняет логику его функционирования на инверсную.

Линия передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы 4 и линия передачи информации пункта контроля 12 в простейшем случае представляют проводную линию связи. Радиолинии передачи информации известны и широко применяются в телеметрических и командных системах связи, см., например, Пенин П.И. «Системы передачи цифровой информации»: Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1976, с.342-345 (Д10), Спилкер Дж. «Цифровая спутниковая связь». Пер. с англ. - М.: Связь, 1979, с.15-21 (Д11). Известна также лазерная линии передачи информации, см., например, сообщение Пресс-службы Роскосмоса от 09.06.2012 на сайте Федерального космического агентства (http://www.roscosmos.ru) (Д12).

Блок управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5 выполнен с возможностью формирования на своих первом, втором и третьем выходах управляющих сигналов, поступающих в дальнейшем на входы блоков тестирования, при воздействии на его три входа соответствующих сигналов - при управлении с пункта контроля 11 или при их отсутствии - при включенном автономном режиме на пункте размещения ИКС 1 при наличии разрешающих сигналов на четвертом и пятом управляющих входах. Подробнее см. в разделе описания - функционирование устройства. На фиг.4 изображен возможный вид сигнала на трех выходах блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5. На фиг.3 представлена структурная схема этого блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы 5.

Блок тестирования 6 выполнен с возможностью определения - интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт,

Блок тестирования 7 выполнен с возможностью определения - интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп,

Блок тестирования 8 выполнен с возможностью определения размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы.

Указанные блоки тестирования 6-8 относятся к классам, для которых известны правила и методы, с помощью которых они могут быть получены по предъявляемым к ним требованиям, см. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. Амосов В. Издатетельство БХВ-Петербург, 2007 г. 542 с. (Д13), Технические средства диагностирования. Под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1989 (Д14), а также технические решения, оформленные в виде изобретений, по классам МПК (2012) G06F 11/00-G06F 11/36.

Блок включения автономного режима тестирования 10 выполнен с возможностью формирования на своих первом и втором выходах двух комбинаций «0», «0» либо «1», «0» соответственно. В простейшем случае состоит из источника напряжения и тумблера.

Блок вычисления значения коэффициента готовности K_гтр 13 охарактеризован на функциональном уровне, и форма его реализации предполагает использование программируемого средства. Такое программируемое средство известно: персональный компьютер, ЭВМ, см., например, источники информации: Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А., «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», Москва, «Финансы и статистика», 2004, стр.1-273 (Д15), Пул Л. «Работа на персональном компьютере»: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с.73-88 (Д16), при этом в материалах заявки (формула, описание) приведено соответствующее расчетное математическое выражение, а на фиг.2 представлен вычислительный алгоритм в виде блок-схемы.

Блок сравнения 14 выполнен с возможностью сравнения двух числовых значений и выдачи сигнала при превышении одного над другим. Электронные схемы, выполняющие указанную функцию, называются компараторы. Они известны см., например, Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочник. Якубовский С.В, Кулешова В.И., Ниссельсон Л.И. и др., под ред. Якубовского С.В., М., Радио и связь, 495 стр. (Д17), где помещено описание микросхемы 564ИП2, предназначенной для сравнения двух четырех разрядных двоичных чисел.

Блок задания порогового уровня 15 выполнен с возможностью записи в него числового значения и предназначен для записи в него числового значения порогового уровня. Он известен и широко применяется в различных областях. Это различные клавиатуры и устройства ввода: для компьютеров, для калькуляторов, для ввода исходных данных в различные системы, например в часы.

Блок задания 16 выполнен с возможностью записи в него числового значения t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов. Идентичен описанному выше блоку задания порогового уровня 15.

Формирователь управляющих сигналов пункта контроля 17 выполнен с возможностью формирования на своих первом, втором и третьем выходах управляющих сигналов при наличии разрешающего сигнала на первом управляющем входе и наличии сигнала, влияющего на параметры управляющих сигналов, на втором управляющем входе. На фиг.4 изображен возможный вид сигнала на трех выходах формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17.

Покажем правило (метод), с помощью которого может быть получен формирователь управляющих сигналов пункта контроля 17. Непосредственно формирователи управляющих сигналов (или как их еще называют - формирователи задержанных управляющих сигналов) известны и широко применяются см., например, Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. Новиков Ю.В. Издательство “Мир”, 2001, стр.397; И.П.Шелестов, Радиолюбителям. Полезные схемы. Книга 5. Изд-во СОЛОН-Пресс, 2003 г., рис.5.58-5.60 (Д18). На указанных рисунках приведены схемы формирователей, использующие одновибраторы, сдвоенный таймер, четыре таймера, которые формируют требуемые сигналы. При этом разрешающий сигнал на первом управляющем входе («1»), например, разрешает подачу напряжения питания на формирователь через элемент И (на 1-й вход элемента И поступает напряжение питания, на 2-й вход разрешающий сигнал «1». Естественно, при «0» сигнале напряжение питания будет отсутствовать. На второй управляющий вход формирователя управляющих сигналов пункта контроля 17 с выхода блок управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля 19 поступает сигнал, например число в двоичном коде, которое, подключает требуемую времязадающую цепочку, определяющую формируемый первым одновибратором интервал, по схеме, представленной на указанном выше рис.5.59 из 5-ой книги И.П.Шелестов. В принципе формирователь управляющих сигналов пункта контроля 17 относится к классу, для которого известны правило и метод, с помощью которых он может быть получен по предъявляемым к нему требованиям, а именно описанным в источниках информации: Цифровая схемотехника. Угрюмов Е.П. Издательство БХВ-Перетбург, 2004 г., 528 стр. (Д19), Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах, 2-е издание, Л., Энергоатомиздат, 1988 г. (Д20).

Блок выбора режима тестирования 18 выполнен с возможностью формирования на своих первом и втором выходах двух комбинаций «0», «1» либо «1», «0» соответственно. В простейшем случае состоит из источника напряжения и переключателя.

Блок управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля 19 выполнен с возможностью записи и формирования на своем выходе сигналов, например, чисел в десятичном или двоичном коде, которые задают параметры управляющих сигналов пункта контроля. Они известны и широко применяются в различных областях. Это различные клавиатуры: для компьютеров, для калькуляторов, для ввода исходных данных в различные системы, например в часы.

Элементы И 20-22, 25-27 известны, см., например, указанный выше справочник Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы под ред. Якубовского С.В.

Блок управления параметрами управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационных систем 23 выполнен с возможностью записи и формирования на своем выходе сигналов, например, чисел в десятичном или двоичном коде, которые задают параметры управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационных систем. Он идентичен ранее описанному блоку управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля 19.

Формирователь управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационных систем 24 выполнен с возможностью формирования на своих первом, втором и третьем выходах управляющих сигналов при наличии разрешающего сигнала на первом управляющем входе и наличии сигнала, влияющего на параметры управляющих сигналов, на втором управляющем входе. Он идентичен ранее описанному формирователю управляющих сигналов пункта контроля 17.

Элементы ИЛИ 28-30 известны, см. указанный выше справочник Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы под ред. Якубовского С.В.

Примечания

1. Ввиду некоторой специфичности изобретения (своеобразие решаемой задачи, отсутствие близкого прототипа, формула которого описана на функциональном уровне) пп.1 и 3 формулы изобретения составлены без разделения на ограничительную и отличительную часть, что однако согласуется с п.10.8.1.3 Регламента ИЗ и п.2.2.1 Руководства по экспертизе заявок на изобретение в редакции от 25.07.2011 г.

2. Заявитель поместил в Приложении 1 к материалам заявки обоснование использованного им математического выражения для определения K_гтр (в описании и формуле изобретения), чтобы излишне не перегружать описание изобретения. Однако если экспертиза сочтет целесообразным, заявитель не будет возражать на его включение в состав описания.

3. Заявитель обращает внимание экспертизы на актуальность решаемой задачи. Например, сообщение Пресс-службы Роскосмоса от 03.02.2012 г. на сайте Федерального космического агентства (http://www.roscosmos.ru) свидетельствует о причине нештатной ситуации космического аппарата «Фобус-Грунт». Наиболее вероятной причиной был сбой в ОЗУ, т.е. по существу возникновение тупиковой ситуации. Подробнее см. Приложение 2. Очевидно, в ряде случаев имели место сходные проблемы.

1. Способ динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы, заключающийся в том, что на пункте размещения инфокоммуникационной системы проводят тестирование инфокоммуникационной системы, при этом определяют значения: -интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, где i=1, 2, 3, …, -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп, где j=1, 2, 3, …, и размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, транслируют на пункт контроля определенные значения: -интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп и размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, задают на пункте контроля значение t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов и вычисляют коэффициент готовности - K_гтр по формуле:
,
где:
i=1, 2, 3, …, - количество критических технических ресурсов r_iт;
j=1, 2, 3, …, - количество критических программных ресурсов r_jп;
- интенсивность отказов i-го критического технического ресурса r_iт;
- интенсивность отказов j-го критического программного ресурса r_jп;
t_внп - временной интервал планируемого выполнения процессов;
k - порядок аппроксимирующего распределения Эрланга с параметром @_э-интенсивности пуассоновского потока в узел для целого значения размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы;
N - общее количество зон буферной памяти в инфокоммуникационной системе;
q - размер зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы,
сравнивают определенный в динамике функционирования инфокоммуникационной системы коэффициент готовности - K_гтр с пороговым уровнем K_{гтр (0)} и при выполнении условия:
K_гтр<K_{гтр (0)}
делают вывод о наличии тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что режимы тестирования инфокоммуникационных систем задают на пункте контроля, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы и транслируют их на пункт размещения инфокоммуникационных систем.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что режимы тестирования инфокоммуникационной системы задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы по команде с пункта контроля.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что режимы тестирования инфокоммуникационной системы задают на пункте размещения инфокоммуникационной системы, на котором формируют управляющие режимами тестирования сигналы по команде с пункта размещения инфокоммуникационной системы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что располагают пункт размещения инфокоммуникационной системы на космическом аппарате.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что трансляцию сигналов между пунктом размещения инфокоммуникационной системы и пунктом контроля осуществляют по радиолинии передачи информации или по лазерной линии передачи информации.

7. Устройство динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы, содержащее пункт размещения инфокоммуникационной системы, состоящий из линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которой подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами блока тестирования -интенсивности отказов i-го критического технического ресурса r_iт, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы, входы-выходы которых подключены к первому, второму и третьему входу-выходу инфокоммуникационной системы соответственно, четвертый и пятый выходы линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы соединены с сигнальными входами соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы и соответственно с первым и вторым выходами блока включения автономного режима тестирования, первый выход которого также подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выходы блока тестирования -интенсивности отказов критического i-го технического ресурса r_iт, блока тестирования -интенсивности отказов j-го критического программного ресурса r_jп и блока тестирования размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам линии передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы; пункт контроля, состоящий из линии передачи информации пункта контроля, первый, второй и третий входы которой подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам формирователя управляющих сигналов пункта контроля, а четвертый и пятый входы линии передачи информации пункта контроля соединены соответственно с первым и вторым выходами блока выбора режима тестирования, второй выход которого также подключен к первому управляющему входу формирователя управляющих сигналов пункта контроля, второй управляющий вход которого подключен к выходу блока управления параметрами управляющих сигналов пункта контроля, первый, второй и третий выходы линии передачи информации пункта контроля соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока вычисления значения коэффициента готовности K_гтр, четвертый вход которого подключен к выходу блока задания t_внп - временного интервала планируемого выполнения процессов, выход блока вычисления значения коэффициента готовности K_гтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания порогового уровня, выход блока сравнения является выходом устройства динамического контроля тупиковых ситуаций инфокоммуникационной системы, при этом блок вычисления значения коэффициента готовности K_гтр реализует вычисление по формуле:
,
где:
i=1, 2, 3, …, - количество критических технических ресурсов r_iт;
j=1, 2, 3, …, - количество критических программных ресурсов r_jп;
- интенсивность отказов i-го критического технического ресурса r_iт;
- интенсивность отказов j-го критического программного ресурса r_jп;
t_внп - временной интервал планируемого выполнения процессов;
k - порядок аппроксимирующего распределения Эрланга с параметром @_э-интенсивности пуассоновского потока в узел для целого значения размера q зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы;
N - общее количество зон буферной памяти в инфокоммуникационной системе;
q - размер зоны буферной памяти узла инфокоммуникационной системы,

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы содержит последовательно соединенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ, последовательно включенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные третий элемент И и третий элемент ИЛИ;
формирователь управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов И, а выходы четвертого, пятого и шестого элементов И соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, первые входы первого, второго и третьего элементов И являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, первым, вторым и третьим выходами которого являются соответственно выходы первого, второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входа первого, второго и третьего элементов И объединены и образуют пятый вход блока управления режимами тестирования инфокоммуникационной системы, четвертым входом которого являются объединенные вторые входы четвертого, пятого, шестого элементов И и запускающий вход формирователя управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления параметрами управляющих сигналов пункта размещения инфокоммуникационной системы.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок выбора режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала низкого уровня и потенциала высокого уровня, а блок включения автономного режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах потенциалов низкого уровня.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок выбора режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала высокого уровня и потенциала низкого уровня, а блок включения автономного режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах потенциалов низкого уровня.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок включения автономного режима тестирования выполнен с возможностью формирования на первом и втором выходах соответственно потенциала высокого уровня и потенциала низкого уровня.

12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что располагают пункт размещения инфокоммуникационной системы на космическом аппарате.

13. Устройство по п.7, отличающееся тем, что линия передачи информации пункта размещения инфокоммуникационной системы и линия передачи информации пункта контроля выполнены в виде радиолинии передачи информации или в виде лазерной линии передачи информации.