CC BY
106
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ГЕТЕРОГЕННЫЕ СЕТИ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ СЕТЕВОГО
МОНИТОРИНГА
Олимпиев А.А.,
ОАО «Научно-исследовательский
институт «Рубин»,
ol@mail.ru
Шерстюк Ю.М., д. т. н., доцент, ОАО «Научно-исследовательский институт «Рубин», shum@mail.ru
Ключевые слова:
информационная система, объектно-ориентированный подход, обучающиеся автоматы, конечные автоматы, грамматики.
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены общие тенденции по развитию отечественных автоматизированных систем управления связью и существующие технологии создания систем данного класса. Выделены недостатки традиционных подходов к созданию информационных моделей, являющихся основой для построения информационных систем и заключающихся в чрезмерном росте содержания и структуры модели представления и хранения информации.
Предложена формальная модель объектного представления гетерогенной сети связи, позволяющая оперативно вычислять интегральное состояние сети связи и ее элементов. Сеть связи представлена в виде коллектива объектов, взаимодействующих посредством передачи сообщений. Каждый объект является экземпляром некоторого класса и представлен в виде конечного автомата со сколь угодно сложным поведением. Содержание модели не зависит от применяемых в сети технологий передачи данных и состава оборудования, что делает ее способной к адаптации к эволюционным изменениям в сети связи.
В качестве метода оптимизации сбора данных мониторинга, предназначенных для актуализации состояния объектной модели, выбран подход, в основу которого положена система обучающихся автоматов. Данный подход позволяет достичь высокой оперативности актуализации состояния объектной модели в условиях отсутствия сведений о инфраструктуре сети за счет адаптации к времени отклика системы.
AUTOMATED CONTROL SYSTEMS
us
RESEARCH
Введение
В рамках создания автоматизированных систем управления связью (АСУС) на оперативно-техническом уровне одной из наиболее актуальных задач, подлежащих решению, является задача адекватного информационного отображения управляемой сети связи как объекта мониторинга и управления (ОМУ). Информационная модель, выступающая в качестве компонента системы поддержки принятия решений в контуре управления, должна отображать состав, связи и характеристики элементов ОМУ, максимально соответствующие текущему состоянию ОМУ и его компонентов.
В настоящее время известны подходы к представлению сетей подобной природы (см. например, [1]), однако размерность получаемых представлений крайне высока. Кроме того, статический учет всех элементов сети не целесообразен - он крайне ресурсозатратен, и будет дублировать данные, которые можно получить от средств технологического мониторин-
Препятствием к созданию адекватной модели сети связи является существующая несогласованность понятийных и информационных моделей оперативно-технического и технологического уровней управления, заключающаяся в том, что на технологическом уровне элементы сети связи представлены своими информационными базами управления (Management Information Block - MIB) [2], которые учитывают их специфику в терминах программной и/или аппаратной реализации, а на оперативно-техническом особенности элементов сети связи должны быть «скрыты» от пользователя - сетевой уровень предполагает оперирование понятиями, едиными для однотипного оборудования с разными MIB [3].
Учитывая, что технологический уровень при создании АСУС является объективно заданным и неизменным, проблема, порождаемая указанным противоречием, не может быть решена в рамках "учетной" информационной модели - она должна быть дополнена неким вычислительным формализмом, в качестве которого может выступать объектная модель представления.
Формальная модель объектного
представления сети связи
Суть вычислительного формализма объектного представления современных сетей связи можно определить следующим образом [4]:
1). Центральным понятием модели является понятие объекта - абстрактной сущности, характеризуемой своими параметрами и поведением:
o = <cl, nm, st, {prm}, {mt}>, o e O, где cl - класс, nm - имя, st - состояние, {prm} - множество параметров, {mt} - множество методов, определенных классом cl и отношением наследования в иерархии классов, O - множество всех объектов.
Параметр состояние объекта может принимать значение из фиксированного множества - {"норма", "авария", "предупреждение", ...}.
2). На множестве объектов существуют следующие отношения:
"целое - часть целого" (Risa);
"поставщик - потребитель" (Ruse);
"взаимодействие" (Rcon). Sd = (O, Risa, Rcon, Ruse),
где Sd - отображение множества отношений на множество объектов.
3). Каждый объект является экземпляром некоего класса. Классы образуют иерархию с возможностью наследования параметров и методов.
V o е O 3 cl е CL: o => cl, где CL - множество всех классов.
4). По своей сути классы и соответствующие им объекты могут быть условно разделены на три группы:
"терминаторы" - узлы графового представления сетей связи;
"коннекторы" - ребра графового представления сетей связи;
"агрегаторы" - абстрактные сущности - логическое объединение объектов в группу с возможностью вычисления ее интегрального состояния.
5). Множество методов объекта имеет отображение на входные сообщения.
К числу входных сообщений относятся: создание/удаление объекта; создание/удаление отношений объекта; изменение состояния взаимодействующих объектов; изменение значений параметров объекта (в том числе параметров функционирования, вычисляемых по данным мониторинга).
6). Объект рассматривается как конечный автомат, способный принимать сообщения и на их основании изменять свое состояние и/или порождать сообщения. Правила перехода и порождения сообщений могут быть сколь угодно сложными.
Функционирование автомата можно записать следующим образом:
st (tm) = v (x, st(ti)), {y} = ф (x, st(ti)), где st - состояние автомата; x - входные сообщения, y -выходные сообщения; x,y с S, где S- множество всех возможных сообщений.
7). В качестве компонента поддержки вычислительной среды выступает "менеджер объектов", который осуществляет следующие действия:
создание и удаление объектов;
анализ поступающих сообщений и передача их объектам-адресатам;
формирование сообщений для создания/удаления отношений над объектами;
формирование сообщений с учетом отношений над объектами.
"Менеджер объектов" может быть представлен как автомат с магазинной памятью:
^o (Q чо, ГМ, Гвх, Гвых, G, Ib),
где Гвх, Гвых с S - грамматики входной и выходной ленты, соответственно; ГМ = Г] с Г2, Г] с S, Г2 = {<cl, nm, mt>} - грамматика магазина; Ib с Q - множество конечных состояний автомата, где Q - множество всех состояний автомата.
Отображение G: Q х Гм х Гвх ^ Q х Гм х Гвых, определяет множество правил переходов между состояниями.
8). Поступающие на вход "менеджера объектов" сооб-
WWW.H-ES.RU
HIGH TECH IN EARTH SPACE RESEARCH
43
us
RESEARCH
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
щения могут порождаться как реакция на одно из следующих событий:
изменение состояния объекта;
изменение учетных сведений;
обнаружение существенных событий на уровне сетевых элементов.
9). Актуализация состояния сети осуществляется шлюзом взаимодействия средств технологического и оперативно-технического уровней на основании множества существенных событий, происходящих в среде мониторинга.
Множество существенных событий за промежуток времени Д/ на уровне сетевых элементов можно представить следующим образом [5]:
У(Д) = ДВшв(Ы) и УА(Д), где ДБшв - динамика параметров М1В, УА(Д/) - множество внешних воздействий на сетевые элементы, Д1=/к-/к-1 - отрезок времени между опросами средств технологического мониторинга.
ДВШв(Д0 = 1ДП„№, где т = [1..Ж], N = - множество всех сетевых элементов, г = [1../р], /р - количество классов оборудования, пг - количество экземпляров данного класса.
Д = ехт.Щ, j=[1..N])), 1(])=^](тхп(М]), ф, у, Щ),
где тш(Д/) - минимальное допустимое время опроса >го сетевого элемента, ф - частота опроса сетевого элемента средствами технологического мониторинга, Уj - количество внешних воздействий на j-й сетевой элемент.
Задачу оптимизации Д/ целесообразно решать посредством использования обучающихся автоматов, работу которых можно представить как:
АМ = (Щ С, 2, X, Zo, ДО), где Щ = (^1, м2, ... мп) - вектор памяти, С - матрица штрафов, 2 - оператор случайного управления,X- вектор управления, X = 2(Х-ъ ДХ), X = <Д/, П>, О' =Ф(Пшв), - условия, назначенные системой верхнего уровня или оператором, ДО, = Д^ь ДD(Xг-1), 2о).
На основании У(Д/) шлюз формирует множество сообщений, которые поступают на входную ленту менеджера объектов.
Заключение
Благодаря наличию описанных выше механизмов объектную модель можно образно рассматривать как некую нейронную сеть, в которой внешний раздражитель (учетные сведения, данные мониторинга) приводит к созданию/удалению объектов и/или выполнению затухающего процесса возбуждения нейронов, распространяющегося по информационной модели сети - процесс актуализации состояния информационной модели.
Важным результатом использования описанных механизмов является возможность оперативного получения сведений о состоянии не только отдельной единицы оборудования или линии связи, но и интегральную оценку состояния сети связи в целом.
Литература
1. Гребешков, А. Ю. Стандарты и технологии управления сетями связи [Текст] : Рукопись. - М.: Эко-Трендз, 2003. - 288 с.
2. Шерстюк, Ю. М. Архитектура средств технологического управления телекоммуникациями [Текст] / Ю. М. Шерстюк,
B. Д. Зарипов, М. Д. Рожнов, И. Л. Савельев // Телекоммуникационные технологии. - 2006. - Вып. 2. С. 33-40.
3. Шерстюк, Ю. М. Архитектура и основные направления развития автоматизированной системы управления единой информационно-телекоммуникационной системы [Текст] // Телекоммуникационные технологии. - 2007. - Вып. 3.
C. 5-14.
4. Олимпиев А. А. Унификация представления сетей связи на основе объектного подхода [Текст] / А. А.Олимпиев, М. Д.Рожнов, Ю. М. Шерстюк // V Санкт-Петербургская межрегиональная конференция «Информационная безопасность регионов России-2007 (ИБРР-2007)», Санкт-Петербург, 2325 октября 2007 г.: Труды конференции. Секция: Информационная безопасность телекоммуникационных сетей. - СПб.: СПОИСУ, 2008. С. 60-66.
5. Шерстюк Ю.М. Предложение по решению задачи актуализации состояния гетерогенной телекоммуникационной сети [Текст] / Ю. М. Шерстюк, А. А. Олимпиев // Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ. - 2012. - Вып. 2. С. 5-10.
HETEROGENEOUS COMMUNICATION NETWORKS IN THE NETWORK MONITORING SYSTEM
Olimpiyev A.,
JSC "Rubin" Research Institute, ol@mail.ru
Sherstyuk Y., Doc.Tech.Sci., docent, JSC "Rubin" Research Institute, shum@mail.ru
Astract
In the article are some general trends in the development of network management systems. Considered the traditional approach to the creation of such systems.
A formal model of object representation of a heterogeneous network, which allows quickly calculate the integral state of the communication network and its elements. The communication network is represented as a band machine interacting via messaging.
As an optimization method of data collection for monitoring, intended to update the state of the model is chosen approach, which is based on a system of learning automata. This approach allows us to achieve high efficiency of updating the state of the information model in the
absence of information about the network infrastructure. Keywords: information system, an object-oriented approach, learning automata, finite automata, grammars.
References
1. Grebeshkov, A 2003, 'Standards and technologies of control of communication networks', Moscow, 288 pages.
2. Sherstyuk, Yu 2006, 'Architecture of means of technological telecommunication management', Telecommunication technologies, vol. 2, pp.33-40.
3. Sherstyuk, Yu 2007, ' Architecture and main directions of development of an automated control system of uniform information telecommunication system', Telecommunication technologies, vol. 3, pp. 5-14.
4. Olimpiyev, A 2008, 'Unification of representation of communication networks on the basis of object approach', the V St. Petersburg interregional conference "Information Security of Regions of Russia-2007 (IBRR-2007), pp. 60-66.
5. Sherstyuk, Yu 2012, 'Proposal according to the solution of the task of updating of a status of a heterogeneous telecommunication network', Radiotronics Questions, vol. 2, pp. 5-10.
