CC BY
56
Модель представления данных для оптических транспортных сетей с волновым уплотнением
Савандюков И.М., ЦНИИС
При внедрении любого программного комплекса по управлению и мониторингу телекоммуникационных сетей необходимо разрабатывать модель представления данньх сети или, коротко, модель данньх, реализуемую в программном комплексе, для обеспечения требуемого функционала.
Под моделью данных сети понимается набор объектов, правил и ограничений, необходимых при разработке программного комплекса. Модель представления данных сети состоит из множества классов объектов, где под классом понимается совокупность свойств и параметров, характерных для всех экземпляров объектов. Модель данньх представляет собой базу данньх или набор хранимых библиотек, обращение к которым производится в ходе работы программного комплекса.
К преимуществам использования единой модели представления данных можно отнести следующие положения:
— отсутствие зависимости от производителей или других особенностей телекоммуникационного оборудования при разработке программного комплекса;
— использование унифицированных моделей данных различных программных комплексов позволяет значительно сократить затраты на объединение этих комплексов в единую систему мониторинга и управления сетью [1, 2].
При разработке модели представления данных необходимо максимально полно отразить все особенности и свойства сети, для которой создается программный комплекс. Поэтому полная модель представления данных является очень индивидуальной и должна разрабатываться специально для каждого конкретного случая. При этом отметим, что требования к модели представления данных должны быть сформулированы до начала разработки самой модели и, по возможности, не изменяться в ходе ее разработки. Однако, существуют классы объектов, без которых создание модели данных телекоммуникационной сети невозможно. К таким классам относятся: сетевые узлы, соединительные линии, пути данных и тд.
В качестве примера рассмотрим упрощенную схему модели данных (рис. 1), используемую для описания оптической транспортной сети. Представленная модель используется в методе распределения ресурсов в оптических транспортных сетях с волновым уплотнением и поддержкой классов обслуживания, постановка задачи для которого приведена в [3, 4].
При моделировании инфраструктуры оптической пакетной транспортной сети необходимо использовать три класса объектов: класс "сетевой узел", класс "порт" и класс "соединительная линия". Представленный набор классов объектов позволяет полностью описать топологию сети, на которой будет производиться оптимизация распределения ресурсов.
Объекты класса "сетевой узел" представляют собой модель оптического кросс-коммутатора (Optical Cross Connect, OXC) или граничного узла оптической сети (Edge node), и должны содержать информацию как о физических параметрах оборудования, так и сведения, необходимые для управления коммутатором.
Объект класса "порт'1 — это точка терминации соединительных линий и путей. Поскольку этот класс объектов неотъемлемо связан с сетевым узлом, то каждый экземпляр данного класса должен хранить указатель на сетевой узел, к которому он принадлежит. Кроме того каждый экземпляр класса "порт" должен иметь свое собственное имя, уникальное в пределах одного сетевого узла. Самым простым спосо-
Рис. 1. Структурная схема модели данных оптической транспортной сети с волновым уплотнением и поддержкой классов обслуживания
бом именования портов является их последовательная нумерация.
Последний класс объекта, использующегося для описания инфраструктуры сети — класс "соединительная линия". Объекты этого класса содержат информацию о соединениях между портами различных узлов связи. Кроме того, объекты класса "соединительная линия" наилучшим образом подходят для хранения информации, необходимой для вычисления стоимости (веса) маршрута, проходящего через сеть. Например, в качестве атрибутов объекта данного класса могут храниться весовые коэффициенты для трафика различных классов обслуживания.
Класс "соединительная линия" также может использоваться для моделирования оптических линий задержки. Однако, при этом в модель необходимо добавить недостающие атрибуты и свойства (например, время задержки), а также ввести новые правила и ограничения. Например, в модели должно быть предусмотрено использование петель и разрешено включение линий задержки только в случае, если все выходные порты на сетевом узле заняты.
Для описания внутренней структуры соединительных линий используется класс объектов "канал". Любую соединительную линию в оптической транспортной сети можно представить в виде N независимых длин волн, называемых также оптическими каналами. Объекты этого класса должны содержать полную информацию, необходимую для описания длины волны. В частности, объекты класса "канал", должны содержать данные, необходимые при работе алгоритмов выбора длин волн.
Для моделирования логических соединений и путей данных через оптическую транспортную сеть должны использоваться объекты классов "путь" и "элемент пути". Основной задачей класса "путь" является хранение информации о параметрах предоставляемой услуги, т.е. параметры, касающиеся обеспечения качества обслуживания.
Каждый объект класса "элемент пути" должен содержать 2 указателя:
— указатель на путь, к которому относится элемент пути;
— указатель на объект, который является объектом пути.
Для модели, использующейся в методе распределения ресурсов в оптических транспортных сетях с волновым уплотнением и поддержкой классов обслуживания, элементами пути могут являться только объекты классов порт и канал.
Для быстрого поиска и идентификации объектов внутри каждого класса используются идентификаторы объектов. При этом идентификаторы являются самостоятельным атрибутом или параметром.
После определения всех классов объектов, необходимо ввести глобальные ограничения, налагаемые на объекты при работе программного комплекса.
Для оптических транспортных сетей с волновым уплотнением существует два обязательных ограничения, вызванных особенностями технологий, применяемых при создании подобных сетей.
1. Ограничение на непрерывность длины волны: световой путь должен использовать одну и ту же длину волны во всех трактах между передатчиком и приемником, через которые он проходит. На рис. 2 это ограничение выражается в том, что световой путь использует длину волны одного вида на протяжении всего пути от источника до приемника.
2. Ограничение на раздельность длин волн: все световые пути, проходящие через один и тот же тракт должны размещаться на различных длинах волн. На рис. 2 это иллюстрируется в виде того, что через одну соединительную линию проходит два пути, имеющих линии разного вида [5].
В случае если на сети используются преобразователи длин волн, то первое ограничение в модели данных должно быть снято, поскольку на любом сетевом узле возможно преобразование дли-
Рис. 2. Ограничения, налагаемые на модель данных для оптических транспортных сетей с волновым уплотнением
ны волны. В этом случае модель данных оптической сети будет схожа с моделью сети с коммутацией каналов, в которой роль сетевых узлов выполняют телефонные коммутаторы.
Если же на сети используется частичное преобразование длин волн или же преобразователи длин волн располагаются не на всех сетевых узлах, ограничение на непрерывность длины волны должно учитываться. При этом ограничение будет иметь более сложную формулировку по сравнению с приведенным выше.
Кроме описанных обязательных ограничений, на модель данных также могут накладываться дополнительные ограничения. Одно из них может быть связано с необходимостью учета направления передачи информации, что особенно актуально при моделировании кольцевых структур.
Таким образом, для разработки программных комплексов предназначенных для работы на оптических транспортных сетях с волновым уплотнением необходимы шесть классов объектов: сетевой узел, порт, соединительная линия, канал, путь и элемент пути, а также как минимум два обязательных ограничения на непрерывность и раздельность длин волн.
После описания всех классов объектов программного модуля и определения всех ограничений, принимаемых при его работе, можно утверждать, что модель представления данных разработана полностью.
Литература
1. Биберштейн Н, Боуз С, Джонс К, Фиаммант М., Ша Р. Компас в мире сервис-ориентированной архитектуры (SOA): ценность для бизнеса, планирование и план развития предприятий. — М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. — 256 с.
2. Дейт КДж. Введение в системы баз данных. — М.: Вильямс, 2005. — 1327 с.
3. Ефимушкин ВА, Савандюков ИМ. Распределение ресурсов в сетях WDM//Электросвязь. — 2008. — № 1. — С. 45-48.
4. Ефимушкин ВА, Савандюков ИМ. Задачи распределения ресурсов в сетях с волновым уплотнением//Технологии информационного общества: Тезисы докладов московской отраслевой научно-технической конференции. — М.: Инсвязьиздат, 2007. — С. 13-14.
5. Zang К, Jue J.P., Mukhojee B. A Review of Routing and Wavelength Assignment Approaches for Wavelength-Routed Optical WDM Networks // Davs, CA, USA, August 1999. http://citeseer.ist.psu.edu.
