CC BY
52
Объектное представление гетерогенных сетей связи в системах сетевого мониторинга
Ключевые слова: информационная система, объектно-ориентированный подход, обучающиеся автоматыы, конечные автоматы, грамматики.
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.
Олимпиев А.А.,
Шерстюк Ю.М.,
дт.н., доцент, ОАО "Научно-исследовательский институт "Рубин"
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 ресурсозагратен, и будет дублировать данные, которые можно получить ог средств технологического мониторинга.
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: о = <cl, nm, si, [prm), о е О, где с/ —
класс, пт - имя, st - состояние, {ргт | - множество параметров, {ml} - множество методов, определенных классом с/ и отношением наследования в иерархии классов, О - 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 = (О. 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.
62
T-Comm #6-2013
V о е О 3 с1 е СХ: о => с/, где С/. - 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 фуппу 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: л/ (/,+/) - у (х, 5/(/,)), {у} = ф (х. */(/,)), где .11 — состояние автомата; х — входные сообщения, у — выходные сообщения; х, у а 5, где 5 — 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: А„ - (£?. Цп. Г м. Г„* С, //,), где Гвх, Г„ых с 5 - грамматики входной и выходной ленты, соответственно; Гм = Г] с Г1, Г|С5, Гт = {<с/, пт. т!>} -грамматика магазина; !ь с. () - множество конечных состояний автомата, где Q - множество всех состояний автомата.
Отображение С: ^ х Гм х Гвч * Гм * Гвых,
определяет множество правил переходов между состояниями.
8. Поступающие на вход "менеджера объектов" сообщения 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 оперативнотехнического 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]: К(Д/) = ДД1/;д(Д/) и УЛ(А1), где АОмв - динамика параметров М1В, УА(&!) - множество внешних воздействий на сетевые элементы, Д/=/*-/*_/ -отрезок времени между опросами средств технологического мониторинга.
ДДм/в(= ХДД„(Д/).где т = [\..Ы], N = £«г -множество всех сетевых элементов, /• = [1..//?], 1р -количество классов оборудования, пг - количество экземпляров данного класса.
Д/ = ехц(0(г(/), у=[1..Лф), г(/)=Ч'/тт(Д/у), фу, Ку, Д</у), где тт(Д/у) — минимальное допустимое время опроса у-го сетевого элемента, ф- частота опроса сетевого элемента средствами технологического мониторинга, V/ - количество внешних воздействий нау-й сетевой элемент.
Задачу оптимизации Д/ целесообразно решать посредством использования обучающихся автоматов, работу которых можно представить как: Л\/ = (IV. С, Е. X, Zo, АО), где IV = (ш/, и-», ... и',,) - вектор памяти, С - матрица штрафов, Е - оператор случайного управления, X - вектор управления, X) = Е(Л’М, ДА'), X = <Д/, 0'>, О' =Ф(Олнд), 2о -условия, назначенные системой верхнего уровня или оператором, ДО, = £2( И7,.,, ДА',.|, АВ(Х,.\), Ео).
На основании К(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
\. Гребешков А.Ю. Стандарты и технологии управления сетями связи. - М.: Эко-Трендз, 2003. - 288 с.
2. Шерстюк Ю.М. Архитектура средств технологического управления телекоммуникациями / Ю.М. Шерстюк, В.Д. Зарипов, М.Д. Рожнов, И.Л. Савельев // Телекоммуникационные технологии, 2006.-Вып. 2. С. 33^*0.
3. Шерстюк Ю.М. Архитектура и основные направления развития автоматизированной системы управления единой информационнотелекоммуникационной системы // Телекоммуникационные технологии, 2007.-Вып. 3. С. 5-14.
4. Ошмпиев А.А. Унификация представления сетей связи на основе объектного подхода / А.А.Олимпиев, М.Д. Рожнов, Ю.М. Шерстюк // V Санкт-Петербургская межрегиональная конференция «Информационная безопасность регионов России-2007 (ИБРР-2007)», Санкт-Петербург, 23-25 октября 2007 г.: Труды конференции. Секция: Информационная безопасность телекоммуникационных сетей. - СПб.: СПОИСУ, 2008. С. 60-66.
5. Шерстюк Ю.М. Предложение по решению задачи акту ализации состояния гетерогенной телекоммуникационной сети / Ю.М. Шерстюк, А.А. Олимпиев // Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ, 2012. - Вып. 2. С. 5-10.
Т-Сотт #6-2013
63
