CC BY
155
21 декабря 2011 r. 16:50
"Инфокоммуниканионно-упровленческие сети. Расчет и оптимизация систем связи"
Эволюция технологий интеграции информационных систем
Рассматриваются принципы интеграции информационных систем разных производителей, этапы развития технологий интеграции, а также преимущества и недостатки некоторых из них. Проблема актуальна, поскольку компании-операторы связи стремятся оптимизировать свою операционную деятельность путем построения эффективной комплексной системы ОБЭ/ВЗБ.
Тёмкина Т.А.,
Ведущий инженер НЦ "Гармонизация услуг связи" ФГУП ЦНИИС, ttletterbox@mail.ru
Введение
Сегодня, в условиях жесткой конкуренции на телекоммуникационном рынке, ключевая задача операторов связи - оптимизация деятельности по оказанию услуг связи путем внедрения информационных систем управления OSS/BSS.
Максимальный положительный эффект достигается при построении комплексного решения, в котором тесно интегрированы различные модули OSS/BSS. Преимущества интеграции проявляются в снижении совокупной стоимости владения информационными системами и уменьшении затрат на их эксплуатацию.
Однако на сегодняшний день ни один производитель технических решений не может предложить оператору связи весь комплекс необходимых информационных систем OSS/BSS. В связи с этим перед оператором стоит задача обеспечения интеграции систем различных производителей, которая требует детальной проработки области задач, на решение которых направлен каждый из интегрируемых модулей. Рассмотрим эволюцию технологий интеграции информационных систем и направления их дальнейшего развития.
Системы управления сетью связи. Вопрос интеграции оборудования различных производителей возникал и раньше - при внедрении систем управления сетью связи, которые на сегодняшний день входят в состав комплексного решения OSS/BSS наравне с другими компонентами, однако, являются предшественниками систем поддержки операционной деятельности.
Для решения задачи интеграции сетевого оборудования при формировании системы управления сетью в 1982 г. МСЭ-Т был запущен проект OSI (Open Systems Interconnect), в результате которого была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (МВОС). Данная модель описывает универсальную логику информационного обмена между взаимодействующим оборудованием, а значит, обеспечивает возможность сопряжения сетевого оборудования различных производителей.
В 1988 году МСЭ-Т предпринял попытку задать единые принципы управления сетями связи, предложив модель сети управления электросвязью TMN (Telecommunications Management Network). Был выпущен ряд рекомендаций серии М.3000, регламентирующий
принципы планирования, построения, функционирования и технического обслуживания сети ТМЫ.
Одним из главных аспектов ТМЫ является ее логическая архитектура, которая отражает иерархию ответственности за выполнение административных задач, рисунок 1. Каждый уровень имеет свою информационную модель и алгоритм взаимодействия с соседними уровнями.
Рис. 11. Логическая архитектура TMN
Непосредственно использовать модель ТМЫ для управления сетью в полной мере не удалось из-за сложности структуры стандартов и многочисленных вариантов их интерпретации, однако на ее основе были разработаны другие стандарты на технологии интеграции, как будет показано далее.
Информационные системы. Что же такое интеграция в отношении информационных систем? Для обеспечения их функционирования как единого целого, необходимо обеспечить их интеграцию, как на техническом, так и на семантическом уровне.
Семантическая интеграция требует от информационных систем использования единообразного набора символов и одинаковой их интерпретации. Техническая интеграция решает проблемы взаимодействия, возникающие из-за того, что информационные системы построены на различных платформах, выполняются в различных операционных системах, написаны на разных языках программирования, используют разные системы управления данными.
151
Для обеспечения семантической интеграции на практике часто ограничиваются обеспечением ясного и полного семантического отображения между словарями интегрируемых систем. Однако полноценная семантическая интеграция требует согласования информационных моделей, используемых в информационных системах.
Информационная модель для целей управления -организованная по определенным правилам совокупность информации, описывающей существенные для рассматриваемой задачи данные об объекте управления (параметры объектов, связи между ними, динамика их изменения, параметры внешней и внутренней среды). В общем случае под информационной моделью понимают совокупность взаимосвязанных описаний понятий о предмете изучения на основе применения символьных систем При этом в модели отражаются качественные и количественные свойства объектов, составляющих предметную область, а также логические, функциональные, пространственные и временные отношения между ними. Информационные модели являются важнейшей составляющей современных систем управления и технологий интеграции.
Преимуществами использования единой
информационной модели для управления компанией связи являются:
— единый формат сбора и обмена данными;
- существенное упрощение задачи интеграции различных модулей информационных систем;
возможность ведения единой базы данных для всех бизнес-процессов позволяет передавать контроль над бизнес-процессом от одного модуля к другому, что обеспечивает его целостность и сквозное выполнение;
обеспечение условий для внедрения и ведения корпоративных каталогов продуктов, услуг и ресурсов.
Однако согласование информационных моделей
информационных систем различных производителей
затрудняется тем обстоятельством, что информационная модель является, как правило, одной из наиболее закрытых составляющих любой информационной
системы. В этой связи трудно переоценить роль
стандартизированной информационной модели для отрасли связи.
Одним из первых примеров применения информационного моделирования для разработки систем управления в телекоммуникационной компании является модель CIM (Common Information Model), определяющая правила представления являющихся предметом
управления элементов инфраструктуры в виде объектов и отношений между ними. Данная модель была разработана в рамках WBEM (Web-Based Enterprise Management) - совместного проекта, запущенного во второй половине 1990-х гг. компаниями Microsoft, Cisco, Compaq Computer, BMC Softwire и Intel и направленного на разработку стандартов в области унифицированного управления распределенными сетевыми, системными и программными ресурсами.
Информационная модель CIM стала базой для разработки информационной модели SID - единой специализированной информационной модели для отрасли телекоммуникаций, предложенной TMForum и
частично принятой МСЭ-Т. SID содержит определение и описание элементов и структур данных, задействованных в бизнес-процессах телекоммуникационной компании и совместно используемых различными информационными системами.
Техническая интеграция между распределенными информационными системами OSS/BSS может быть организована двумя способами:
путем выгрузки, преобразования и загрузки данных уже в другую систему;
путем организации автоматизированных интерфейсов между системами.
Выгрузка/загрузка данных применяется для единовременного или периодического переноса информации из одной системы в другую. Данный способ, простой как в реализации, так и в управлении, удобен на этапе ввода системы в эксплуатацию, но все еще используется для интеграции систем и в процессе их нормального функционирования, например, для взаимодействия с унаследованными системами.
Организация автоматизированных интерфейсов между системами может обеспечить их взаимодействие в режиме реального времени или близком к нему. Существуют два подхода для реализации этого способа технической интеграции:
— удаленный вызов (Invocation);
— обмен сообщениями (Massage-Oriented Middlewire, MOM).
Первый подход - удаленный вызов (клиент-сервер)
- используется, когда одной системе необходима некоторая функция (сервис), реализованная в другой системе. Реализующая функцию система (сервер) определяет, каким образом должен производиться вызов, инициирующий востребованную функцию. С точки зрения системы, производящей удаленный вызов (клиента), вызов на сервер отличается от вызова внутренней функции лишь тем, что он должен быть совершен с использованием открытого программного интерфейса (API).
Второй подход - обмен сообщениями (МОМ) -обеспечивает слабое связывание модулей распределенной системы OSS, позволяя ИМ обмениваться сообщениями в асинхронном режиме. Слабое связывание достигается путем использования промежуточного компонента - шины сообщений, или так называемой очереди: приложение, желающее передать информацию, помещает в очередь сообщение, откуда его могут считать другие информационные системы. Благодаря наличию очереди отправитель сообщения не обязан знать его получателей, в отличие от технологий удаленного вызова, большинство из которых обеспечивает жесткое связывание компонентов. В силу асинхронной природы обмена сообщениями технология МОМ хуже подходит для систем, взаимодействующих в режиме "запрос-ответ". Ее достоинствами является обеспечение слабого связывания компонентов, а также возможность хранения, маршрутизации и преобразования сообщений в процессе доставки.
Разновидностью МОМ является технология публикации/подписки (Publish/Subscribe, pub/sub).
152
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Здесь система, желающая передать информацию, размещает ее в форме сообщения или события на общей шине, доступ к которой открыт для всех систем, как для публикации, так и для считывания. Системы становятся подписчиками шины и регистрируются для получения сообщений того или иного класса.
Эволюция подходов к интеграции. Первоначально единственным способом взаимодействия систем был простой в реализации, но характеризующийся минимальной гибкостью принцип "точка-точка".
С ростом числа информационных систем от различных производителей осуществлять интеграцию между каждой парой из них стало невыгодно. Для решения этой проблемы был предложен принцип интеграции приложений в масштабе предприятия EAI (Enterprise Application Integration). Принцип включил в себя ряд технологий, основная задача которых -вовлечь несколько приложений, используемых в одной организации, в единый процесс и осуществлять преобразование форматов данных между ними.
Новой ступенью стала сервисно-ориентированная интеграция (SOI, Service Oriented Integration), рисунок 2, при реализации которой информационные системы представляют свою функциональность в виде сервисов, к которым можно обращаться стандартизированным способом. Сервисный подход отличается тем, что между взаимодействующими информационными системами нет навсегда установленной жесткой связи, она заменяется легко модифицируемой слабой связностью компонентов. Слабая связь между системами предполагает возможность ее трансформации в процессе функционирования систем.
9999
(ервнская шина I
Рис. 12. Развитие технологий интеграции
На базе принципа EAI был разработан ряд технологий интеграции информационных систем. Из них наибольшую известность получили такие технологии, как Java RMI, CORBA, DCOM, а также технологии совместного использования данных. При использовании последних информационные системы могут разрешать друг другу прямой доступ к своим базам данных с использованием таких технологий как ODBC (Open Database Connectivity), JDBC (Java Database Connectivity), ADO (ActiveX Data Objects) и ADO.NET, или встроенных протоколов доступа к СУБД например, Net8 в Oracle.
В технологиях Java RMI, CORBA и DCOM реализован принцип удаленного вызова для обеспечения технической интеграции Эти технологии используются при компонентном подходе к созданию распределенных систем где компонент представляет собой выделенную структурную единицу, обладающую четко определенным интерфейсом, который полностью описывает ее поведение вовне и зависимость от
окружения. Компонент может быть включен в состав некоторой системы независимо от других ее компонентов.
Технология Java RMI (Remote Method Invocation, вызов удаленного метода), разработанная компанией JavaSoft, позволяет достаточно просто и быстро организовать взаимодействие распределенных объектов в среде Java. Основной целью разработчиков данной технологии было обеспечение возможности создания на языке Java распределенных приложений, используя те же синтаксис и семантику, что и при разработке локальных приложений. Поддержка только одного язька программирования, с одной стороны, позволяет JavaRMI использовать преимущества этого языка и оптимизировать процесс взаимодействия с удаленными объектами исходя из его особенностей. Однако, с другой стороны, это обстоятельство делает невозможным взаимодействие при помощи технологии JavaRMI с объектами, реализовонньми на других языках программирования, и делает данную технологию малопригодной для построения масштабных корпоративных информационных систем.
Технология CORBA (Common Object Request Broker Architecture, общая архитектура брокера объектных запросов) разработана консорциумом OMG (Objed Management Group) с целью обеспечения интеграции сетевых приложений и преодоления проблем межоперационной совместимости. Ядро любой распределенной системы на базе технологии CORBA образует брокер объектных запросов ORB (Object Request Broker), отвечающий за поддержание связи между объектами и их клиентами, скрывая проблемы, связанные с распределением и разнородностью системы.
К главным достоинствам технологии CORBA относят межъязыковую и межплатформенную совместимость, возможность динамического вызова и динамического обнаружения объектов, большие возможности масштабирования. Однако технология не лишена недостатков и ограничений. В частности, компоненты, взаимодействующие через ORB, должны быть жестко связаны друг с другом: в одной системе должен
поддерживаться набор ссылок на объекты другой системы, что трудно обеспечить для разнородных распределенных систем OSS/BSS.
Технология DCOM (Distributed Component Object Model, Distributed COM) - технология взаимодействия распределенных программных компонентов, разработанная корпорацией Microsoft. Данная технология базируется на модели объектов COM (Component Object Model), лежащей в основе различных версий операционной системы Microsoft Windows. Целью создания модели СОМ была поддержка разработки компонентов, которые могли бы динамически активизироваться и взаимодействовать друг с другом. Технология DCOM обеспечила возможность работать с компонентами, размещенными на других компьютерах.
Помимо рассмотренных технологий принцип удаленного вызова также лежит в основе технологии веб-сервисов, которая обеспечивает сервисно-ориентированную интеграцию. Веб-сервис можно определить как автономный стандартизированный программный компонент с описанными на языке XML внешними интерфейсами.
Технология веб-сервисов базируется на наборе открытых стандартов: HTTP (транспорт), SOAP (обмен сообщениями), WSDL (описание интерфейсов) и UDDI
153
(публикация и поиск сервисов). Назначение технологии веб-сервисов состоит в обеспечении доступа к функциям прикладных систем через сеть вне зависимости от используемой платформы. Упрощенно принцип роботы технологии веб-сервисов показан на рис. 3.
Реестр (брокер сервисов)
Публикация сервиса
Поиск сервиса
11ос гавщик сервиса
’ Взаимодействие -
І Іотребіггель сервиса
Рис. 13. Принцип
использования
веб-
сервисов
В сервисно-ориентированной среде обеспечивается возможность описания веб-сервиса (включая интерфейс и механизм вызова) и его публикации (то есть сделать информацию о сервисе доступной потенциальным пользователям). Поставщик сервиса (приложение, предоставляющее некоторый сервис) публикует сервис, размещая информацию о нем в специальном реестре. Потребитель сервиса (приложение, которому необходима функциональность данного сервиса) обращается к реестру с запросом об интересующем его сервисе (функциональности) и, получив необходимую информацию, вызывает сервис непосредственно у поставщика.
Благодаря использованию стандартных протоколов данная технология может применяться для организации взаимодействия через Интернет, тогда как использование для этих целей технологий Java RMI, CORBA или DCOM затруднено из-за наличия межсетевых экранов. Помимо этого в технологии веб-сервисов обеспечивается слабое связывание компонентов, что делоет возможным ее использование для построения масштабных гетерогенных систем. Кроме того, благодаря применению языка XML достигается простота разработки и отладки веб-сервисов, а также межплатформенность.
С другой стороны, из-за применения текстовых сообщений XML технология веб-сервисов порождает больший объем сетевого трафика и уступает в производительности таким технологиям интеграции, как, JavaRMI, CORBA и DCOM.
Основные характеристики технологий Java RMI, CORBA DCOM и веб-сервисов приведены в табл. 1.
Веб-сервисы не являются единственно возможной технологией обеспечения сервисно-ориентированная интеграция информационных систем.
Еще одна важная технология - сервисная интеграционная шина предприятия (ESB, Enterprise Service Bus). Сервисная шина - гибкая коммуникационная инфраструктура для интеграции приложений и сервисов, обеспечивающая единую среду для поиска сервисов, их вызова и позволяющая приложениям передавать данные и уведомления о различных событиях. Сервисная шина также должна обеспечивать безопасность, в том числе защиту и конфиденциальность данных, их отслеживаемое^, невозможность отказа от авторства и г д. При реализации
501 на основе шины ЕБВ уменьшается число, объем и сложность интерфейсов между приложениями и сервисами.
Таблица 1 Сравнение технологий интеграции на основе удаленного вызова
^''Ч«Д£ЮЛОГИЯ Порам ет}^*^ Java RMI CORBA DCOM Веб- сервисы
Организация по развитию и поддержке технологии Sun Microsystems OMG Microsoft W3C
Год разработки 1997 1993 1996 2002
Транспортный протокол JRMP (Java Remote Method Protocol) GIOP (General Inter- ORB Protocol) ORPC (Object RPC) НИР
Описоние интерфейсов Java- интерфейсы серверных объектов CORBA IDL Microsoft IDL WSDL
Удаленный вызов Ссылки на удаленные объекты Ссылки на удаленные объекты Указатели на серверные объекты Сообщения SO ААР
11ривязка данных Ьазовые типы, сериализованные объекты CORBA IDl (базовые типы и струк-туры| Microsoft IDL Схема XML (позво- ляет задавать типы данных)
Совместимые языки программирования Java Любой (с правилами отображения CORBA IDL) Многие распространенные языки (C++, Java, Visual Basic и т.д.) Любой (с паролем XML и составлением сообщений SOAP)
Другим средством обеспечения сервисноориентированной интеграции является внедрение систем управления бизнес-процессами BPMS (Business Process Management System). Данные системы предназначены для поддержки полного жизненного цикла модели бизнес-процессов от разработки до внедрения и анализа эффективности, а также для интеграции информационных систем в рамках реализуемых бизнес-процессов путем задания правил, согласно которым системы должны передавать друг друту информацию и управление. Системы BPMS дают возможность непосредственно и немедленно реализовывать бизнес-процессы в соответствии с формальной моделью, построенной с использованием средств автоматизированного графического проектирования бизнес-процессов, поддерживаемых в системах. Функции, выполняемые в системах BPMS, соответствуют уровню управления бизнесом рассмотренной выше модели управления сетью TMN.
В настоящее время стандартизацией сервисноориентированного подхода занимается TMForum в рамках проекта NGOSS и, в частности, при разработке технологически нейтральной архитектуры TNA. В соответствии с TNA единицей внедрения является "компонент1* - элемент архитектуры, предоставляющий
154
один или несколько сервисов. Интерфейсы каждого компонента обеспечивают доступ к его данным и операциям.
Взаимодействие между компонентами системы, согласно концепции TNA, осуществляется посредством общей коммуникационной среды (CCV, Common Communication Vehicle), которая представляет собой обобщенную шину сообщений, не привязанную к конкретной технологии реализации, и обеспечивает передачу информации между прикладными объектами.
Заключение
Подводя итог, подчеркнем, что к архитектуре системы OSS/BSS предъявляются такие требования, как модульность (модули должны иметь четко определенные интерфейсы и быть легкозаменяемыми), минимизация функциональной избыточности и точное определение информационных сущностей, а также владельцев данных. Интеграционная инфраструктура должна обеспечивать обмен данными между системами, преобразование сообщений,
маршрутизацию работ и автоматизацию бизнес-процессов. При передаче данных от приложения к
приложению должна быть обеспечена полнота и целостность информации.
Большинство современных интеграционных платформ одновременно поддерживает целый набор различных технологий интеграции, относящихся как к удаленному вызову, так и к обмену сообщениями. Что касается интеграционной инфраструктуры, то в среде разработчиков OSS/BSS прослеживается тенденция к слабому связыванию компонентов и использованию SOA, а также к использованию принципа управления бизнес-процессами как основы для интеграции приложений.
Литература
1. Самуйлов К.Е. Бизнес-процессы и информационные технологии в управлении телекоммуникационными компаниями / Самуйлов К.Е., Чукарин А.В., Яркина Н.В. - М.: Альпина Бизнес Букс, 2009. - 442 с.
2. Гребешков А.Ю. Управление сетями электросвязи по стандарту TMN. - М: Радио и связь, 2004. - 156с.
155
