opros rabotodateley_ang_2015.;docx

SWorld – 1-12 October 2014
http://www.sworld.education/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/oct-2014
SCIENTIFIC RESEARCHES AND THEIR PRACTICAL APPLICATION. MODERN STATE AND WAYS OF DEVELOPMENT ‘2014
Технические науки – Информатика, вычислительная техника и автоматизация
УДК 654.022
Александров В.А., Жадан О.П., Проценко М.С., Стахеев И.Г.
АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им.
проф. М. А. Бонч-Бруевича,
Санкт-Петербург, пр.Большевиков д.22, корп.1, 193232
Aleksandrov V.A., Zhadan O.P., Protsenko M.S., Stakheev I.G.
ALGORITHM FOR FORMATION OF TECHNOLOGICAL MANAGEMENT
TRANSPORT NETWORK
The Bonch-Bruevich St. Petersburg State University of Telecommunications,
St. Petersburg, 22-1 Prospekt Bolshevikov, 193232
Аннотация. В работе рассматривается транспортная сеть связи, а
именно система технологического управления, сформулирована задача по
формированию архитектуры системы и предложен алгоритм ее решения.
Ключевые слова: транспортная сеть связи, система технологического
управления, архитектура, синтез.
Abstract. The paper deals with transport networks, namely the system of
technological control, the problem is defined by the formation of the system
architecture and an algorithm for its solution.
Key words: transport network communications, technological management
system, architecture, synthesis.
Система управления сложной транспортной сети связи (ТСС) включает в
себя ряд подсистем, важнейшей из которых является система технологического
управления (СТУ), непосредственно реализующая функции управления
телекоммуникационным оборудованием.
Построение
целесообразно
СТУ
является
производить
по
сложной
этапам,
задачей,
одним
из
решение
которой
которых
является
формирование (синтез) архитектуры СТУ.
Сформулируем задачу синтеза архитектуры СТУ ТСС и определим
направления ее решения.
Исследование способов построения архитектуры больших сложных
систем, к классу которых относится СТУ ТСС, включает этапы, изложенные в
ряде работ [3, 4].
Под архитектурой СТУ ТСС
G = {S а , S и-п , S м-а , S т } будем понимать
упорядоченную совокупность алгоритмической Sa, информационно-потоковой
Sи-п, маршрутно-адресной Sм-а и топологической S т структур СТУ, которая,
абстрагируясь от конкретной физической реализации элементов ТСС,
охватывает основные логические компоненты СТУ и функции выполняемые
ими.
Формирование некоторой конкретной архитектуры СТУ ТСС G*∈ ℑ
предполагает ее выбор из множества ℑ возможных архитектур по некоторому
правилу (критерию) E, которое и должна описывать искомая методика:
E : ℑ → G *.
(1)
В общем случае основными атрибутами правила выбора E являются
ограничения реализуемости (допустимости)
{G
доп
( S сд )}, которым должна
удовлетворять искомая архитектура G*∈ {G доп ( Sсд )} ⊂ ℑ с учетом доступных
сетевых технологий и заданной структуры Sсс СС, а также целевая функция
Ц(G), экстремум которой Ц* должен достигаться при выборе архитектуры G*.
Кроме того, искомая архитектура G* обычно должна удовлетворять множеству
функциональных ограничений, проявляющихся в конкретных условиях
функционирования и, соответственно, зависящих не только от архитектуры G*,
но и от характеристик данных условий.
К
подобным
характеристикам
внешних
условий
можно
отнести
характеристики: F - функций (задач) СТУ ТСС; R – ресурсов, выделяемых для
построения СТУ ТСС; Y – дестабилизирующих воздействий на СТУ ТСС; Q –
требуемых показателей качества СТУ ТСС.
Проверку отмеченных
выше функциональных ограничений можно
объединить с вычислением векторной целевой функции:
Ц = f ц (G, F , R, Y , Q ).
(2)
(G ) f ц ( G ⋅)
Однако вид и способ вычисления целевой функции (2) Ц=
должен позволять определять предпочтение выбора архитектуры G* по
сравнению с другими архитектурами G, т.е. Ц (G * )  Ц (G ) , что формально
можно представить достижением при этом экстремума целевой функции:
=
Ц*
=
extr
f ц ( G , F , R, Y , Q ) f ц ( G * , F , R, Y , Q ) .
доп
{
G∈ G
(3)
}
( Sсд )
На основании (3) можно сформулировать задачу синтеза архитектуры СТУ
{G
ТСС в следующем виде: из множества допустимых архитектур
доп
( Sсд )} ,
реализуемых с учетом доступных сетевых технологий и заданной структуры
ТСС SТСС, выбрать такую архитектуру СТУ ТСС G*, при которой в условиях
заданных функций (задач) F , ресурсов R , дестабилизирующих воздействий Y
и требуемых показателей качества Q достигается экстремум целевой функции
Ц*.
На практике можно ограничиться конечным множеством из S допустимых
рациональных архитектур
{G
рац.
1
рац.
рац.
, G2 ,..., GS
}= ℑ
рац.
⊂ {G доп. ( S сд )}, каждая из
которых, с учетом приведенного выше определения архитектуры, включает
четыре
рац.
Gs
{
упорядоченные
рац.
рац.
рац.
рац.
}
= S a . s , S и-п. s , S м-а . s , S т . s , s = 1,..., S .
архитектуры
Gs
рац.
и
G∈ {G доп ( S сд )}
{ } =ℑ
рац.
∈ Gs
S
рац.
будет
взаимосвязанные
Соответственно,
соответствовать
структуры:
выбору
выбор
некоторой
архитектуры
с некоторым условным номером s ∈ {1,..., S } .
{
Каждая из допустимых структур S a , S и-п , S м-а , S т
} ∈ {S
рац
a .s
рац
рац
рац
, S и -п . s , S м -а . s , S т . s
}
S
отличается своими значениями управляемых параметров Руп={ Рэ, Рс } среди
которых можно выделить управляемые параметры элементов Рэ и управляемые
параметры связей между ними Рс.
Под алгоритмической структурой (АС) Sa СТУ ТСС будем понимать
характеристики алгоритмов, распределенных между управляемыми А и
управляющими B элементами (объектами управления – ОУ и управляющими
устройствами – УУ) СТУ ТСС, принадлежащих к ТСС, т.е.
{ A, B} ∈ Sсд ,
и
обеспечивающих выполнение заданных функций (задач) F СТУ ТСС.
Управляемыми параметрами АС будем полагать параметры (типы) протоколов
управления Пу.p и специального программного обеспечения ℜ у.p и их
распределение между ОУ Аp ⊂ A и УУ Bp ⊂ B в виде так называемых групп
протоколов Гр={Аp,Bp}.
Под информационно-потоковой структурой (ИПС) Sи-п СТУ ТСС будем
понимать характеристики информационных потоков между ОУ А и УУ B,
которые возникают в процессе реализации функций F (в условиях Y с учетом
требований
Q),
в
соответствии
с
алгоритмической
структурой
Sa.
Управляемыми параметрами ИПС будем полагать объемы Wp и интенсивности
Λp, а также допустимые задержки Tp управляющей информации (УИ) между ОУ
Аp и УУ Bp в каждой группе протоколов Гр.
Под маршрутно-адресной структурой (МАС) Sм-а СТУ ТСС будем
понимать
характеристики
протоколов
маршрутизации,
реализующих
распределение информационных потоков, в соответствии с ИПС и учетом
характеристик отдельных участков ТСС, по-разному влияющих на выполнение
требований к показателям качества Q в условиях Y. Управляемыми
параметрами МАС будем полагать адреса Ia.p сетевых элементов и параметры
протоколов маршрутизации Пм.p для каждой группы протоколов Гр.
Под топологической структурой (ТС) Sт СТУ ТСС будем понимать
характеристики размещения основных и вспомогательных УУ на объектах ТСС
и закрепления за ними региональных групп ОУ. Основными УУ будем
называть
центральные
вспомогательными
–
станции
(ЦС)
накопительные
(главные
станции
и
(НС),
резервные),
а
выполняющие
посреднические функции между ЦС и ОУ подчиненных региональных групп.
Управляемыми параметрами ТС будем полагать матрицы указателей Yp
размещения УУ на объектах ТСС и матрицы признаков Xp принадлежности ОУ
к различным региональным группам (управляемым разными УУ) для каждой
группы протоколов Гр.
Обобщенное изображение архитектуры СТУ ТСС в виде упорядоченной
последовательности четырех структур с детализацией управляемых параметров
каждой структуры представлено на рис. 1.
Архитектура СТУ ТСС
{
}
Алгоритмическая структура СТУ ТСС
П у p - протоколы
где: А - совокупность ОУ ТСС; В - совокупность УУ ТСС;
управления СД; ℜ p- типы специального программного обеспечения для СТУ. Г p - группы протоколов (ПГ) ОУ ТСС;
Sа = { A, B} ∈ Sсд , П у p , ℜ p
=
Sи-п
{Wр ,Т о. р , Λо. р }
Гр
Информационно-потоковая структура СТУ ТСС
где: To.р - время обмена информацией управления (ИУ) в ПГ; W р - объем ИУ в ПГ;
Λ - интенсивность обмена ИУ в ПГ; K - количество ПГ ОУ ПТСС;
Kр
о. р
Sм-а = {I p , Пм. р }
S т = { X p , Yp }
р
Маршрутно-адресная структура СТУ ТСС
где:
Kр
I p - заданные адреса элементов СД в ПГ; Пм.р– типы протоколов маршрутизации на СД в ПГ.
Топологическая структура СТУ ТСС
где:
Kр
Xp
– матрица закреплений ОУ р-й ПГ за топологической группой (ТГ) Гg, ;
размещений УУ (НС) р-й ПГ в ТГ Гg,
Yp – матрица
Рис. 1. Состав и управляемые параметры архитектуры системы
технологического управления ТСС
Из приведенного выше описания управляемых параметров каждой из
четырех структур, образующих архитектуру СТУ ТСС, следует, что при их
последовательном
формировании
для
каждой
следующей
структуры
фактически уточняется (сужается и уменьшается) множество допустимых
структур в рамках первоначальных допустимых рациональных структур
{S
рац
a. s
рац
рац
рац
, Sи-п.s , Sм-а.s , S т.s
}.
Это позволяет значительно сократить множество
S
перебираемых вариантов при формировании искомой архитектуры.
Обобщенный алгоритм методики формирования архитектуры СТУ ТСС
G*, позволяющий решить оптимизационную задачу (3), приведен на рис. 2.
9
Начало
Да
1
Нет
Ввод исходных
данных
Нет
10
Ц Ц
2
Определение допустимого
множества рациональных
*
Да
11
;
архитектур СТУ 3
Да
12
4
Формирование варианта
АС СТУ 5
Формирование варианта
ИПС СТУ -
13
Нет
6
Формирование варианта
МАС СТУ -
14
Вывод
результатов
7
Формирование варианта
ТС СТУ Конец
8
Рис. 2. Обобщенный алгоритм формирования архитектуры системы
технологического управления ТСС
Другими
словами,
многокритериальная
задача
(2)
может
быть
декомпозирована и сведена к ряду однокритериальных задач. На каждом этапе
формируются собственные ортогональные критерии. В целом, целевые
функции каждого из этапов связаны условиями необходимости, достаточности,
вложенности и сравнительной независимости. Это позволяет при синтезе
снижать энтропию СТУ от этапа к этапу, с сохранением общей рациональности
системы, на основе координирующей взаимосвязи между решаемыми
подзадачами.
Литература:
1. ГОСТ РВ 5819-112-2007 Объединенная автоматизированная цифровая
система
связи
Вооруженных
Сил
Российской
Федерации.
ОБЩИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ
СВЯЗЬЮ, 2007. – 23 с.
2. ГОСТ РВ 52216-2004. Связь военная. Термины и определения. М.:
Стандарт, 2005. – 11 с.
3. Гребешков А.Ю. Стандарты и технологии управления сетями связи. –
М.: Эко-тренд, 2003. – 288 с.
4. Дымарский Я.С., Крутякова Н.П., Яновский Г.Г. Управление сетями
связи: принципы, протоколы, прикладные задачи / Серия изданий «Связь и
бизнес», М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2003. – 384 с.
5. Василевич Е.В., Одоевский С.М. Учебная информационная система
моделирования телекоммуникационных сетей специального назначения. –
Калининград: РГУ им.И.Канта, 2009. – 48 с.
6. ГОСТ РВ 5819-104-2007 Объединенная автоматизированная цифровая
система
связи
Вооруженных
Сил
Российской
Федерации.
ОБЩИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К СЕТЯМ ДОСТУПА, 2007. – 93 с.
7. Рожнов М.Д., Шерстюк Ю.М. Протокол управления XMLNMP Версия
1.0, ЗАО «ИНФОТЕК», С-Пб, 2010. – 29 с.
8. RFC 2574. User-based Security Model (USM) for version 3 of the Simple
Network Management Protocol (SNMPv3). - 1999.
Статья отправлена: 23.09.2014 г.
© Александров В.А., Жадан О.П., Проценко М.С., Стахеев И.Г.