Предлагается алгоритм оценки динамического показателя эффективности системы парирования негативных воздействий в системах электронного документооборота при сертификации.

Для проведения процедур оценки показателя эффективности функционирования системы парирования негативных воздействий (СПНВ) в системах электронного документооборота (СЭД) в интересах сертификации разработана модель оценки этого показателя [1]. Для реализации процесса оценки предлагается использование алгоритма, позволяющего на его основе создание программно методического комплекса (ПМК) по оценке и оптимизации использования СПНВ в СЭД на этапах ее сертификационных испытаний.

Способом оценки эффективности СПНВ в СЭД, характеристики которой часто невозможно получить с помощью измерений, является моделирование (аналитическое, имитационное) процессов функционирования программных компонентов обеспечения целостности и доступности информации в СЭД вследствие проявления негативных воздействий (НВ) с целью определения их вероятностно-временных характеристик. Эти характеристики позволяют представить количественный показатель эффективности как вероятность того, что СПНВ выполнит свою задачу не позднее требуемого времени в вероятностной форме.

. (1)

Предлагаемая методика моделирования основана на использовании механизма реализации функций по обеспечению целостности и доступности информации в СЭД, что соответствует основным требованиям и положениям нормативных документов ФСТЭК России [2], где наличие соответствующих функций является условием отнесения ИС к определенному классу защищенности.

Анализ работы программных компонентов СПНВ осуществляется на базе их представления в виде функциональной модели, с помощью которой функционирование СПНВ рассматривается как последовательное выполнение задач. Каждая из них связана с реализацией набора определенных функций поддержания целостности и доступности информации, что позволяет представить исследуемый процесс в виде последовательной смены состояний СПНВ, соответствующих выполнению конкретных функций.

Такая структурно-функциональная модель представляется полумарковским поглощающим процессом с конечным числом состояний. Закон распределения времени пребывания СПНВ в каком-либо состоянии полагается нормальным. В соответствии с теорией конечных полумарковских процессов функционирование СПНВ можно описать системой уравнений для производящих функций, что позволяет показатель устойчивости выразить с помощью аналитических моделей в частности с использованием аппарата цепей Маркова [3].

При этом в качестве функциональной модели СПНВ используем ее представление в виде графа, вершинам которого соответствуют состояния (задачи), а ребрам – переходы между состояниями. При этом вершина 1 соответствует начальному состоянию, а вершина n – конечному состоянию. Начальное состояние соответствует моменту времени обращения к СПНВ, и конечное - моменту времени окончания реализации функций по данному обращению. Таким образом, - это промежуток времени от момента входа СПНВ в начальное состояние (соответствующее вершине 1) до момента времени входа СПНВ в конечное состояние (соответствующее вершине n).

Предложенная математическая модель и методика оценки эффективности СПНВ характеризуются отсутствием ограничения на структуру графа состояний и позволяют получить аналитические выражения для оценки показателя (1).

На рисунке представлена структурная схема алгоритма оценки показателя (1). Работа алгоритма осуществляется следующим образом.

Исходные данные (блок 1): – среднее значение (математическое ожидание) и дисперсия нормального распределения, аппроксимирующего ПРВ времени решения задачи стороной α (НВ); – среднее значение (математическое ожидание) и дисперсия нормального распределения, аппроксимирующего ПРВ времени решения задачи стороной β (СПНВ); – идентификатор времени пребывания НВ или СПНВ в состоянии i.

– табулированное преобразование Лапласа (блок 2) .

Устанавливается значение 1 счетчика i состояний функционирования ПСЗИ (блок 3).

В блоках 4-8 определяются значения Ψ = 1 – F(L),

,

,

.

Осуществляется переход СПНВ (НВ) из состояния i в состояние i+1 (блок 9).

Проверяется условие выхода из цикла (блок 10).

Устанавливается значение 1 счетчика i (блок 11).

Определяются значения M_qi - коэффициенты нормировки соответствующих ПРВ (блок 12), здесь qi - индексы, раскрывающие последовательность эквивалентных подстановок, в результате которых получена данная ПРВ и коэффициент нормировки:

Алгоритм количественной оценки динамического

показателя эффективности СПНВ

Увеличивается значение счетчика i на 1 (блок 13).

Проверяется условие выхода из цикла (блок 14).

Устанавливается значение 1 счетчика i (блок 15).

Определяется значение показателя (1.1)

(блок 16) и выводится текущее значение интеграла на экран (строится график).

Увеличивается значение счетчика i на 1 (блок 17).

Проверяется условие выхода из цикла (блок 18).

Таким образом, предлагаемый алгоритм позволяет в дальнейшем разработать программные средства оценки комплексного показателя СПНВ с целью проведения сертификационных испытаний этой системы в динамике функционирования СЭД.

Литература

1. Чернов В.Н. Системы электронного документооборота: учебное пособие / В.Н. Чернов. – М: Изд-во РАГС, 2009. – 84 с.

2. Гостехкомиссия РФ. Руководящий документ. Концепция защиты средств вычислительной техники от несанкционированного доступа к информации. М., 1992.

3. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2003.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.3

А.В. Тюхов, Е.А. Рогозин

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ ВРЕМЕНИ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ СИСТЕМЫ ПАРИРОВАНИЯ НЕГАТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

В статье приведена методика, которая является универсальной и позволяет практически в лабораторных условиях исследовать время выполнения функций обеспечения целостности информации системой парирования негативных воздействийс целью оценки их динамического (зависящего от времени) показателя эффективности в интересах сертификационных испытаний

В качестве объекта исследования в данной работе использовалось широко распространенное программное средство (ПС) «Спектр-Z», которое соответствует требованиям руководящих документов [1].

По аналогии с системой парирования негативных воздействий (СПНВ), к числу основных функциональных характеристик ПС «Спектр-Z» относится такая возможность, как контроль целостности рабочей среды [2]. ПС «Спектр-Z» является многоуровневой системой обеспечения надежности функционирования информационной системы, причем один из уровней ее функционирования представляет собой контроль целостности самой системы, который реализуется двумя подсистемами: подсистемой поддержания целостности рабочей среды ПЭВМ и подсистемой регистрации и учета работ. Подсистема поддержания целостности рабочей среды ПЭВМ характеризуется следующими функциональными возможностями:

• периодическим контролем за целостностью среды автоматически в период загрузки и окончания работы СВТ, и вручную – во время процесса работы СВТ;

• возможностью автоматического восстановления системных компонент;

• антивирусными возможностями.

Даже при сложных нарушениях в работе ПЭВМ ПС «Спектр-Z» поможет самостоятельно и быстро восстановить рабочую среду. Подсистема поддержания целостности рабочей среды ПЭВМ включает в себя: программу, фиксирующую эталонную рабочую среду ЭВМ; главную тестовую программу; вспомогательную программу.

В процессе инсталляции «Спектр-Z» анализируется и фиксируется состояние рабочей среды компьютера, которая в дальнейшем принимается как эталонная, и должна контролироваться и поддерживаться.

Проверка чистоты среды осуществляется запуском главной тестовой программы. При этом возможно задание режима автоматического восстановления измененных файлов, после чего выводится сообщение об итогах попытки восстановления.

Таким образом, на примере организации контроля целостности рабочей среды в ПС «Спектр-Z» видно, что такой контроль предполагает необходимость оптимизации управления двумя основными группами параметров (управляемые параметры функционирования подсистемы обеспечения целостности рабочей среды):

• параметры, задающие временную последовательность проведения контрольных проверок и процедур восстановления;

• параметры, задающие эталонное состояние рабочей среды (контролируемые параметры).

Оптимальная стратегия контроля представляет собой оптимальную стратегию запуска главной тестовой программы при оптимальной настройке подсистемы поддержания целостности рабочей среды.

Для оценки показателя эффективности ПС «Спектр-Z» рассмотрим ситуацию проявления негативного воздействия, нарушающего целостность рабочей среды. Содержание этапов вычислительного эксперимента следующее.

Этап 1. Содержательное описание последствий негативных воздействий (НВ).

С целью проверки функций ПС «Спектр-Z» в рабочую среду СЭД вносится программный сбой. Проводится обнаружение последствий НВ. В случае обнаружения компонентами некорректных состояний рабочей среды подсистема поддержания целостности рабочей среды ПЭВМ производит идентификацию несанкционированных изменений в рабочей среде ПЭВМ, искажений в программах СЭД.

Если нарушения целостности вследствие сбоя программы обнаруживаются подсистемой обеспечения целостности рабочей среды, то принимается решение на восстановление.

В качестве субъектов НВ рассматривается один или несколько специалистов наивысшей квалификации в области безопасности данной СЭД. Составляется план проведения эксперимента. В нем определяются очередность и материально-техническое обеспечение проведения экспериментов по определению уязвимых мест в СПНВ (например, максимальное время выполнения функций по прямому назначению).

Таблица 1

Граф состояний	Наименование функций	Математическое ожидание (минимальное значение)	Среднеквадратическое отклонение (максимальное значение)
2	3	5	6
	- поиск и обнаружение последствий НВ; - идентификация последствий НВ; - принятие решения по механизмам восстановления; - восстановление после НВ; - обновление эталонных характеристик; - регистрация событий.	3 сек 1 сек 1 сек 5 сек 2 сек 1 сек	10 сек 2 сек 0,5 сек 0,5 сек 2 сек 5 сек 0,5 сек

Этап 2. Формальное представление функций поддержания целостности вычислительной среды.

Формальное описание функций уровней компонентов СПНВ соответствующих приведенному содержательному описанию представлено в таблице 1. В таблице представлены результаты эксперимента по оценке статистических характеристик времени реализации выполнения функций поддержания целостности программным средством «Спектр-Z», рассматриваемой в качестве типовой СПНВ.

Литература

1. Вестник ВГТУ № 10 за 2009 год.

2. Государственная система защиты информации. СЗИ НСД «Спектр-Z» // Техническая документация.  Государственный научно-исследовательский институт моделирования интеллектуальных сложных систем, 2003. 70 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

С.В. Белокуров, О.В. Багринцева

Требования к обеспечению защиты информацииот несанкционированного доступа в интегрированных системах безопасности

В статье проанализирована структура и состав интегрированнй системы безопасности и обозначены требования к обеспечению защиты информации от несанкционированного доступа.

В соответствии с общепринятым определением интегрированная система безопасности (ИСБ) представляет собой аппаратно-программный комплекс средств обеспечения безопасности объекта, предназначенный для решения следующих задач [1-3]:

1. Обнаружение и регистрация фактов несанкционированного проникновения нарушителя на территорию объекта, в здания и режимные помещения, и оповещение охраны и службы безопасности о нештатных ситуациях.

2. Видеоконтроль объекта.

3. Организация доступа сотрудников и посетителей на территорию объекта и в режимные помещения.

4. Анализ состояния безопасности объекта, работоспособности элементов ИСБ и действий обслуживающих ее персонала;

5. Организация тревожной сигнализации и оповещения.

6. Защита персонала объекта, клиентов и материальных ценностей в случаях нападения на охраняемый объект.

Выделим основные компоненты и подсистемы ИСБ [3, 4] (рис. 1):

- контроля и управления доступом;

- охранной сигнализации;

- пожарной сигнализации;

- телевизионного контроля (охранного телевидения);

- управления оборудованием.

Система контроля и управления доступом (СКУД). Система контроля и управления доступом персонала объекта и клиентов в служебные помещения и зоны защиты обеспечивает их идентификацию различными способами (магнитные, виганд-, проксимити-карты, а так же биометрические данные человека) и содержит оперативную базу данных с полномочиями доступа каждого пользователя. Для гарантии устойчивости СКУД ее элементы функционируют как в комплексе, так и автономно.

Система охранной сигнализации. Система охранной сигнализации обеспечивает обнаружение проникновений в охраняемые зоны и сигнализирование на внутренний пост охраны объекта или централизованный пункт охраны.

Система пожарной сигнализации. Система пожарной сигнализации служит для обнаружения очагов возгорания на объекте и сигнализирования. на внутренний пост охраны объекта или централизованный пункт охраны. Кроме того, система пожарной сигнализации может подавать сигналы на включение средств пожаротушения.

Рис. 1. Функциональная схема ИСБ

Система телевизионного контроля (система охранного телевидения (СОТ)). Система охранного телевидения предназначена для дистанционного визуального наблюдения и регистрации обстановки в различных зонах объекта.

Система управления оборудованием. Система управления оборудованием предназначена для программного управления функционированием оборудования рассмотренных систем. Как правило такая система реализуется на платформе компьютерной сети.

Большинство ИСБ, имеющихся на российском рынке в настоящее время, в качестве подсистемы управления оборудованием используют универсальные сетевые системы контроля и управления доступом (СКУД) 2-го и 3-го класса [3, 4].

Наиболее общим признаком классификации ИСБ является уровень (способ) интеграции оборудования входящих в ее состав подсистем. В соответствии с этим признаком ИСБ делятся на системы с интеграцией оборудования на аппаратном, аппаратно-программном, программном и релейном уровне. При этом следует заметить, что в рамках одной ИСБ может быть реализовано несколько уровней (способов) интеграции оборудования СКУД и охранной сигнализации.

Согласно [1, 2, 5] критериями соотнесения ИСБ к тому или иному классу являются:

- тип информации (сообщения и команды или простейшие аналоговые сигналы), передаваемой между подсистемами управления доступом, сигнализации и охранными телевизионными;

- схема передачи информации между управляющими устройствами различных подсистем (контроллерами СКУД, приемно-контрольными приборами (ППК), системами охранно-пожарной сигнализации, управляющим и записывающим оборудованием систем охранного телевидения (СОТ));

- схема принятия решений (централизованная, иерархическая или распределенная);

- тип управляющих устройств, принимающих решение (контроллеры или компьютеры с установленным программным обеспечением).

Такая компоновка ИСБ дает возможность строить эффективные модели и алгоритмы по обеспечению защиты информации от несанкционированного доступа.

Литература

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Питолин М.В., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Шишкин В.М. Методы и средства анализа эффективности при проектировании программных средств защиты информации. Воронеж: ВГТУ, 2002. 125 с.

2. Дубровин А.С., Макаров О.Ю., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Обухов В.В., Застрожнов И.И. Методы и средства автоматизированного управления подсистемой контроля целостности в системах защиты информации. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 165 с.

3. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 452 с.

4. Белокуров С.В. Модели выбора недоминируемых вариантов в численных схемах многокритериальной оптимизации / С.В. Белокуров, Бугаев Ю.В., Сербулов Ю.С. и др. // Монография. – Воронеж : Научная книга, 2005. – 199 с.

5. Багринцева О.В. Процесс анализа деятельности управленческого решения в организационной системе / О.В. Багринцева, В.И. Сумин // Всеросс. науч.-практич. конф. – Краснодар : Изд-во КубГУ, 2010. – С. 49-50.

Воронежский институт МВД России

УДК 681.3

С.В. Белокуров, О.В. Багринцева

Требования к обеспечению защиты информацииот несанкционированного доступа в интегрированных системах безопасности

В статье проанализированы особенности функционирования системы контроля и управления доступом в интегрированных системах безопасности при интеграции на аппаратном уровне.

Система контроля и управления доступом персонала объекта и клиентов (СКУД) в служебные помещения и зоны защиты обеспечивает их идентификацию различными способами (магнитные, виганд-, проксимити-карты, а так же биометрические данные человека) и содержит оперативную базу данных с полномочиями доступа каждого пользователя [1-3].

При интеграции оборудования СКУД и систем сигнализации на аппаратном уровне в качестве управляющих устройств могут использоваться как универсальные устройства, контролирующие одновременно оборудование точек доступа и оборудование охранной сигнализации, так и специализированные устройства управления (УУ) – контроллеры СКУД или приемно-контрольные приборы (ПКП) систем сигнализации.

В случае, если в ИСБ с интеграцией на аппаратном уровне используются специализированные устройства управления совместная работа оборудования подсистем осуществляется как в режиме программно-аппаратного комплекса (под управлением компьютеров), так и в автономном режиме функционирования обеих подсистем. Для этого контроллеры СКУД и систем сигнализации должны поддерживать обмен данными между собой (прием и/или передачу сообщений о событиях, передачу команд), по крайней мере, во время своей автономной работы. Причем при автономной работе устройствами управления должны самостоятельно приниматься решения о реакции ИСБ на то или иное событие.

Система принятия решений в ИСБ с интеграцией СКУД и систем сигнализации на аппаратном уровне может быть централизованной (иерархической) или распределенной [4, 5].

В системе с распределенным принятием решений реализуется схема передачи информации «все общаются со всеми». В этом случае решение на каждое из поступивших сообщений каждый из контроллеров СКУД и систем сигнализации принимает самостоятельно на основе установок, заданных с помощью программного обеспечения ИСБ.

В централизованной ИСБ решения о реакции одной подсистемы на сообщение о событии в другой принимает главное УУ (главный контроллер).

В интегрированной системе с иерархической схемой принятия решений в каждой из подсистем может присутствовать свой главный контроллер. Для связи контроллеров СКУД и контроллерами подсистем сигнализации в существующих ИСБ, как правило, используется общая линия связи (шина RS-485, RS-422, различные шины автоматизированных систем управления оборудованием зданий, линий локальных вычислительных сетей (ЛВС) и т.п.). Кроме того, связь между контроллерами СКУД и контроллерами систем сигнализации может также осуществляться с помощью специальных дополнительных портов.

Данная схема интеграции является наиболее сложной и требует использования достаточно сложного оборудования с повышенной надежностью, особенно в области обеспечения связи между УУ СКУД и систем сигнализации. Помимо этого, такие ИСБ, безусловно, должны иметь средства индикации состояния, принимаемых решений и ручного управления оборудованием, работающим в автономном режиме, для вмешательства оператора в случае сбоя или непредусмотренной ситуации.

Как правило, интеграция на аппаратном уровне возможна только для тех ИСБ устройства управления для СКУД и систем сигнализации которых выпускаются одним производителем или несколькими фирмами, тесно сотрудничающими между собой в области разработки УУ систем безопасности.

Интеграция на программно-аппаратном и программном уровне. При интеграции на программно-аппаратном и программном уровне УУ СКУД и УУ систем сигнализации не обмениваются между собой никакой информацией как в режиме программно-аппаратного комплекса, так и при автономном режиме работы УУ обеих подсистем ИСБ.

Во время работы в режиме программно-аппаратного комплекса УУ СКУД и систем сигнализации осуществляют передачу информации о событиях управляющему компьютеру и получают от него команды. Все решения о реакции ИСБ на то или иное событие принимаются только управляющим компьютером (на уровне программного обеспечения).

Для интеграции подсистем используется интегрирующее программное обеспечение или программное обеспечение СКУД, в состав которого включаются дополнительные программные модули-драйверы оборудования систем сигнализации определенного типа или марки.

В случае полного выхода из строя или обрыва связи между компьютером управления и оборудованием одной из подсистем, например охранно-тревожной сигнализации, другая подсистема – СКУД продолжит свое функционирование в режиме программно-аппаратного комплекса, что дает возможность поддерживать уровень безопасности объекта на определенном уровне до завершения восстановительных работ.

При работе в автономном режиме (например, при потере связи с компьютером) УУ каждой из подсистем контролируют и управляют только оборудованием своей подсистемы (СКУД или сигнализации). Причем в рамках каждой из этих подсистем УУ могут либо поддерживать, либо не поддерживать обмен данными с подобными УУ. В критическом случае каждый из УУ СКУД может управлять доступом только через «свои» точки прохода, а каждая из панелей (УУ) систем сигнализации контролирует только «свои» зоны сигнализации и исполнительные устройства.

Исходя из изложенного, ИСБ с интеграцией на программном и программно-аппаратном уровне можно классифицировать так же, как системы с централизованным управлением, в которых в качестве главного УУ используется компьютер.

При применении данной схемы интеграции УУ СКУД и УУ систем сигнализации могут подключаться к управляющему компьютеру либо с помощью общей линии (программно-аппаратная интеграция), либо с помощью отдельных линий связи (программная интеграция).

Интеграция СКУД и систем сигнализации на программно-аппаратном и программном уровне в настоящее время является наиболее распространенным решением при создании ИСБ. Причинами популярности такого рода схем интеграции является сравнительная простота их реализации, возможность интеграции в рамках одной системы самого широкого спектра оборудования различных производителей СКУД и систем сигнализации, а также создания ИСБ без нарушения регламентирующих документов различных государственных ведомств и т.д.

Литература

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Питолин М.В., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Шишкин В.М. Методы и средства анализа эффективности при проектировании программных средств защиты информации. Воронеж: ВГТУ, 2002. 125 с.

2. Дубровин А.С., Макаров О.Ю., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Обухов В.В., Застрожнов И.И. Методы и средства автоматизированного управления подсистемой контроля целостности в системах защиты информации. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 165 с.

3. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 452 с.

4. Белокуров С.В. Модели выбора недоминируемых вариантов в численных схемах многокритериальной оптимизации / С.В. Белокуров, Бугаев Ю.В., Сербулов Ю.С. и др. // Монография. – Воронеж : Научная книга, 2005. – 199 с.

5. Багринцева О.В. Процесс анализа деятельности управленческого решения в организационной системе / О.В. Багринцева, В.И. Сумин // Всеросс. науч.-практич. конф. – Краснодар : Изд-во КубГУ, 2010. – С. 49-50.

Воронежский институт МВД России

УДК 681.3

О.В. Багринцева

Особенности ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ системы контроля и управления доступом и систем сигнализации с оборудованием систем охранного телевидения в интегрированных системах безопасности

В статье проанализированы особенности интеграции системы контроля и управления доступом и систем сигнализации с оборудованием систем охранного телевидения, а также проанализированы потенциальные угрозы информации, возникающие при такой интеграции для интегрированных систем безопасности.

Целью интеграции системы контроля и управления доступом (СКУД) и систем сигнализации с оборудованием систем охранного телевидения (СОТ) является получение возможности управлять отображением и записью видеосигналов, получаемых от видеокамер, в автоматическом или полуавтоматическом режиме [1-3].

Например, автоматическая запись показа изображения от какой-либо видеокамеры может осуществляться после получения сигнала от определенных извещателей систем сигнализации или в момент считывания кода идентификатора считывателем на входе (выходе) какого-либо пункта прохода, контролируемого СКУД.

В качестве устройств, записывающих, отображающих и осуществляющих управление видеосигналами, в системе могут использоваться компьютеры, цифровые видеорегистраторы на базе промышленного и специального компьютерного оборудования, цифровые мониторы, различное аналоговое оборудование CCTV (видеомагнитофоны, мониторы и т.п.).

Управление видеосигналами от телекамер может осуществляться с помощью видеомультиплексоров и видеокоммутаторов, а также средств программного обеспечения цифровых видеорегистраторов и компьютеров с установленными платами ввода-вывода видеосигнала.

При создании интегрированной системы безопасности (ИСБ), интеграция СКУД и систем сигнализации с оборудованием СОТ, в общем случае может осуществляться на аналогичных уровнях: аппаратном, программно-аппаратном, программном и релейном. Кроме этого в рамках одной ИСБ может быть реализовано несколько уровней (способов) интеграции оборудования СКУД и/или систем сигнализации с оборудованием СОТ [4, 5].

При использовании оборудования СОТ (мониторов, видеомагнитофонов и видеокоммутаторов) с аналоговыми выходами управления интеграция такого видеооборудования с системами сигнализации и СКУД осуществляется только на релейном уровне.

Если в ИСБ используется подключение видеокамер к компьютерам с установленными платами ввода-вывода и оцифровки аналоговых видеосигналов, то в этом случае интеграция видеооборудования с системами сигнализации и СКУД осуществляется на программном уровне.

При использовании цифрового оборудования видеонаблюдения (мультиплексоров, цифровых видеорегистраторов на базе компьютерного оборудования и т.п.) интеграция может осуществляться на релейном, программном и программно-аппаратном, а также на аппаратном уровне.

Например, многие мультиплексоры с аппаратной поддержкой видеодетектирования имеют также сенсорные выходы (как правило, аналоговые), которые могут быть использованы для интеграции с оборудованием СКУД и систем сигнализации на релейном уровне.

Большинство современных цифровых мультиплексоров имеют либо специальные, либо универсальные порты для подключения линий управления (RS-232, RS-485 или RS-422) которые можно использовать для интеграции с оборудованием СКУД и систем сигнализации на программном, программно-аппаратном или даже аппаратном уровне.

Главным препятствием на пути тесной интеграции оборудования СОТ в ИСБ является особенность видеоданных как информации. Обычно для управления оборудованием СОТ и передачи видеосигналов используются разные линии передачи данных.

В этой связи наиболее перспективной при развитии ИСБ может быть схема, при которой передача сообщений, команд и видеоданных осуществляется по единому каналу связи (например, по линиям ЛВС). При использовании подобной схемы наиболее выгодным с точки зрения функциональности и надежности системы может оказаться применение цифровых видеорегистраторов, как правило, имеющих порты для подключения к компьютерной сети Ethernet (TCP/IP).

Все множество потенциальных угроз по природе происхождения (по источникам угроз) делится на два класса: естественные и искусственные.

Естественные угрозы – это угрозы, вызванные физическими воздействиями на элементы СК естественно-природных факторов окружающей среды, независимых от человека.

Искусственные угрозы обусловлены человеческой деятельностью. В зависимости от ее мотивов искусственные угрозы могут носить неумышленный и умышленный характер. В первом случае проявляются факторы, вызванные ошибками деятельности человека – разработчика и пользователя СК. Во втором случае имеют место конфликтно-обусловленные факторы, связанные с воздействиями на ИСБ злоумышленников в условиях информационного конфликта.

По характеру воздействий угрозы делят на: непреднамеренные и преднамеренные.

Группу непреднамеренных угроз образуют естественно-природные факторы окружающей среды (климатические, механические, биологические, радиационные, электромагнитные) и ошибки деятельности человека (возникающие на этапах проектирования, изготовления и в процессе эксплуатации системы).

Преднамеренные угрозы обусловлены как реальностью пассивного несанкционированного доступа к информации (за счет физико-технических возможностей ее выделения), так и функциональными возможностями активных воздействий на ИСБ и ее элементы (физических, специальных программно-математических (СПМВ) и программно-аппаратурных (СПТВ)), включая человека-оператора как весьма уязвимого звена системы управления.

Эта группа факторов объединяется понятием "информационное оружие", определяемым как совокупность средств и методов, позволяющих похищать, искажать или уничтожать информацию, ограничивать или прекращать доступ к ней законных пользователей, нарушать работу или выводить из строя телекоммуникационные сети и компьютерные системы, подвергать психо-информационному воздействию операторов ИСБ, используемых в обеспечении жизнедеятельности общества и государства.

Объектами воздействия угроз являются операторы, информационно-программное обеспечение, аппаратурное обеспечение ИСБ, а также каналы обмена данными между их функционально-структурными элементами.

По характеру последствий воздействий угроз на информацию в ИСБ различают угрозы, приводящие к нарушению целостности, доступности и конфиденциальности информации [85]. В конечном итоге воздействие угроз приводит к потерям качества информации (полноты, достоверности, оперативности).

Для нейтрализации рассмотренных выше угроз и обеспечения тем самым ИБ в ИСБ создается система защиты информации (СЗИ) [4, 5]. В соответствии с [3], под СЗИ следует понимать совокупность органов и (или) исполнителей, используемой ими техники ЗИ, а также объектов защиты, организованная и функционирующая по правилам, установленным соответствующими правовыми, организационно-распорядитель­ными и нормативными документами в области ЗИ.

С целью ЗИ от НСД, учитывая, что эта проблема является частью общей проблемы ИБ, в рамках соответствующей СЗИ, в ИСБ создается СЗИ НСД. СЗИ НСД – это комплекс организационных мер и программно-технических (в том числе криптографических) средств защиты от НСД к информации в АС. СЗИ НСД в ИСБ представляет собой функционально самостоятельную подсистему ИСБ, организованную как совокупность всех средств, методов и мероприятий, выделяемых (предусматриваемых) в ИСБ для решения в ней необходимых задач ЗИ от НСД.

Основными задачами обеспечения ИБ в ИСБ, которые должны решать СЗИ, являются [1-3]:

- обеспечение безопасности данных, особенно при их хранении, обработке и передаче по каналам связи (методы криптографии, разграничения доступа и т.д.);

- обеспечение безопасности аппаратных средств (спецпроверки на закладные устройства, специсследования на побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН) и ПО (дополнительное тестирование на отсутствие скрытых и недокументированных функций);

- создание программно-аппаратных средств защиты от НСД (для отдельных рабочих мест, сетевых и межсетевых);

- комплексирование перечисленных выше направлений с организационно-техническими мерами в рамках системы обеспечения ИБ АС.

Литература

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Питолин М.В., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Шишкин В.М. Методы и средства анализа эффективности при проектировании программных средств защиты информации. Воронеж: ВГТУ, 2002. 125 с.

2. Дубровин А.С., Макаров О.Ю., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Обухов В.В., Застрожнов И.И. Методы и средства автоматизированного управления подсистемой контроля целостности в системах защиты информации. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 165 с.

3. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 452 с.

4. Белокуров С.В. Модели выбора недоминируемых вариантов в численных схемах многокритериальной оптимизации / С.В. Белокуров, Бугаев Ю.В., Сербулов Ю.С. и др. // Монография. – Воронеж : Научная книга, 2005. – 199 с.

5. Багринцева О.В. Процесс анализа деятельности управленческого решения в организационной системе / О.В. Багринцева, В.И. Сумин // Всеросс. науч.-практич. конф. – Краснодар : Изд-во КубГУ, 2010. – С. 49-50.

Воронежский институт МВД России

УДК 681.3

О.В. Багринцева

системА защиты информации от несанкционированного доступа для интегрированных систем безопасности на основе программных средств защиты информации

В статье предложено представление типовой системы защиты информации от несанкционированного доступа для интегрированных систем безопасности на основе программных средств защиты информации, позволяющее строить эффективные модели и алгоритмы обеспечения информационной безопасности в сложных информационных системах различного предметного назначения

Совокупность всех программных средств защиты информации (ПСрЗИ), входящих в состав систем защиты информации от несанкционированного доступа (СЗИ НСД), образует комплекс программных средств защиты информации (КПСЗ). Программные средства защиты информации – это специальные пакеты программ или отдельные программы, включаемые в состав программного обеспечения АС с целью решения задач ЗИ от НСД. ПСрЗИ являются важнейшей и непременной частью механизма защиты современных ИСБ. Такая роль определяется их достоинствами [1-3]:

- универсальностью;

- гибкостью;

- надежностью;

- простотой реализации;

- возможностью модификации и развития.

При этом под универсальностью понимается возможность решения СЗИ НСД большого числа задач ЗИ.

Гибкость ПСрЗИ включает в себя две характерные особенности этого класса систем защиты:

- при параметрической реализации СЗИ НСД они могут автоматически адаптироваться к конкретным условиям функционирования ИСБ;

- ПСрЗИ могут быть адаптированы в структуре ИСБ различным образом (могут быть включены в состав операционной системы (ОС), могут функционировать как самостоятельные пакеты программ защиты, их можно распределять между отдельными элементами ИСБ).

Под надежностью ПСрЗИ понимается высокая программная устойчивость при большой продолжительности непрерывной работы и удовлетворение высоким требованиям к достоверности управляющих воздействий при наличии различных угроз.

Простота реализации ПСрЗИ очевидна по сравнению с возможностью реализации любых других средств зашиты.

Возможности изменения и развития ПСрЗИ определяются их природой.

Систему защиты информации от НСД разработанную, доработанную, модернизированную с добавлением дополнительных функций ЗИ от НСД, повышающих защищенность ИСБ, будем называть модифицированной СЗИ НСД.

В качестве типовых сертифицированных СЗИ НСД на основе ПСрЗИ, предназначенных для защиты конфиденциальной информации обрабатываемой и хранимой в ИСБ, можно рассматривать существующие СЗИ НСД на основе ПСрЗИ «Спектр-Z», «Кобра», «Марс», «Аккорд», «Снег», «Страж NT/2000 МЗД», «Secret Net 2000», «ФИКС 3.0», «Solaris 8» и др. [1, 2].

На основе анализа структур существующих СЗИ НСД на основе ПСрЗИ и руководящих документов (РД) Гостехкомиссии (ГТК) РФ [1, 2] определено, что типовая СЗИ НСД ИСБ на основе ПСрЗИ состоит из программных составляющих системы разграничения доступа (СРД) субъектов к объектам доступа и, обеспечивающих СРД подсистем [4, 5]:

- управления доступом;

- регистрации и учета;

- криптографической;

- обеспечения целостности.

Подсистема разграничения доступа СЗИ НСД ИСБ осуществляет разграничение доступа пользователей, терми­налов, процедур, процессов и т. д. к объектам доступа – информационным ресурсам ИСБ. Разграничение доступа в ИСБ заключается в разделении информации, циркулирующей в ней, на части и организации доступа к ней должностных лиц и пользователей в соответствии с их функциональными обязанностями и полномочиями. Подсистема управления доступом СЗИ НСД осуществляет идентификацию пользователей (устройств ИСБ, программ, файлов и т.д.) по присвоенным им уникальным именам, кодам (идентификаторам) и проверку подлинности (аутентификацию) предъявленного пользователем (устройством ИСБ, программой, файлом и т.д.) идентификатора, с целью предотвращения доступа злоумышленника к конфиденциальной информации.

Подсистема регистрации и учета СЗИ НСД ИСБ предназначена для регистрации действий пользователя (его программ, процедур, процессов и т. д.) в ИСБ с целью выявления некорректных действий пользователей и преднамеренных действий нарушителей или вредоносных программ.

Криптографическая подсистема СЗИ НСД ИСБ преобразует конфиденциальную информацию в нечитаемый вид для недопущенных к ней пользователей, с целью исключения ознакомления с защищаемой информацией посторонних лиц при её хранении на носителях СК (съемных носителях), передачи данных в сетях ИСБ и при обмене конфиденциальной информацией с внешними объектами.

Подсистема обеспечения целостности ИСБ осуществляет контроль целостности ПСрЗИ и программной среды ИСБ, путем проверки соответствия их текущего состояния эталонному, и при необходимости оперативное восстановление функций СЗИ НСД и основных компонентов программной среды ИСБ. Своевременное обнаружение нарушения защищенности информации существенно снижает риски при выполнении ИСБ своих задач по прямому назначению. Подсистема фиксирует несанкционированные изменения в рабочей среде ИСБ произведенные пользователями, вызванные вредоносными программами, возникшие в результате машинных сбоев или износа магнитного носителя. Подсистема обеспечения целостности ИСБ включает в свой состав средства фиксации эталонного состояния, тестирования и восстановления рабочей среды ИСБ. Средства фиксации эталонного состояния рабочей среды позволяют администратору ЗИ зафиксировать некоторое начальное состояние рабочей среды как эталонное. Средства тестирования рабочей среды ИСБ позволяют администратору ЗИ, запуская главную тестовую программу, проводить периодическое тестирование рабочей среды на предмет сравнения ее текущего состояния с эталонным.

Такое представление типовой СЗИ НСД ИСБ на основе ПСрЗИ позволяет строить эффективные модели и алгоритмы обеспечения информационной безопасности в сложных информационных системах различного предметного назначения.

Литература

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Питолин М.В., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Шишкин В.М. Методы и средства анализа эффективности при проектировании программных средств защиты информации. Воронеж: ВГТУ, 2002. 125 с.

2. Дубровин А.С., Макаров О.Ю., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Обухов В.В., Застрожнов И.И. Методы и средства автоматизированного управления подсистемой контроля целостности в системах защиты информации. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 165 с.

3. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 452 с.

4. Белокуров С.В. Модели выбора недоминируемых вариантов в численных схемах многокритериальной оптимизации / С.В. Белокуров, Бугаев Ю.В., Сербулов Ю.С. и др. // Монография. – Воронеж : Научная книга, 2005. – 199 с.

5. Багринцева О.В. Процесс анализа деятельности управленческого решения в организационной системе / О.В. Багринцева, В.И. Сумин // Всеросс. науч.-практич. конф. – Краснодар : Изд-во КубГУ, 2010. – С. 49-50.

Воронежский институт МВД России

Рис.4.

Принципиальная электрическая схема УЛТ

УДК 681.3

О.В. Багринцева

Анализ требований к критериям безопасности современных информационных технологий

В статье проанализированы общие вопросы информационной безопасности и требования к критериям безопасности современных информационных технологий

С целью формирования единых взглядов на основные вопросы информационной безопасности (ИБ) и обеспечения согласованной технической политики в области безопасности информационных технологий ведётся работа по совершенствованию нормативно-технической базы ИБ [1-3]. Разрабатываются документы, регламентирующие основные понятия, концепции ИБ и требования к безопасности информационных технологий на государственном или межгосударственном уровне.

Одними из основных документов, регламентирующих в настоящее время в РФ некоторые аспекты проблемы ЗИ от НСД, являются РД ГТК. Эти документы представляют собой первую стадию формирования отечественной нормативно-технической базы в области ИБ. РД ГТК предлагают две группы критериев ИБ – показатели защищенности СВТ от НСД и критерии защищенности АС. Первая группа критериев ИБ, содержащая требования к показателям различных классов защищенности СВТ, позволяет оценить степень защищенности отдельно поставляемых потребителю компонентов вычислительных систем, а вторая, содержащая требования к различным классам защищенности АС, рассчитана на полнофункциональные системы обработки данных. Данные требования являются составной частью критериев защищенности АС от НСД. Требования сгруппированы вокруг реализующих их подсистем защиты.

К недостаткам РД относится отсутствие требований к защите от угроз «нарушения работоспособности», к структуре СЗИ НСД и ее функционированию, а также к адекватности реализации политики безопасности (ПБ). Частным аспектом отсутствия требований к функционированию СЗИ НСД является отсутствие требований по управлению процессами ЗИ в АС. Начало движения на устранение указанных недостатков присутствует еще в самих РД. Хотя РД не содержат требований адекватности средств защиты, тем не менее п. 3.6 основного РД – «Концепция защиты средств вычислительной техники и автоматизированных систем от несанкционированного доступа к информации», содержащего систему взглядов ГТК на проблему ИБ и основные принципы защиты компьютерных систем, гласит: «Неотъемлемой частью работ по защите является оценка эффективности средств защиты, осуществляемая по методике, учитывающей всю совокупность технических характеристик оцениваемого объекта, включая технические решения и практическую реализацию средств защиты». Проблема оценки эффективности средств защиты неразрывно связана с проблемой организации управления процессами ЗИ в АС, так как эффективность зависит от управляемых параметров средств защиты. Поэтому одним из перспективных направлений совершенствования существующих функциональных требований ГТК РФ является их дополнение количественными требованиями адекватности средств защиты, а также требованиями по организации управления процессами ЗИ в АС.

Мировые стандарты ИБ нового поколения уделяют внимание вопросам управления процессами ЗИ и требованиям адекватности средств ЗИ. Так, ознаменовавший появление нового поколения стандартов ИБ Американский стандарт «Федеральные критерии безопасности информационных технологий» вводит понятие управления безопасностью как единое понятие, объединяющее весь спектр аспектов управления процессами ЗИ. Среди прочих функциональных требований к комплексу средств защиты, этот стандарт содержит группу требований к управлению безопасностью.

Из существующих в мире стандартов ИБ полностью соответствует самому передовому уровню технологий создания защищенных АС Между­народный стандарт «Единые критерии безопасности информационных технологий». Данный стандарт содержит совокупность функциональных требований и требований адекватности безопасности информационных технологий, позволяющих оценить степень защищенности информационных систем. Набор функциональных требований этого стандарта, ознаменовавшего собой новый, межгосударственный уровень стандартизации в области ИБ, обобщает функциональные требования всех существующих стандартов ИБ. Одним из одиннадцати классов функциональных требований стандарта «Единые критерии» является управление безопасностью.

Возможность управления параметрами средств защиты основана на введении управляемых параметров в систему функциональных требований. Каждый класс функциональных требований этого стандарта содержит перечень разделов данного класса, а каждый раздел включает пункт «Управляемые параметры». В этом пункте могут быть перечислены параметры, путем настройки которых должно осуществляться управление средствами защиты, реализующими требования данного раздела.

Требования адекватности «Единых критериев» жестко структурированы и регламентируют все этапы проектирования, созда­ния и эксплуатации продукта информационных технологий с точки зрения обеспечения надежности работы средств защиты и их адекватности функциона­льным требованиям, задачам защиты и угрозам ИБ, действующим в среде эксплуатации данного продукта. Адекватность показывает, нИСБолько эффективно обеспечивается определяемый набором защитных функций уровень ИБ, а также степень корректности реализации средств защиты.

Для введения в действие на территории РФ основных положений Международного стандарта «Единых критериев», на его основе разработан Российский стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408–2002 «Критерии оценки безопасности информационных технологий» состоящий из трех частей.

Первая часть стандарта включает методологию оценки безопасности информационных технологий, определяет виды и основные конструкции требований безопасности.

Вторая часть содержит универсальный систематизированный каталог функциональных требований безопасности. Предусмотрена возможность их детализации и расширения по определённым правилам.

Третья часть включает в себя каталог требований доверия (адекватности, гарантированности) и определяющие шкалу требований оценочные уровни доверия.

Введением в действие Российского стандарта ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2002 устраняются вышеназванные недостатки отечественной нормативно-технической базы ИБ в части определения требований безопасности АС. Данный стандарт впервые в РФ регламентирует такое перспективное направление развития ИБ АС, как управление процессами ЗИ от НСД и связанную с ним оценку качества систем защиты АС.

Литература

1. Макаров О.Ю., Муратов А.В., Питолин М.В., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Шишкин В.М. Методы и средства анализа эффективности при проектировании программных средств защиты информации. Воронеж: ВГТУ, 2002. 125 с.

2. Дубровин А.С., Макаров О.Ю., Рогозин Е.А., Сумин В.И., Обухов В.В., Застрожнов И.И. Методы и средства автоматизированного управления подсистемой контроля целостности в системах защиты информации. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 165 с.

3. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных систем. М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 452 с.

Воронежский институт МВД России

УДК 681.5

А. О. Горшков, Т. И. Кораблинова, Л. Н. Никитин

УСТРОЙСТВО ФУНЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА

Рассматриваются устройства функционального контроля и регулировки телевизионных приемников

Телевизионные приемники являются объектами массового производства. Их сборка, монтаж и регулировка осуществляется на конвейерах. Через определенные промежутки времени с конвейера сходит готовый упакованный телевизор. Такой метод производства, естественно, накладывает определенный отпечаток на способы функционального контроля телевизора. Весь процесс функционального контроля обычно разбивается на возможно более мелкие законченные операции, складывающие по длительности с ритмом конвейера, или кратные ему.

Основное внимание уделяется проверке правильности сборки, монтажа и соответствия данных принципиальной схемы номиналам установленных деталей (сопротивлений, конденсаторов и др.), так как времени для отыскания неисправностей и их устранения на конвейере не отводится.

На конструкцию телевизоров, а, следовательно, и на их регулировку большое внимание оказывает применение во всех вновь выкупаемых телевизорах нормализованных узлов. К таким узлам относятся: высокочастотный блок - переключатель телевизионных каналов (ПТК), регулятор размера строк, блокинги кадров, строк и др.

Техническое описание изделия

Настоящее устройство предназначено для функционального контроя телевизионного приемника (далее телевизора).

Устройство функционального контроля и регулировки телевизионного приемника включает в себя держатель моношасси, моношасси телевизора, разрядник, прибор контроля тока и напряжения, осциллограф, ВКУ (монитор).

Шасси телевизионного приемника устанавливается в держатель универсального стенда между верхней и нижней направляющими до соприкосновения с контактом держателя моношасси. При помощи переходных фишек и разъемов моношасси подключается к корпусу ВКУ (монитор), который предназначен для преобразования электрических телевизионных сигналов в видимое изображение. Для размыкания и замыкания электрической цепи, а также для защиты от перенапряжений используется разрядник. При измерении силы тока и напряжения в универсальный стенд для функционального контроля телевизионного приемника входит прибор контроля тока и напряжения.

После окончания сборки и монтажа цепи телевизора подлежат гальванической проверке, в процессе которой проверяются их целостность и номиналы установленных сопротивлений, емкостей и других деталей. Проверка производится специальными полуавтоматическими стендами контроля монтажа (СКМ). На этих стендах целостность цепей проверяется на постоянном токе методом омметра. Номиналы установленных деталей проверяются на переменном токе методом моста, путем сравнения отдельных цепей с эталонами. Если параметры цепи оказались в требуемом допуске, то стенд автоматически переходит на проверку следующей цепи. Если же параметры цепи выходят за пределы допусков, то дальнейшая проверка прекращается.

Стенд может и не останавливаться на неисправной цепи, а проверять все цепи до конца. В этом случае по окончании проверки на световом табло можно прочитать номера неисправных цепей или же сигнал 100% годности.

Стенд обеспечивает проверку сопротивлений, дросселей и конденсаторов (кроме электрических). Шасси телевизора подключается к стенду при помощи переходных фишек и электрических разъемов.

Цепи, которые не могут быть проверены на стенде, подвергаются отдельной проверке при помощи тестера. Этой проверкой устанавливается соответствие параметров цепи.

В скомплектованном шасси проверке подлежат только узлы, выполненные навесным монтажом, и отдельные соединительные цепи.

Функциональный контроль телевизионного приемника состоит из следующих основных операций, выполняемых в определенной последовательности:

1. комплектование;

2. проверка основных цепей;

3. проверка видеоусилителя;

4. проверка синхронизации;

5. настройка кадровой развертки;

6. комплексная настройка развертки;

1. проверка УНЧ;

2. настройка УПЧ канала звукового сопровождения;

3. настройка частотного детектора;

4. настройка УПЧ канала изображения;

5. проверка чувствительности;

6. проверка сквозных характеристик;

7. установка шасси в футляр;

8. испытание телевизора в рабочем состоянии.

Коэффициент амплитудной модуляции несущей изображения устанавливают равным 85%. Девиацию частоты несущей звукового сопровождения блока устанавливают в пределах от 25 до 50 кГц, а при меньших значения девиации - дополнительной регулировкой. При необходимости для контроля указанных величин применяют демодулятор.

Измерения параметров телевизора проводят при нормированном сигнале. Первоначальную установку нормированного сигнала выполняют при установке нормированного изображения. При этом для дальнейших измерений отмечают уровни черного и белого нормированного сигнала по осциллографу. Уровни измеряют относительно корпуса или другой удобной точки телевизора, указанной в ТУ на телевизор конкретного типа. При измерениях нормированный сигнал устанавливают по нормированному изображению или при помощи осциллографа по уровням черного и белого, отмеченным при первичной установке нормированного сигнала.

Измерение сигнала в канале изображения проводят на том же электроде кинескопа, на котором определяют нормированный сигнал, т.е. на электроде кинескопа на который поступает сигнал зеленого основного цвета.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

А. О. Горшков, Т. И. Кораблинова, Л. Н. Никитин

УСИЛИТЕЛЬ ЦИФРОВОГО ПОТОКА

Представлено описание усилителя цифрового потока, входящего в состав аппаратуры, необходимой для организации цифровых систем передачи

Разработанный усилитель цифрового потока (УЦП) входит в состав аппаратуры, необходимой для организации цифровых систем передачи и представляет собой усилитель-регенератор цифровых потоков.

УЦП обеспечивает передачу данных со скоростью 2048 или 1024 кбит/с. Допустимое затухание сигнала на линейном входе от 0 до 45 дБ. Допустимое переходное затухание в кабеле между парами приема и передачи – не менее 60 дБ. Электропитание УЛТ осуществляется от стационарной сети 60В с током 50мА.

“ЛС”

Рис. 1. Принцип работы УЦП

Принцип работы УЦП рассмотрим на примере функциональной схемы рис. 1. Линейный сигнал направления А поступает на устройство грозозащиты приемника, состоящее из линейного трансформатора и разрядников. Далее сигнал поступает на усилитель корректирующий унифицированный (УКУ), который осуществляет автоматическую коррекцию амплитудно-частотных искажений, вносимых кабельным участком в диапазоне затуханий от 0 до 45 дБ. Усиленный сигнал поступает на пороговое устройство, регенерационный и выходной каскады ПУ-РК, где происходит формирование сигнала для станционного стыка. Устройство тактовой синхронизации (УТС) производит выделение сигнала тактовой частоты из спектра цифрового рабочего сигнала и устанавливает фронты тактового сигнала строго по середине символов рабочего сигнала. Для контроля наличия линейного сигнала служит датчик линейного сигнала (ДЛС).

Рис. 2. Схема электрическая принципиальная УЦП

Стационарный сигнал направления Б поступает в линию через устройство грозозащиты передатчика, выполненное аналогично устройству грозозащиты приемника.

Электропитание усилителя осуществляется от стационарной сети 60В или дистанционно по фантомной цепи линейного кабеля (через средние точки линейных трансформаторов).

Устройство УП выполняет функции вторичного источника питания и вырабатывает стабилизированное напряжение +5В и -3D/

Конструктивно УЦП выполнен на одной печатной плате, установленной на металлическое основание и закрытой крышкой. На лицевой части основания расположены разъемы для подключения к линейному кабелю и станционному оборудованию, органы управления и индикации.

Электрическая принципиальная схема усилителя представлена на рис. 2. Грозозащиту обеспечивают разрядники F1-F6. Исполнения УЛТ -45 дБ со скоростью 2048 или 1024 кбит/с отличаются установкой перемычек на плате: для УЛТ -45 дБ устанавливаются перемычки 1-5, 2-6, для УЛТ -45 дБ 1-6, 2-5. Тактовая синхронизация осуществляется с помощью тактового генератора УТС, конструктивно выполненного на микросхеме 198НТ1Б и транзисторах 2Т326Б. Стабилизированное напряжение +5В и -3D вырабатывается источником питания, собранным на микросхеме 140УД12, транзисторах 2П103Д, КТ816Г, 2Т316Б, стабилитроне КС139А и выполняет роль вторичного источника питания.

На основе вышеизложенного можно признать, что данный усилитель позволяет в значительной мере регенерировать (восстановить) номинальный уровень цифрового сигнала, его электрические и временные параметры при затухании в линии до 45 дБ, а также осуществить грозозащиту и коррекцию амплитудно-частотных искажений, вносимых кабельным участком. Предлагаемое устройство позволяет в 30 раз увеличить объем передаваемой информации. Элементная база рассматриваемого устройства отечественного производства, что позволяет изготавливать усилитель линейного тракта гораздо дешевле, чем с применением импортных электрорадиоэлементов.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

А. О. Горшков, Т. И. Кораблинова, Л. Н. Никитин

УНИВЕРСАЛЬНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ОПАСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рассматривается конструкторское решение универсального автоматического устройства регистрации опасного напряжения

Универсальное автоматическое устройство регистрации опасного напряжения (УАУР) является дополнительным средством защиты стрелы автомобильного грузоподъемного крана от попадания под напряжение при производстве монтажно-строительных работ вблизи действующих единичных линий электропередач.

Технические характеристики изделия УАУР:

1. Расстояние от стрелы до ЛЭП:

220В - 1кВ – 3м

6кВ – 10кВ – 5м

15кВ – 35кВ – 8м

110кВ – 220кВ – 12м

330кВ – 750кВ – 20м

2. Напряжение питания 12-24В – 1 + 4В

3. Ток, потребляемый устройством регистрации в режиме «Исправно» 0,1А

4. Масса, не более 0,5 кг

5. Габаритные размеры: 150х100х40 мм

6. Условия эксплуатации:

температура: -40°С до +55°С

относительная влажность: 95% при температуре +40°С

вибрационные нагрузки: 50 Гц с ускорением 5g

ударные нагрузки: 10000 ударов с ускорением 10g

7. Себестоимость – 1000-1500 рублей.

Устройство регистрации может выпускаться в двух модификациях:

а) звуковая и световая индикация, без блокировки механизмов поворота и подъема стрелы (для кранов, не оснащенных электрическим приводом блокировки механизмов поворота и подъема стрелы);

б) звуковая и световая индикация с блокировкой механизма поворота и подъема стрелы.

Принцип действия устройства основан на регистрации электромагнитного поля линии электропередач антенным датчиком емкостного типа. Конструктивно устройство состоит из двух блоков: блока антенн, устанавливаемых на стреле крана, соединенных между собой и блоком управления коаксиальным кабелем типа РК-5,и блока управления, устанавливаемого в кабине крановой установки.

Структурная схема устройства регистрации приведена на рисунке №1.

Рис. 1.

1. Генератор 100 Гц.

2. Электронный ключ (смеситель)

3. Генератор 1 Гц.

4. Линия связи

5. Антенны

6. Усилитель

7. Детектор

8. Логический блок

Сигналы частотой 100 Гц с генератора 1 поступают на вход электронного ключа 2, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 3, частотой 1 Гц. Таким образом, на выходе электронного ключа 2 формируется сигнал, представляющий из себя чередование паузы и посылки 100 Гц (тестовый сигнал).

Эти сигналы через линию связи 4 и антенну 5 поступают на вход усилителя 6, где усиливаются, затем выпрямляются детектором 7 и поступают на логический блок 8.

При исправности устройства и отсутствии воздействия электромагнитного поля ЛЭП на входе логического блока 8 присутствуют только детектированный тестовый сигнал, совпадающий по фазе с сигналом генератора 3. Тестовый сигнал фиксируется логическим блоком и индицируется миганием с частотой 1 Гц зеленого индикатора «Исправен».

При превышении допустимого уровня сигнала, наведенного электромагнитного поля ЛЭП, с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается постоянно высокий уровень напряжения, что приводит к попеременному миганию красного индикатора «Опасно» и зеленого «Исправен».

В случае, если неисправна антенна (обрыв или короткое замыкание), усилитель 6 или смеситель 2 с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается низкий уровень напряжения, при этом логический блок 8 фиксирует, что устройство неисправно, зеленый индикатор «Исправен» не горит, а красный индикатор «Опасно» горит постоянно.

Конструктивно блок может быть выполнен в металлическом корпусе. На лицевой панели должны находиться индикаторы «Опасно» красного цвета, «Исправен» зеленого цвета, четырех индикаторов выбираемого диапазона. На боковой поверхности корпуса находятся разъемы для подключения антенн и коммутации, резистор подстройки чувствительности и кнопка выбора диапазонов.

Антенный блок можно взять стандартный. Антенны монтируются с левой и правой стороны наиболее высокой точки фермы стрелы крана.

Настройку устройства регистрации необходимо производить на специально оборудованной площадке с участком трехфазной четырехпроходной ЛЭП 220/380В. Площадка должна находиться вне зоны влияния высоковольтных воздушных ЛЭП и подземных кабельных линий. Стрелу необходимо приблизить на расстояние 3м от ЛЭП, и потенциометром «Чувствительность» добиться срабатывания сигнализации «Опасно».

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

А. О. Горшков, Л. Н. Никитин

СТЕНД РЕГИСТРАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА

Рассматривается конструкторское решение стенда регистрации функционирования телевизионного приемника

В настоящее время в связи с бурным развитием радиоэлектронной промышленности и, в частности, телевидения возникла необходимость быстрого, своевременного и качественного контроля модулей ТВ приемников [1,3].

Предлагаемый стенд служит для контроля работоспособности модулей клавиатуры телевизоров.

Он представляет собой модуль компараторов, модуль коммутаторов, модуль разъемов, модуль индикации и модуль источника питания. Эти модули заключены в металлический заземлений корпус, изготовленный из стали 10КП вырубкой, плита, на которую опирается данное устройство, также изготовляется вырубкой из стали Ст45. Массивность плиты объясняется необходимостью обеспечить устойчивость устройства на столе регулировщика.

Электронные модули выполнены на одностороннем фольгированном стеклотекстолите марки СФ-1-1.5 [2,3]. Печатные платы изготовляется по субтрактивной технологии, рисунок наносится сеточно-химическим методом. Установка электрорадиоэлементов (ЭРЭ) происходит вручную. При сборке данного устройства и его модулей необходимо соблюдать технику безопасности участка.

Питание данного устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, которое затем понижается трансформатором до уровня 15 В, затем выпрямляется диодным выпрямителем и стабилизируется.

Характеристики устройства.

Габаритные размеры не более 230×190×170 мм.

Число видов проверяемых модулей – 5.

Условия работы – общезаводские условия цеха.

Масса не более 5.6 кг.

Принцип работы предлагаемого стенда заключается в прохождении электрического импульса через модуль компараторов (МК) и коммутаторов (К) и его последующее отображение в виде свечения светодиода, соответствующего нажатой клавише на проверяемом модуле клавиатуры. Пределы напряжения, соответствующие нажатой клавише, определяются резисторным делителем, который имеется на самом МК и на модуле К. Если выходное напряжение с МК лежит в заданных пределах, то, пройдя через компаратор, оно увеличивается, затем поступает на коммутатор с инверсным выходом, и с него низкий уровень подается на катод светодиода, который отпирается и излучает свет. В противном случае на катод светодиода подается высокий уровень, и он запирается.

Выбор типа проверяемого модуля осуществляется с помощью галетного переключателя, который включает определенный коммутатор.

Далее приведена функциональная схема стенда регистрации функционирования модулей клавиатуры телевизионного приемника (рис. 1) [4].

Данный стенд регистрации функционирования телевизионного приемника позволяет значительно снизить производственный брак модулей клавиатуры. Он построен на простых, дешевых ЭРЭ, имеет низкую себестоимость, прост в обращении и обслуживании, а также ремонтопригоден. Изготавливается по самым распространенным и доступным технологиям.

Рис.1. Функциональная схема стенда регистрации функционирования ТВ приемника

Литература

1. Телевидение В.М. Мироненко, М.Е. Иванов, 1993 г, «Наука и жизнь» 253 с

2. Ламекин В.Ф. Видеотехника. Ростов-на-Дону: Изд-во «Феникс», 1997.

3. Телевидение: Учебник для вузов/ В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Н.А.Ерганжиев и др. - М.: Радио и связь, I999. - 720 с.

4. Телевидение: Учеб. пособив для вузов/ Быков Р.Е. и др. - М, : Высш.шк.. 1988. - 248 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.38.62

Шит Амер Фархан

Математический и функциональный анализ работы усилителей класса Е

Приводятся результаты математического анализа работы усилителя мощности класса Е.

Введение

Основными характеристиками качества усилителя являются линейность амплитудной характеристики, кпд, выходная мощность, коэффициент усиления сигнала по мощности. Обычно между ними существует определенная или неопределенная зависимость (к примеру, повышение линейности усилителя ведет к понижению его кпд и т. д.). По этой причине нахождение зависимости этих характеристик друг от друга является неотъемлемым шагом на пути разработки усилителя. Учет этого фактора позволяет создавать устройство в соответствии с особенностями его применения (на пример, усилитель с высокой выходной мощностью используется в передатчике радиостанции, в то время как линейный усилитель используется в ее приемнике).

Усилитель называется линейным, если он сохраняет неизменной форму усиливаемого сигнала. Он описывается соотношением

V_вых (t ) = A Vвх (t ),

где Vвх и Vвых – входной и выходной сигналы, соответственно;

А – постоянная, характеризующая коэффициент усиления.

С увеличением соотношения Vвх к Vвых, т. е. при увеличении энергии сигнала Vвх, усилитель создает нелинейные искажения.

КПД усилителя – это характеристика качества преобразования им энергии постоянного напряжения электропитания в мощность выходного сигнала. Значение КПД получают из соотношения:

КПД = мощность выходного сигнала/мощность источника постоянного тока.

Для идеального усилителя КПД равен единице. В таком усилителе выходная мощность равна входной мощности источника постоянного тока. В этом случае в усилителе отсутствуют потери энергии. В реальных усилителях мощности это реализовать невозможно, особенно если речь идет о высокочастотных цепях. Во многих высокочастотных системах происходят большие потери в предоконечном и выходном каскадах в ходе усилительного процесса.

Коэффициент усиления (G) равен отношению модуля выходного сигнала (Хо) к модулю входного сигнала (Xi):

G=Xo/Xi.

Параметр G может выражать напряжение, силу тока или мощность, это зависит от поставленной задачи.

Уровень выходной мощности играет важную роль в оценке усилителя мощности. Рабочая выходная мощность – это мощность, полученная в результате подачи напряжения 1В и тока 1А на сток полевого транзистора. Усиление Pmax за счет стокового напряжения и силы тока реального устройства позволяет получить максимально достижимую выходную мощность данного устройства.

Рабочая выходная мощность рассчитывается по следующей формуле:

Pmax = максимальная выходная мощность/(пиковое стоковое напряжение _* пиковая стоковая сила тока).

Математический анализ идеального усилителя класса (Е)

Анализ этого вида усилителей мощности основан на следующих правилах:

1. Определение устойчивого состояния усилителя (установившийся режим);

2. Разделение времени на периоды. Период разделяется на время работы и время простоя:

0 > θ > π - время работы; (1)

π / 2 > θ > π - время простоя . (2)

Отметим, что θ выражает угловой момент, который равен: θ = ω t , где ω выражает угловую частоту.

Из-за большой индуктивности дроссельной катушки L1 рабочая частота будет достигнута при номинальном токе питания. В соответствии с теорией добротности цепи последовательный резонанс имеет соответствующую синусоидальную составляющую напряжения через цепь. Ток резонанса выражается следующим уравнением:

i_R(θ) = I₁ sin (θ + φ ), (3)

где (I₁) – величина приращения силы тока нагрузки,

(φ) – угол начальной фазы во время простоя.

Ток выключателя нагрузки (i_SW) и ток параллельной емкости (i_C) можно выразить как:

i_SW(θ) = 0 (4)

и i_C(θ) = I_DD – I₁ sin (θ + φ), (5)

соответственно.

Ток i_C (θ) заряжает и разряжает конденсатор (C), в то время как напряжение на выключателе равно нулю. В этом случае мы можем получить напряжение параллельной емкости в период времени простоя из следующего уравнения:

V_C(θ) = . (6)

Подставив уравнение (5) в уравнение (6), получим напряжение параллельной емкости любого момента времени периода простоя, которое выражается следующим уравнением:

V_C(θ) = [ I_DD θ + I₁ cos (θ + φ ) – I₁ cos φ ] . (7)

Уникальным свойством, отделяющим усилители мощности класса (Е) от других усилителей, является плавность процесса замыкания/размыкания. Заряд соответствует цепи, разработанной таким образом, что параллельные конденсаторы перезаряжаются в момент переключения. Другими словами: переключатель закрывается, когда конденсатор разряжен. Такой метод работы позволяет достигать большой мощности и высокого КПД. Для определения диаграммы открывающих и закрывающих моментов плавных операций при π= (θ) необходимо выполнение следующих условий:

V_C(θ) | _{θ = π} = 0 - емкостное напряжение, (8)

| _{θ = π} = 0 - приращение емкостного напряжения. (9)

Важно отметить, что второе условие (9) выражает не заряд конденсатора, а приращение емкостного напряжения, обеспечивающего скачки (импульсы) силы тока в переключателе. Подставив первое условие (8) в формулу (7), получим:

I_DD = I₁ cos φ. (10)

Подставив второе условие (9) в формулу (7), получим:

I_DD = - I₁ sin φ. (11)

Разделив выражение (10) на выражение (11), найдем фазу:

φ = tan^-1 ( - ) . (12)

Отметим, что значения I_DD положительны, и есть однозначное решение для угла φ (для выбора соответствующей четверти в соответствии с равенствами (10) и (11)). Таким образом получаем четвертую четверть и числовое значение угла (φ = -0.567 rad) из следующих выражений:

sin φ = - , (13)

cos φ = . (14)

Используя цепь (рис.1) можно выразить Vx (θ) следующим образом:

V_x (θ) = I₁ , (15)

где X_L выражает добавочную индуктивность сопротивления нагрузки при последовательном резонансе.

Тангенс угла полного сопротивления (R_L-jX_L) равен:

tan = . (16)

Выражение (16) можно переписать в виде:

V_x (θ) = V_CI sin ( ) + V_CQ cos ( ) (17)

С учетом того, что напряжение на емкости выражается таким образом:

V_CI = I₁ cos (18)

выражение для резонансного напряжения будет иметь вид

V_CQ = I₁ sin . (19)

Отметим, что горизонтальная составляющая V_CI емкостного напряжения и вертикальная составляющая V_CQ относятся к одному и тому же напряжению. Разделим (19) на (18) и получим:

tan = = . (20)

Замкнем цепь последовательного резонанса(L₂ - C₂) накоротко для определения основных составляющих. Таким образом мы можем найти составляющие V_CI и V_CQ с помощью применения процедуры анализа Фурье к напряжению V_C( ):

V_CI = (21)

V_CQ = _. (22)

Подставив компенсирующее напряжение V_C( ) , которое равно нулю в период времени от _до 2 ) что видно из выражения (7) и из выражений (21) и (23)), получим:

V_CI = [ I_DD ( cos φ - 2 sin φ ) – 2 I₁ cos² φ ], (23)

V_CQ = [ I_DD (- sin φ - 2 cos φ ) + 2 I₁ sin φ cos φ ] . (24)

Подставив выражения (10), (14) и (15) в уравнения (23) и (24) получим:

V_CI = , (25)

V_CQ = . (26)

Упростив уравнения (20), (25) и (26), имеем:

tan = . ( 27)

Подстановка значения тангенса позволит найти индуктивное сопротивление:

X_L = 1.152 R_L . (28)

Из уравнений (16), (18) и (25) получим:

R_L = . ( 29)

Очевидно, что из уравнения (26) мы также можем найти величину добавочного комплексного сопротивления, которое равно:

X_L = (30)

Из выражения (29) также следует, что полная параллельная емкость равна:

C = . (31)

Отметим, что напряжение V_C равно напряжению источника за период V_DD. Это видно из следующей формулы:

. (32)

Используя формулы (7), (11) и (13), а так же интеграл (32) составим выражение (33):

I_DD R_L . (33)

Из него следует, что:

R_DC = R_L . (34)

Мощность, которая передается цепи от источника в ходе его работы, определяется из следующих соотношений:

P_DC = V_DD I_DD = . (35)

Можно найти выходную мощность синусоидального сигнала, выделяемую в элементах R,L при помощи следующего уравнения:

_out = . (36)

Выходной (стоковый) КПД равен:

% . (37)

Литература

1. Ф.Х. Рааб, "Идеальные операционные усилители класса (Е)", ТрудыIEEE Взаимодействия в системах и цепях, том.CAS-24, стр. 725-735 , Декабрь. 1977 .

2. Д.Милошевич , Дж. Танг и А. Роермунд, "Анализ утечки в неидеальных компонентах усилителей мощности класса (Е)" , Eindhoven University of Technology (TU/e) , 2003 .

3. С. Х. Ту and Ц. Тоумазоу, "Влияние фактора добротности на КПД для CMOS радио настроенных усилителей мощности класса (Е)". IEEE взаимодействия в системах и цепях -I, Основная теория и приложения, Том. 46, стр. 1142-1143, No.5, Май 1999 .

4. Ф.Х. Рааб, Азбек, С. Криппс, П .Б . Кенингтон, З.Б. Попович, Н. Потекари, Д.Ф. Севик и Н. О. Сокал, "Технология, Радиочастоты и микроволновое излучение усилителей мощности и передатчиков - часть 5" , Высоко частотная электроника, Том. 2, No. 3, стр. 46-54, Январь. 2004.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.396

Т.Ф. Гайсин, М.А. Исаев, Л.С. Очнева,

Н.Э. Самойленко

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ПРОГРАММНОЙ ПОДДЕРЖКИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ «КОНТЕХ-2011»

Рассматривается структура и состав информационного обеспечения подсистемы «Контех-2011», применяемой в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия решений

Информационная часть программного комплекса сформирована в виде совокупности файлов базы данных (БД), имеющих многотабличную структуру, что обеспечивает эффективное хранение и поиск информации о технологическом оборудовании, радиоэлементах, материалах [1].

Для формирования файлов использовалась разработка компании Microsoft программа MS Access 2007 (версия 12.0). Для реализации функции обновления информационной части подсистемы реализована возможность добавления и удаления записей БД как посредством самой подсистемы, так и при помощи сторонних программ, например, MS Access 2007.

Рассмотрим более подробно файловую структуру подсистемы.

Файл elements.accdb содержит БД элементов. Структура данного файла разбита на несколько разделов, соответствующих различным наименованиям элементной базы, различающейся по функциональному назначению: диоды, резисторы, транзисторы, микросхемы, конденсаторы.

Каждая таблица файла имеет поля с данными о габаритных размерах ЭРЭ, массе, информацией о ГОСТ или ТУ, количестве выводов и др. На рисунке 1 представлена структурная схема БД элементов.

Файл machines.accdb предназначен для хранения информации о технологическом оборудовании. Таблицы данного файла БД разбиты по технологическим операциям.

Рис. 1

На рисунке 2 представлена структурная схема рабочей БД элементов.

Рис. 2

Таблица 1 – Описание таблиц и их полей файла syst.accdb

Название таблицы	Название поля таблицы	Описание
extDB	OutsTotal	Поле с информацией об общем количестве выводов ЭРЭ
	MontajType	Содержит номер варианта исполнения монтажа
	AccuracyNumber	Поле с информацией о классе точности
	ElemQuant	Поле, содержащее количество монтируемых ЭРЭ
	Top	Содержит значение высоты самого высокого ЭРЭ в мм
	kmoOUTS	Поле с информацией о количестве выводов КМО
	smdOUTS	Поле с информацией о количестве выводов КМО
	LenPCI	Поле с информацией о длине ПП
	WidthPCI	Поле с информацией о ширине ПП
userID	userNAME	Поле, содержащее имя пользователя
	userFAM	Поле, содержащее фамилию пользователя
	userOTCH	Поле, содержащее отчество пользователя
	userGROUP	Поле, содержащее номер группы пользователя
positions	Номер позиции	Поле с информацией о номере позиции ЭРЭ
	Кол-во эл-тов в позиции	Поле с информацией о количестве ЭРЭ в i-й позиции
	На верхней стороне	Поле с данными о количестве ЭРЭ на верхней и нижней сторонах ПП, соответственно

Продолжение таблицы 1

	На нижней стороне
	Установочная площадь 1 ЭРЭ	Содержит значение установочной площади одного i-го ЭРЭ в квадратных миллиметрах
	Наименование	Поле с информацией о наименовании i-го ЭРЭ
	elem	Вспомогательное поле, значение записей которого принимает значения: 0 – если ЭРЭ является КПМ, 1 или 2 – при условии, что ЭРЭ является аксиальным КМО или радиальным КМО, соответственно
	t	Поле с информацией о высоте i-го ЭРЭ

Так, например, в таблице по технологической операции очистки радиоэлектронных модулей содержится информация об оборудовании по очистке радиоэлектронных модулей, а в таблице по технологической операции нанесения паяльной пасты содержится информация о дозаторах паяльной пасты, клея [2].

База данных komponents.accdb содержит данные о материалах, используемых при производстве печатных плат. Возможно пополнение БД материалами для ремонта, с указанием технологических режимов, стоимости и прочего. Структурная схема данной базы данных приведена на рисунке 3.

Файл syst.accdb является служебным файлом подсистемы, предназначенным для передачи данных между модулями подсистемы. В таблице 1 приведены названия таблиц данного файла с описанием каждой из них.Структурная схема служебной БД приведена на рисунке 4.

Все описанные файлы распложены в каталоге подсистемы DB. Сохранение выходных файлов подпрограмм производится в каталог подсистемы Save.

Рис. 3

Рис. 4

ЛИТЕРАТУРА

1. Головицына М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств / М.В. Головицына, В.В. Сидорин. — М.: Бином, 2008. — 432 с.

2. Донец А.М. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учебное пособие / А.М. Донец, С.А. Донец. – Воронеж: ВГТУ, 2005. – 145 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.396

Т.Ф. Гайсин, М.А. Исаев, Л.С. Очнева,

Н.Э. Самойленко

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ «КОНТЕХ-2011»

Рассматривается комплекс алгоритмов, составляющих ядро математического обеспечения подсистемы конструкторско-технологического проектирования «Контех-2011» в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия решений

Основная предложенная идея алгоритма конструкторско-технологического анализа для подсистемы КонТех 2011 состоит в следующем. На этапе конструкторского проектирования пользователь производит выбор ЭРЭ проектируемого печатного узла из базы данных. Далее выполняется размещение ЭРЭ по сторонам платы, расчет минимальной площади ПП, при которой возможно произвести монтаж, после ввода размеров ПП производится выбор варианта конструктивного исполнения монтажа, класса точности, рассчитывается ориентировочное количество слоев ПП. На этапе технологического проектирования производится выбор технологического оборудования, оптимально подходящего для производства ПП, расчет коэффициента загрузки оборудования, фонда рабочего времени, а также расчет себестоимости оборудования и расходы на амортизацию [1, 2].

Таким образом, алгоритм разработан для решения следующих задач:

• позволяет по заданным размерам ПП определить вариант конструктивного исполнения монтажа и класс точности;

• по заданному конструктивному исполнению монтажа, учитывая размещение ЭРЭ, класс точности и коэффициент заполнения рассчитать размеры ПП;

• разработать модуль технологического проектирования, с возможностью использовать входные данные с этапа конструкторского проектирования.

Для решения задачи об определении размеров ПП следует использовать коэффициент заполнения К_З = 0,5, поскольку при расчете площади ПП не учитываются технологические поля, отверстия, располагаемые на плате.

Описанный алгоритм предусматривает возможность использования как конструкторского и технологического проектирования вместе, так и исключительно один из видов проектирования.

В конструкторских расчетах ориентировочно вычисляются площадь ПП, объем радиоэлектронного модуля, количество слоев ПП. Площадь ПП будет находиться как отношение суммы установочных площадей ЭРЭ, монтируемых на плату, к коэффициенту заполнения.

В алгоритме конструкторско-технологического анализа можно выделить следующие основные этапы (шаги).

1. Регистрация пользователя – на данном участке алгоритма осуществляется ввод данных о пользователе и, при необходимости, выбирается возможность входа в подсистему с расширенными правами доступа.

2. Выбор ЭРЭ из базы данных – осуществляется выбор ЭРЭ проектируемой ПП из базы данных элементов. В качестве исходных данных может служить техническая документация на РЭС (спецификация, перечень элементов и др.).

3. Размещение ЭРЭ по сторонам ПП – от пользователя требуется указать количество ЭРЭ, монтируемых на верхней и нижней сторонах ПП. При размещении следует учитывать габаритные размеры ЭРЭ и платы, рассеиваемую мощность ЭРЭ, является ли элемент компонентом поверхностного монтажа, либо компонентом, монтируемым в отверстия и прочее.

4. Указание коэффициента заполнения, ввод размеров ПП.

5. Указание класса точности монтажа, варианта конструктивного исполнения монтажа.

6. Ориентировочный расчет числа слоев ПП.

7. Запуск подсистемы технологического модуля.

8. Проверка наличия варианта конструкторского исполнения монтажа. При этом производится проверка выполнения этапа конструкторского проектирования в служебной БД. Если этап конструкторского проектирования был пройден, следует отобразить вариант исполнения монтажа печатной платы.

9. Открытие меню с шестью вариантами конструктивного исполнения и выбор варианта конструкторского исполнения монтажа печатной платы.

10. Выбор технологической операции. Происходит обращение к БД технологического оборудования. Если необходимого оборудования нет в БД или требуется обновить ее путем добавления нового оборудования, пользователь добавляет требуемое оборудование в БД. При вводе сведений об оборудовании происходит проверка значений введенных параметров. К примеру в графу «Производительность» нельзя водить никаких значений, кроме цифр. Далее происходит добавление оборудования в БД. Для выбора технологического оборудования необходимо произвести расчет коэффициента загрузки оборудования (КЗО) и себестоимости оборудования. Алгоритм составлен таким образом, что без выполнения указанных расчетов возможность добавления оборудования в файл-протокол о проделанной работе будет заблокирована.

11. Выбор расходных компонентов. При выборе расходного компонента используется БД расходных компонентов. После выбора всех необходимых расходных компонентов данная операция заканчивается.

12. Просмотр сведений о результатах проектирования. Сохранение протокола работы в обычный текстовый документ и предоставление результатов проектирования в виде маршрутной карты.

ЛИТЕРАТУРА

3. Головицына М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств / М.В. Головицына, В.В. Сидорин. — М.: Бином, 2008. — 432 с.

4. Донец А.М. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учебное пособие / А.М. Донец, С.А. Донец. – Воронеж: ВГТУ, 2005. – 145 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.396

Т.Ф. Гайсин, М.А. Исаев, Л.С. Очнева,

Н.Э. Самойленко

СТРУКТУРА ПОДСИСТЕМЫ ПРОГРАММНОЙ ПОДДЕРЖКИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЭС «КОНТЕХ-2011»

Рассматриваются вопросы выбора структуры и функциональных возможностей подсистемы «Контех-2011», обеспечивающих эффективность практического применения подсистемы в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» за счёт повышения обоснованности конструкторско-технологических решений

На основе анализа научно-технической литературы, анализа возможностей современных средств автоматизации проектирования, а также опыта применения САПР на производстве можно сделать вывод об отсутствии простой в использовании интегрированной конструкторско-технологической САПР, обеспечивающей открытость процедур многовариантного конструкторско-технологического анализа [1, 2]. В то же время применение ручных расчётов даже в объёме задач курсового проектирования по дисциплине «Технология РЭС» не позволяет провести выбор оптимального технического решения в силу большой трудоёмкости расчётов [3]. В связи с вышеизложенным было принято решение о разработке подсистемы программной поддержки конструкторско-технологического проектирования РЭС «КонТех 2011» для использования в курсовом и дипломном проектировании на кафедре КИПР ВГТУ.

Основные задачи подсистемы – ведение базы данных по элементам и оборудованию, интерактивный поиск данных для конструктора, ориентировочный расчет числа слоев и формирование электронного файла-спецификации, конструкторско-технологический анализ радиоэлектронного модуля, проектирование технологического процесса, формирование и выдача технологической документации на основе информационного обеспечения в виде маршрутной карты. Для достижения поставленных задач в структуре подсистемы выделены два базовых модуля (конструкторский и технологический), четко выполняющие строго отведенные задачи и функции, создание базы данных по элементам и технологическому оборудованию (разработка структуры таблиц, проведение систематизации оборудования по технологическим операциям).

Модуль «Конструкторское проектирование» выполняет информационно-программную поддержку конструкторского анализа: ориентировочного расчета площади печатной платы, ее количества слоев, массы, ведения базы данных по элементам. Модуль «Технологическое проектирование» выполняет программную поддержку проектирования технологического процесса, осуществляет обоснованный выбор технологического оборудования, производит расчёт коэффициента загрузки оборудования, фонда рабочего времени, ведение базы данных по материалам и технологическому оборудованию, формирование и выдачу технологических документов. Модуль главного меню подсистемы осуществляет связь между названными подпрограммами.

Для функционирования подсистемы КонТех 2011 разработано математическое, информационное и программное обеспечение на основе алгоритмов выбора технологического оборудования, упрощенных методики расчета геометрических размеров ПП (площадь платы), числа слоев, массы ПП, объема ПП для использования в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС» и в дипломном проектировании.

В качестве языка программирования, при разработке программного обеспечения использован Object Pascal в среде программирования Delphi. Для реализации таблиц информационного обеспечения подсистемы выбрана реляционная СУБД Microsoft Office Access (MS Access), поскольку она в наибольшей степени соответствует представленным задачам (минимальное время доступа, возможность программируемого поиска, наличие динамического размера полей таблицы). Выбранная СУБД имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

• каждый элемент таблицы — один элемент данных;

• все ячейки в столбце таблицы однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.);

• каждый столбец имеет уникальное имя;

• одинаковые строки в таблице отсутствуют;

• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным [4].

Исходя из изложенного можно утверждать, что программа MS Access, как никакой другой программный продукт, подходит для формирования БД в качестве разрабатываемого программного обеспечения. Для запуска подсистемы необходимо открыть файл contech.exe из места установки программы. Появится главного меню подсистемы КонТех 2011, изображенное на рисунке 1.

Рис. 1. Окно главного меню подсистемы

Для входа в подсистему с расширенными правами доступа отметить флажком пункт при регистрации пользователя и ввести пароль. Установленный по умолчанию пароль «2011». Для входа в подсистему с расширенными правами доступа отметить флажком соответствующий пункт при регистрации пользователя и ввести пароль. Установленный по умолчанию пароль «2011». Для изменения настроек подсистемы нажать кнопку «Настройка» в главном меню подсистемы. В настройки входит возможность включения или отключения возможности обновления БД подсистемы, включения или отключения функции прорисовки фонового окна. Для просмотра номера версии программного комплекса, а также для просмотра сведений о разработчиках нажать кнопку «О программе». Появится окно, изображенное на рисунке 2. Для завершения работы с подсистемой необходимо нажать кнопку «Выход».

Рис. 2. Окно «О программе»

Несомненным преимуществом подсистемы является ведение файлового архива разрабатываемых пользователями проектов, что делает возможным для преподавателя осуществление интерактивного контроля за работой обучаемых в ходе выполнения курсовых и дипломных проектов, в том числе и в рамках среды автоматизации обучения АКСДО.

ЛИТЕРАТУРА

5. Головицына М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств / М.В. Головицына, В.В. Сидорин. — М.: Бином, 2008. — 432 с.

6. Лысенко Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами / Э.В. Лысенко, И.К. Петренко. — М.: Радио и связь, 1987. – 545 с.

7. Донец А.М. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учебное пособие / А.М. Донец, С.А. Донец. – Воронеж: ВГТУ, 2005. – 145 с.

8. Лори У. Ф. Microsoft Office Access 2007 для "профессионалов" / У.Ф. Лори, Н.В. Кук, Д.К. Кауфельд: пер. с англ. — М.: Диалектика, 2007. — 384 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.396

Т.Ф. Гайсин, М.А. Исаев, Л.С. Очнева,

Н.Э. Самойленко

МОДУЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ «КОНТЕХ-2011»

Рассматриваются вопросы практического применения конструкторского модуля подсистемы «Контех-2011» в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия решений

Рассмотрим особенности функционирования одного из базовых модулей, входящих в состав подсистемы программной поддержки конструкторско-технологического проектирования РЭС «Контех-2011», разработанной на кафедре КИПР ВГТУ для использования в учебном процессе в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия конструкторско-технологических решений[1].

Для запуска конструкторского модуля, входящего в состав подсистемы программной поддержки конструкторско-технологического проектирования РЭС «КонТех-2011» пользователю необходимо нажать кнопку «Конструкторское проектирование», расположенную на окне главного меню подсистемы. Появится окно, изображенное на рисунке 1.

Для выбора требуемого наименования элементной базы нажать на один из разделов меню выбора элементной базы. Окна для разделов «Диоды», «Конденсаторы», «Резисторы», «Микросхемы», «Транзисторы» имеют схожую структуру интерфейса. Для добавления новой записи в базе данных (БД) элементов нажать «Добавить в БД», после чего выполнить запросы программы. Для удаления имеющейся записи из БД элементов необходимо выделить соответствующую запись в верхней таблице и нажать кнопку «Удалить из БД». Для выбора ЭРЭ из БД выделить требуемую запись в верхней таблице и нажать «Выбрать», после чего выполнить запросы программы. Новая запись добавится в рабочую БД, содержимое которой отображает таблица, расположенная в нижней части окна. Занесение данных производится по правилам записи информации в перечень элементов

Рис. 1. Меню выбора элементной базы

.

Для очистки рабочей БД нажать «Очистить список». Для просмотра схематичного изображения о выбранном ЭРЭ нажать «Подробнее». Откроется окно со схематичным изображением ЭРЭ. Для завершения работы с открытым разделом нажать кнопку «Принять». При необходимости можно вернуться к редактированию любого из разделов.

Для перехода к этапу размещения ЭРЭ по сторонам ПП нажать кнопку «Далее», расположенную в меню выбора элементной базы. Появится окно, приведенное на рисунке Г.2 в приложении Г.

Для изменения количества ЭРЭ, монтируемых на верхней и нижней сторонах ПП, выделить соответствующую запись в таблице и нажать «Изменить количество ЭРЭ монтируемых на сторонах ПП». Появится окно, изображенное на рисунке 2.

Рис. 2. Окно изменения количества монтируемых ЭРЭ

Для расчета минимальной площади ПП, при которой возможно произвести монтаж ЭРЭ, ввести коэффициент заполнения в соответствующее поле на окне и нажать «Обновить расчет»[2].

Для проверки возможности размещения ЭРЭ на ПП и ввода размеров ПП нажать кнопку «Проверить возможность размещения». Появится окно, изображенное на рисунке 3.

Рис. 3. Окно ввода размеров печатной платы

Для выбора варианта конструктивного исполнения монтажа и выбора класса точности отметить соответствующие пункты в окне, изображенном на рисунке 4. Для ориентировочного расчета количества слоев ПП нажать «Обновить расчет». Для возврата к предыдущим этапам работы с конструкторским модулем нажать «Вернуться». Для получения протокола о результатах работы подпрограммы нажать «Принять». Полученный отчет содержит информацию о пользователе, габаритных размерах ПП, количестве слоев ПП, объеме радиоэлектронного модуля, количестве ЭРЭ, количестве выводов ЭРЭ, массе, коэффициентах заполнения сторон ПП, варианте конструктивного исполнения монтажа, классе точности, перечне наименований ЭРЭ радиоэлектронного модуля. Для сохранения протокола в файл нажать «Сохранить файл протокола».

Рис. 4

Для завершения работы с подпрограммы конструкторского проектирования необходимо выбрать пункт меню «Завершить работу с подпрограммой». Конструкторский модуль закроется, после чего следует развернуть окно главного меню подсистемы из трея.

ЛИТЕРАТУРА

1. Головицына М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств / М.В. Головицына, В.В. Сидорин. — М.: Бином, 2008. — 432 с.

2. Донец А.М. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учебное пособие / А.М. Донец, С.А. Донец. – Воронеж: ВГТУ, 2005. – 145 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.396

Т.Ф. Гайсин, М.А. Исаев, Л.С. Очнева,

Н.Э. Самойленко

МОДУЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ «КОНТЕХ-2011»

Рассматриваются вопросы практического применения подсистемы «Контех-2011» в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия решений

Рассмотрим особенности функционирования одного из базовых модулей, входящей в состав подсистемы программной поддержки конструкторско-технологического проектирования РЭС «Контех-2011», разработанной на кафедре КИПР ВГТУ для использования в учебном процессе в курсовом проектировании по дисциплине «Технология РЭС», а также для дипломного проектирования студентов специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» в целях повышения обоснованности принятия конструкторско-технологических решений[1].

Для запуска технологического модуля достаточно нажать кнопку «Технологическое проектирование», расположенную в окне главного меню подсистемы. Появится окно, изображенное на рисунке 1.

Затем пользователь должен выбрать вариант конструкторского исполнения монтажа. Если конструкторское проектирование было пройдено, на форме «Выбор варианта исполнения монтажа печатной платы» будет высвечена подсказка с выбранным вариантом конструкторского исполнения монтажа печатной платы, как это показано на рисунке 1.

При выборе технологической операции «Контроль элементов и ПП» перед пользователем откроется окно, в верхней части формы которого располагается таблица с базой данных (БД) технологического оборудования. В нижней части располагается расчетная часть. Перед выбором оборудования необходимо рассчитать коэффициент загрузки оборудования (КЗО), а также амортизацию и себестоимость модуля.

Рис. 1

Расчет КЗО требует выполнения следующих действий. Перевести курсор с указателем оборудования в таблице БД на интересующую пользователя позицию. Далее необходимо ввести годовой фонд времени (ГФВ), программу выпуска и количество выводов ЭРЭ. Если этап конструкторского проектирования был ранее выполнен, поле, куда необходимо ввести данные о количестве выводов ЭРЭ будет автоматически заполнено данными, полученными на этапе конструкторского проектирования. Далее нажать кнопку – «Коэффициент загрузки». В поле «Коэффициент загрузки» будет показан КЗО, а также показано округленное до большего значения необходимое количество оборудования. Для достижения более низких значений КЗО следует выбирать оборудование с более высокой производительностью. Для просмотра КЗО других выбранных типов оборудования следует нажать кнопку «КЗО» [2].

Расчет ГФВ является необязательным и позволяет выбрать ГФВ, исходя из варьирования КЗО. Для расчета ГФВ необходимы следующие значения – данные из этапа конструкторского проектирования (в данном случае – количество выводов), программа выпуска и КЗО. После нажать кнопку «Рассчитать годовой фонд времени». Расчет себестоимости модуля и амортизации оборудования позволяет рассчитать амортизационные отчисления и значение себестоимости радиоэлектронного модуля.

Для расчета себестоимости модуля и его амортизации необходимо перевести курсор с указателем оборудования в таблице БД на интересующую позицию. Необходимо учесть, что без расчета КЗО невозможно произвести расчет себестоимости модуля, в противном случае появится окно с требованием произведения расчета КЗО. Только после произведения всех расчетов можно добавить оборудование в файл-протокол о проделанной работе. Если не будут произведены главные расчеты – программа при нажатии кнопки «Выбор» уведомит пользователя, что перед добавлением данных в файл-протокол необходимо произвести все расчеты – КЗО и себестоимость модуля, при этом данные в файл протокол добавлены не будут. Если же все расчеты были произведены, при нажатии кнопки «Выбор» форма будет закрыта.

При работе с технологической операцией «Формовка КМО(THT)» в технологическом модуле предоставлено три рабочих поля – два поля – в верхней и нижней части с выбором оборудования для формовки аксиальных и радиальных элементов соответственно. Справа на форме представлено рабочее поле для проведения всех необходимых расчетов[3]

Необходимо учесть, что расчет КЗО, ГФВ и себестоимости оборудования для каждого типа оборудования производятся отдельно – это справедливо для всех технологических операций (ТО), где присутствуют две таблицы с технологическим оборудованием.

В форме технологической операции «Установка КМО1(ТНТ)» представлено три рабочих поля. В верхней и нижней части – две таблицы с оборудованием для установки КМО соответственно аксиальных и радиальных типов. В правой части формы - рабочее поле для расчетов. Окно ТО «Пайка» является унифицированным. Оно содержит в себе все способы пайки. Рассмотрим каждый способ пайки по отдельности, эта форма одинакова для всех ТО «Пайка» всех вариантов конструкторского исполнения монтажа и является унифицированной. При нажатии на форме на кнопку «?», которая присутствует возле каждого типа пайки, пользователь может прочесть исчерпывающую и лаконичную справочную информацию по каждому способу пайки. Для ТО «Пайка паяльником» предоставлена возможность выбора варианта исполнения. Пользователь, варьируя значениями выбранного варианта конструкторского исполнения может менять значения КЗО, или ГФВ. На форме имеется подсказка с выбранным вариантом конструкторского исполнения, в случае, если этап конструкторского проектирования был пройден. Окна ТО «Пайка паяльной станцией» и «Пайка одиночной волной припоя» полностью аналогичны окну ТО «Пайка паяльником». Отличие состоит только в алгоритмах расчетов КЗО и ГФВ, которые недоступны для пользователя.

Окно ТО «Пайка двойной волной припоя» аналогично окну ТО «Пайка паяльной станцией». Отличие состоит в конструкторских данных – вместо количества выводов на форме данные о ширине и длине выбранной печатной платы. Окно ТО «Парофазная пайка» – полностью аналогично окну ТО «Пайка двойной волной припоя». Отличие состоит в алгоритмах расчетов КЗО и ГФВ. Окно ТО «Лазерная пайка» аналогично окну ТО «пайка двойной волной припоя. Для расчетов необходимо указать дополнительные конструкторские данные – количество всех элементов. Окно ТО «Пайка ИК излучением» аналогично окну ТО «Пайка двойной волной припоя». Отличие состоит только в алгоритмах расчетов КЗО и ГФВ. Окно ТО «Конвекционная пайка» аналогично окну ТО «Пайка двойной волной припоя». Отличие состоит только в алгоритмах расчетов КЗО и ГФВ. Окно ТО «Селективная пайка» аналогично окну ТО «Пайка двойной волной припоя». Отличие состоит в дополнительных конструкторских данных, необходимых для проведения всех расчетов – это количество выводов элементов монтируемых на поверхность и в отверстие.

В верхней части формы ТО «Контроль качества модулей – контроль монтажа и паянных соединений» расположена таблица с технологическим оборудованием для данной ТО. В нижней части расположено рабочее поле с данными, необходимыми для расчетов. Для выбора оборудования необходимо провести все расчеты.

На форме ТО «Ремонт» присутствует только таблица с БД по ремонтным станциям. Рабочее поле для расчетов отсутствует - рассчитать производительность ремонтной станции практически невыполнимая задача – оценить степень брака заранее невозможно. Главный критерий – стоимость - рабочее поле у всех ремонтных станций в настоящее время высокое. Операция «Выбор» упрощена – необходимо только переместить курсор на необходимое оборудование и нажать кнопку «Выбор». После этого окно закроется.

В верхней части формы ТО «Влагозащита» расположена таблица с технологическим оборудованием для данной ТО. В нижней части расположено рабочее поле с данными, необходимыми для расчетов. Для выбора оборудования необходимо провести все расчеты.

На форме ТО «Контроль качества влагозащиты» присутствует только таблица с БД по оборудованию для контроля качества влагозащиты. Рабочее поле для расчетов отсутствует. Главный критерий – Стоимость и разрешающая способность. Операция «Выбор» упрощена – необходимо только переместить курсор на необходимое оборудование и нажать кнопку Выбор. После этого окно закроется.

В верхней части формы ТО «Контроль электрических параметров»расположена таблица с технологическим оборудованием для данной ТО. В нижней части расположено рабочее поле с данными, необходимыми для расчетов. Для выбора оборудования необходимо провести все расчеты.

В случае необходимости введения дополнительной операции, которая отсутствует в списке представленных, пользователь должен нажать кнопку «Доп операция». Она присутствует на всех шести вариантах конструкторского исполнения монтажа.

На форме присутствует поле для ввода информации, а также кнопки «Выход» и «Добавить». Для удобства чтения информации, представленной в файле-протоколе желательно каждую новую строку в добавляемой ТО начинать с абзаца.

После окончания проектирования нажать кнопку – «Результаты». В появившемся окне предстанут результаты технологического проектирования.

Для защиты от саботирования учебного процесса изменить значения в окне для просмотра файла–протокола невозможно. После того, как студент предоставит на проверку результаты проектирования, нажать кнопку «Сохранить файл протокола».

Файл протокола сохранится в папке save по шаблону Группа_Фамилия_инициалы-tehn.rtf. Для выхода из окна нажать кнопку «Вернуться».

Литература

3. Головицына М.В. Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств / М.В. Головицына, В.В. Сидорин. — М.: Бином, 2008. — 432 с.

4. Лысенко Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами / Э.В. Лысенко, И.К. Петренко. — М.: Радио и связь, 1987. – 545 с.

5. Донец А.М. Проектирование технологических процессов изготовления радиоэлектронных модулей: Учебное пособие / А.М. Донец, С.А. Донец. – Воронеж: ВГТУ, 2005. – 145 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

Е.С.Азарова, В.А. Муратов, И.А. Новикова

Оценка быстродействия компьютерной сети

В работе рассматривается модель оценки быстродействия компьютерной сети. Даны условия, при которых рассматривается система с очередями. Рассмотрены односерверная и мультисерверная система. Приведен пример расчета параметров сетей с использованием теории очередей.

C развитием сетевой инфраструктуры как основы деятельности современных предприятий и с усложнением применяемых в сети приложений увеличиваются требования к пропускной способности, надежности и защите сети, ее управляемости, снижению стоимости эксплуатации.

Должна строиться интеллектуальная сеть, администратор которой имеет возможность преобразовывать требования бизнес-процессов предприятия в определенные правила, которые связывают процесс деятельности предприятия с требованиями к сети, такими как предоставление качества услуг, защита и управление доступом.

В настоящее время сильно изменились требования к сетевой инфраструктуре. Технология Intranet преобразовала характер сетевого трафика, сети Extranet и виртуальные частные сети нуждаются в дополнительном сервисе по скорости, надежности и защите передачи данных. Для доставки голосовых и видеоданных необходимо обеспечение гарантированного качества их передачи (обслуживания). Усложнился характер запросов к сети – большое количество пользователей обращаются к различным информационным ресурсам, расположенным на разных платформах.

Целью работы является моделирование процессов оценки производительности компьютерной сети.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

1.Провести анализ подходов по оценке характеристик компьютерных сетей.

2.Разработать алгоритм оценки пропускной способности компьютерных сетей.

Для полного описания системы массового обслуживания с ожиданием надо указать вероятностные процессы, описывающие входящий поток требований, структуру обслуживающего устройства, число этих устройств и дисциплину обслуживания.

Первые три параметра являются базовой характеристикой СМО и имеют специализированную форму записи: А/В/m, где А и В описывают, соответственно, распределение поступления запросов и их обслуживания, а m – число обслуживающих устройств. В табл. 1 приведены наиболее употребляемые значения параметров А и В.

Например, тип модели М/М/1 определяет систему с одним обслуживающим устройством и экспоненциальным распределением времени поступления и обслуживания запросов. Опыт разработки и применения таких систем, как вычислительные сети и сети связи показывает, что изменение скорости поступления элементов данных подчиняется закону Пуассона. Для применимости закона Пуассона необходимо выполнение следующих предположений:

• запросы поступают в систему независимо друг от друга;

• никогда не поступают сразу два запроса или более;

• среднее количество поступающих запросов постоянно.

При соблюдении этих условий вероятность поступления элемента данных описывается следующей формулой:

(1)

где n – количество элементов, поступивших за время t.

Таблица 1 Обозначения типов распределения:

Указав характеристики системы массового обслуживания, необходимо определить показатели эффективности работы системы, которые могут быть получены в результате анализа (табл. 2). Интерес в основном представляют время ожидания требованием обслуживания, число запросов в системе и число запросов в очереди (размер очереди). Все эти величины являются случайными, и для их анализа в общем случае необходимо полное вероятностное описание (т. е. функция распределения вероятностей). Обычно, однако, определить функцию распределения – это значит сделать больше, чем требуется, поэтому часто анализ ограничивается вычислением нескольких первых моментов (среднего значения, отклонения и т. д.).

Укажем условия, при которых далее будет рассматриваться система с очередями:

- все элементы данных, поступающие в систему, сохраняются;

- если сервер в определенный момент времени свободен, запрос обрабатывается немедленно;

- после своей обработки запрос покидает систему;

- скорость поступления элементов данных в систему не зависит от числа элементов, находящихся в системе;

- очередь может неограниченно расти;

- дисциплина обслуживания основана на приоритетах.

Таблица 2. Параметры моделей теории очередей

Для анализа систем или отдельных модулей сетевых устройств могут быть полезны и другие показатели. Например, при вычислении размеров буферной памяти для маршрутизатора могут потребоваться данные о размере буфера, при котором вероятность его переполнения будет меньше заданной величины.

В первом столбце табл. 3 даны формулы для определения основных статистических параметров системы с одним сервером, которая подчиняется модели М/M/1. В соответствии с этой моделью скорость поступления элементов данных подчиняется пуассоновскому закону, а время обслуживания – экспоненциальному. Другие случаи, приведенные в табл. 3, это модель с распределением времени ожидания по пуассоновскому закону, а времени обслуживания по нормальному закону (М/G/1, второй столбец), и модель, в которой время обслуживания всех элементов одинаково (значит, отклонение времени обслуживания равно нулю), а время поступления элементов подчиняется пуассоновскому закону (M/D/1, третий столбец). Как уже отмечалось, вычисления при помощи этих формул носят приближенный характер, но для практического применения их точности вполне достаточно. Формулы, выражающие остальные параметры (например, стандартные отклонения), читателю предлагается вывести самостоятельно либо найти в соответствующей литературе.

Практика показывает, что наихудшую производительность демонстрирует система с экспоненциальным распределением времени обслуживания, а наилучшую – система с постоянным временем обслуживания (что, впрочем, неудивительно). Поэтому, обычно, можно рассматривать систему с экспоненциальным распределением времени обслуживания как систему с худшими параметрами.

Таблица 3 Система с одним сервером

Если в системе N идентичных серверов, а ρ обозначает утилизацию каждого сервера, то произведение u = N·ρ можно рассматривать как утилизацию (интенсивность работы) всей системы. При этом теоретическая максимальная утилизация (%) рассматриваемой системы будет равна N·100, а максимальная скорость поступления элементов данных в указанную систему будет определяться по формуле λ_max = N / T_s. В случае множества идентичных серверов выбор определенного сервера для обслуживания определенного элемента данных не влияет на время обслуживания.

В табл. 4 приведены формулы для определения основных параметров при работе системы со множеством серверов. Эти формулы применимы только в случае использования модели M/M/N, т. е. априори предполагается пуассоновский характер распределения времен поступления элементов данных и экспоненциальный характер времени обслуживания этих элементов, причем формула Пуассона для распределения времени обслуживания применима для всех N серверов.

Таблица 4 Формулы для определения параметров системы M/M/N

Во всех выражениях, приведенных в табл. 4, использована функция Эрланга С(N, ρ), которая, в одних случаях устанавливает вероятность того, что все серверы заняты в определенный момент времени, а в других – вероятность того, что количество элементов данных, находящихся в указанный момент времени в системе (ожидающих в очереди или обслуживаемых), будет больше количества серверов или равно ему. Для вычисления функции С применима следующая формула:

(2)

где K — коэффициент пуассоновского распределения. Значение этой функции зависит от количества серверов (N) и их утилизации (ρ). Функцию Эрланга приходится часто применять при расчете очередей, что значительно усложняет вычисления, однако для системы с одним сервером эта функция значительно упрощается, а именно: С = (1, ρ) = ρ.

Таким образом, в работе на основе анализа различных подходов, был разработан алгоритм анализа характеристик компьютерных сетей.

Воронежский институт высоких технологий,

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.5

Н.А.Козлова, В.А. Муратов, И.А. Новикова

Вопросы оценки стоимостных характеристик компьютерной сети

В работе проведен анализ средств и топологий построения локальных вычислительных сетей. Построен алгоритм оценки стоимостных характеристик компьютерной сети с использованием теории корреляционного анализа.

Сейчас, в условиях многократно возрастающих каждый год информационных потоков, уже практически невозможно вообразить четкое взаимодействие банковских структур, торговых и посреднических фирм, государственных учреждений и других организаций без современной вычислительной техники и компьютерных сетей. Всё больше и больше появляются крупные сети с сотнями рабочих станций и десятками серверов.

Целью работы является разработка алгоритма для оценки стоимости локальной вычислительной сети.

В соответствии с целью работы необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ средств и топологий построения локальных вычислительных сетей;

- разработать алгоритм для оценки стоимости ЛВС.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

1. Территориальная распространенность;

2. Ведомственная принадлежность;

3. Скорость передачи информации;

4. Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными. Локальные – это сети, перекрывающие территорию не более 10 м², региональные – расположенные на территории города или области, глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet.

На рисунке 1 представлен информационный модуль системы оценки стоимость локальной вычислительной сети.

«Главное окно» предназначено для организации взаимодействия пользователя программного средства с ЭВМ, в котором содержатся основные функции управления.

«Пользователь» - осуществляет ввод формирование запросов к базе данных (БД), в случае если требуется просмотреть существующую информацию в БД, или к блоку расчета, который осуществляет расчет стоимости проектируемой ЛВС, в соответствии с параметрами заданными пользователем.

«База данных» - хранит в себе всю необходимую информацию, структура БД и состав будет представлено ниже. В БД также возможно внести информацию об используемом оборудовании.

Рис. 1. Информационная модель системы оценки стоимости ЛВС

На основе запросов пользователя формируются различные отчеты, которые отображаются в браузере.

В качестве СУБД для хранения и обработки информации в подсистеме использовалась Microsoft Access 2000.

СУБД Microsoft Access обладает мощными, удобными и гибкими средствами визуального проектирования объектов с помощью Мастеров, что позволяет пользователю при минимальной предварительной подготовке довольно быстро создать полноценную информационную систему на уровне таблиц, запросов, форм и отчетов.

В состав базы данных, которая обеспечивает хранение информации в информационной системе расчета стоимости локальной вычислительной сети, входит 6 таблиц (рисунок 2):

1.«ЛВС»; 2.«Кабели»; 3.«Сетевые карты»; 4. «Коммутаторы»; 5.«Маршрутизаторы»; 6.«Мосты».

Рис. 2. Структура базы данных

Для расчета стоимости локальной вычислительной сети воспользуемся коэффициентами корреляции. В качестве входных параметров выделим следующие:

1.тип трафика (мультимедиа, обмен сообщениями, и т.п.); 2.количество кабинетов, в которых будут ЭВМ; 3. количество компьютеров в каждом кабинете; 4.количество серверов; 5. наличие этажей.

Блок-схема расчета стоимости локальной вычислительной сети приведена на рисунке 3. Использованы следующие обозначения: - вектор, каждый из элементов которого являются соответствующие входные параметры; - вектор, содержащий соответствующие зависимости в БД; - вектор, содержащий коэффициент корреляции .

Выходным результатом является состав оборудования входящих в проектируемую ЛВС.

Рассмотри алгоритм расчета состава оборудования:

1. Ввод входных параметров.

2. Рассчитывается коэффициенты корреляции для каждого типа оборудования;

3. На основе принципа максимума коэффициента корреляции выбирается наиболее подходящий вид оборудования.

4. Вывод количества лучей.

На первом шаге задаются входные параметры, которые впоследствии используются для расчёта состава оборудования.

Рис. 3. Блок-схема расчета состава оборудования

Процесс нахождения необходимого оборудования, сводится к выполнению следующей процедуры отыскания максимума коэффициента корреляции.

(1)

где - области изменения параметров .

Для вектора коэффициентов корреляции с помощью стандартной процедуры находятся максимальные элементы, номера которых соответствуют требуемым телекоммуникационным средствам, в соответствии с входными параметрами.