CC BY
68
УДК 004.72
EXPERIENCE IN THE VEHICULAR NETWORKS CONFIGURATION
Vishnyakov Alexey, senior engineer, JSC «Concern «Sozvezdie», [email protected]
The author reviewed the various approaches in the setup of the heterogeneous telecommunications. The variants of manual settings, settings using the table-driven interfaces, settings by using CAD are examined. The process of creating configuration data by using CAD is described. CAD interface is described. Calculation if setting time depending on the setting method is given. The advantages of the usage of CAD for the setting of communication networks are examined.
Keywords: CAD (computer-aided design), network, network topology, cryptorouter, XML (extensible markup language), VANET (vechicular ad-hoc network), NTDL (network topology description language).
ОПЫТ НАСТРОЙКИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ
Вишняков Алексей Владимирович, ведущий инженер ОАО «Концерн «Созвездие», [email protected]
Автор рассмотрел различные подходы в настройке разнородных телекоммуникационных средств. Рассмотрены варианты ручной настройки, настройки с помощью табличных интерфейсов и с применением САПР. Описан процесс создания настроечных данных с помощью САПР. Описан интерфейс САПР. Дан расчет времени настройки в зависимости от способа настройки. Рассмотрены преимущества применения САПР для настройки систем связи.
Ключевые слова: САПР (системы автоматизированного проектирования), вычислительные сети, топология вычислительных сетей, криптомаршрутизатор, МСТС (мобильные сети транспортных средств), язык разметки карты связи NTDL.
Автор работает в сфере настройки систем связи транспортных средств с 2009 года по настоящее время. Автор принимал участие в сдаче, испытаниях систем связи, обучал эксплуатации должностных лиц. За это время были испытаны различные способы настройки, как программного обеспечения, так и телекоммуникационного оборудования. Имеет смысл обобщить этот опыт с учетом развития указанной отрасли.
В зарубежной литературе существует термин VANET (vehicular ad-hoc networks), в отечественной же науке имеет смысл применять аналогичный ему - мобильные сети транспортных средств (МСТС) [1]. Отличием таких сетей от стационарных и традиционных мобильных является то, что каждый объект такой сети является не только потребителем услуг связи, но и провайдером, являясь и точкой доступа для остальных абонентов.
Автор работал в сфере настройки подобных сетей с использованием средств криптомаршрутизации.
Одна из сложностей настройки таких сетей заключается в использовании специфических, низкоскоростных криптомаршрутизаторах (далее КМ), поддерживающих в стабильной работе только статические маршрутные таблицы в специфическом формате, не совместимые со стандартами маршрутизации, принятыми в сети Интернет. Более того, само оборудование КМ является не стандартным - имеется более 16 видов с различными конфигурациями и параметрами (число каналов, режимы шифрования, доступная скорость передачи данных и т.д.), разных производителей и с разными языками настройки.
Настройка заключалась в генерации настроечных данных для программного обеспечения (ARP-таблицы, Ethemet-интерфейсы, таблицы пользователей, настройки ОС Linux и т.д.) и для КМ. Для
настройки программного обеспечения авторами было разработано программное обеспечение ПО «Редактирования и генерации конфигурационных данных (Генератор настроечной информации)»
[2]. Данная программа имела табличный интерфейс и позволяла вводить данные в режиме текстового ввода (см.рис.1). Причем настройки, создаваемые с помощью данного средства, предназначались только для настройки программного обеспечения телекоммуникаций. Настройки же для КМ составлялись вручную, на языке, специфичном для каждого из КМ.
■ -И | Генератор НД • □ X
Загрузить
Сохранить
Генерация
Нарезка
Добавить
Удалить
Вырезать
П.г:г.«.,ть
Очистить!
Выход
Дерево элементов Проверено КОДДЛ Наименование ДЛ Тип РС
сод ТЛК-Сервер исправьте проверено 4031 Хоз.ч. Эверест
; ТЛК-Сервер проверено 4021 Нач. связи Эверест
■ТЛК-Сервер проверено 4011 Нач. испытаний Эверест
Й ТЛК-Сервер исправьте 3500011 Спец. группа Эверест
ІГ- |исправьте 3500014 Нач. спец. группы ||Ле1
■ ТЛК-Клиент проверено 3500012 Стар. пом. 1гЛе1
В ТЛК-Сервер проверено 4500013 Вторая группа Эверест
! ТЛК-Клиент проверено 4500015 Нач. |Ще1
■ТЛК-клиент проверено 4500014 Зам. н. 1те1
ТЛК-Сервер исправьте
<1 1 ¿¿¿¿¿¿¿¿А ШйЖкй ±
Поиск:
В буфере:
Рабочее место 1
| Наименование АРМ -• | Найти
Проверка
О - код
- наименование ПТК - тип
- код
- наименование АПД - тип
- алгоритм стыка
- скорость стыка
- порт
- номер места Адрес СОД: Протокол:
1Р В СОД:
ГО КУФ Тип РС:
Тип ПО:
1Р В ЛВС:
АРМ - код
- наименование ДЛ - код
- наименование
2341
¡Серверная группа | Передвиж. серверная | ]234135 |Сервная #3 Кабельный модем
100
/devmyso
31
132.168.12.12
НК
192:168:15.180
1п1е1
192.168.15.21
44-33-1
Рабочее место 1
3500014
Нач. спец. группы
Рис. 1. ПО редактирования и генерации конфигурационных данных
В связи с тем, что процедура создания настроек для комплектов подобных устройств была довольно трудоемка, было принято решение разработать программное обеспечение, позволяющего со-
здавать топологию проектируемой сети, состоящей из КМ и линий связи между ними) в графическом виде (по аналогии с графическим редактором Microsoft Visio), в виде визуальной схемы (карты) связи, а на основе разработанной схемы генерировать настроечные данные для каждого из типов КМ автоматизировано.
Отметим, что ручная разработка не производительна, требует больше временных затрат и денежного обеспечения на оплату труда и командировочные расходы. Потому создание графической САПР как следующий шаг после внедрения табличного решения был ожидаемым и оправданным. Правильно поставленный процесс настройки позволяет ускорить процесс создания настроечных данных, что приводит и к экономии денег, и к экономии времени.
Стоит только отметить, что настройка с участием человека подходит не для всех случаев. Для ряда случаев возможно использование динамической маршрутизация, в этих случаях средства настройки должны быть не автоматизированными, а автоматически, с помощью алгоритмов маршрутизации и DNS [3]. Автоматизировать можно только то, что не подлежит автоматизации и решается только тяжелыми ручными методами. Там где возможно добиться автоматического функционирования - необходимо создание автоматических методов самонастройки.
Для замены ПО «Редактирования и генерации конфигурационных данных» был создан комплекс программ, в основу которого была положено разработанное Кручининым С.В., Зотовым С.В и Кузнецовым А.М. «Графическое ядро визуализации и анализа инженерных схем» [4]. Данная разработка позволяла создавать приложения графического проектирования с интерфейсом, схожим с интерфейсом известной программы Microsoft Visio.
Разработанная на основе графического ядра визуализации и анализа инженерных схем САПР позволила обеспечить визуальное редактирование схемы сети. Интерфейсная часть данной САПР представляла собой редактор, схожий с Microsoft Visio. Архитектура САПР описана вместе с соавторами в статье «К вопросу выбора между специализированностью и универсальностью в проектировании САПР (на примере САПР систем связи)» [5]. Подобное решение было подсказано тем, что перед настройкой инженеры ОАО «Концерн «Созвездие» разрабатывали схемы связи именно в Microsoft Visio. Сама схема представляет граф, соединяющий несколько разнородных КМ. Каждый КМ мыслился как блок, имеющий несколько каналов (в зависимости от модели, сами каналы могли объединяться в многоточки.
Так как количество КМ велико, появляются новые, несовместимые виды было предложено разделить процесс создания настроечных данных для КМ на два этапа - создание визуальной схемы и генерация данных для КМ. Редактор предложено сделать универсальным - в виде простого редактора, позволяющих создавать объекты, для которых можно создать набор свойств и их значений. При появлении нового КМ создается новый объект, для которого задаются свойства. Объект сохраняется как шаблон, который может быть вставлен в разрабатываемую схему. Сами же генераторы пишутся отдельно для каждого нового типа КМ.
В результате уменьшается стоимость поддержки. Перекомпилировать редактор в случае создания нового КМ (дополнительно к созданию генератора настроечных данных для КМ) может высококвалифицированный специалист со знанием языков программирования и образованием не ниже высшего.
Создать шаблон в редакторе для нового КМ может работник со средним или средне-специальным образованием, владеющий навыками работы в Microsoft Visio. Помимо этого каждый генератор может быть написан на скриптовом языке, а не быть интегрированным в C++ код редактора. Появляется большой выбор языка для написания - bash, perl, python.
Остановимся теперь на порядке работы в редакторе.
Вид основного экрана диктуется практической необходимостью рисования схем, потому является общим для всего класса редакторов визуальных схем (см. рисунок 2). Самая большая область окна представляет собой область редактирования схемы. Для нее доступен элемент управления масштабом, который позволяет выбрать как увеличенный (больше 100%), так и уменьшенный масштаб просмотра.
Доступны кнопки управления «Создать новую схему», «Загрузить схему», «Сохранить открытую схему», «Копировать схему в файл», «Загрузить схему из файла», «Печатать», поле редактирования и две вкладки - «Новые» и «Шаблоны». Функция «копировать схему в файл» позволяла многократно использовать разработанный фрагмент схемы или устройства как шаблон. Функция «копировать схему из файла» позволяла вставлять готовые элементы как шаблоны, по аналогии с ПО MS Visio.
В «обозревателе шаблонов» доступны шаблоны схем связи и шаблоны ПТК. На рис. 2 показано создание сети из двух шаблонов («сеть 1» и «сеть 2), которые, в свою очередь, созданы из шаблонов ПТК и сохранены также как шаблоны. После загрузки в схему шаблонов, выводы сетей связи шаблонов соединяются линиями связи. Совокупность линий связи формирует топологию сети.
Для каждого из элементов ПТК, отображенных на схеме доступно поле свойств. Доступны возможности завдеплять за ПТК должностных лиц, задавать наименование ПТК, телекоммуникационный адрес получателя, ГР-сеть АВСКУ (аппаратуры внутренней связи, коммутации и управления). Затем для устройства задаются наборы свойств.
новая схема ^
Фэйп Прэекв Инструменту о & н ■fe в» Показ-атьПТК Добавить ГТПС Добавить Метку №0%
Рис.2. Создание схемы связи из шаблонов.
После создания схему можно сохранить как шаблон, если создавался типовой фрагмент схемы, либо сохранить как схему и экспортировать в xml файл, и на его основе сгенерировать настроечный файл с помощью соответствующего генератора. На основе формата xml был разработан язык network topology description language (NTDL) и описан в статье «Язык описания топологии вычислительных сетей NTDL» [6].
Таким образом, редактор позволил существенно ускорить работу пользователей, благодаря тому, что визуальная система предоставляет возможности для автоматизации ряда рутинных операций.
Основными чертами предложенного подхода являются:
1) Узнаваемый, интуитивно-понятный Ушо-подобный интерфейс.
2) Разделение алгоритма создания схем на два этапа: собственно подготовка схемы пользователем в редакторе и генерация. Это позволяет универсализировать сам графический редактор, потому что его модификация является более сложной (из-за сложности объектно-ориентированной структуры ПО), чем написание консольных генераторов настроечных данных.
3) Создание шаблонов и возможность их повторного применения, «конвейерный подход».
Теперь сравним описанные выше способы настройки.
Так, для рассматриваемого в статье случая, ручная настройка двух единиц аппаратуры для работы друг на друга окажется быстрее, чем настройка их же с помощью описанного программного обеспечения в силу того, что в указанном случае маршрутные таблицы крайне малы и будут включать в себя только адрес каждого из абонентов в каждом КМ.
Если же для настройки аппаратуры воспользоваться указанным программным обеспечением, то необходимо будет составить схему в системе автоматизированного проектирования, сформировать настроечную информацию и автоматизировано ввести ее в каждый экземпляр аппаратуры.
Однако если компьютерная сеть будет состоять из 10 комплектов аппаратуры, то процесс формирования настроечной ин-
формации многократно усложнится в силу того, что настраивать придется уже 10 единиц аппаратуры. При этом стоит отметить, что даже для такой небольшой схемы настройщику необходимо будет спроектировать сеть вручную, разработать адресацию и только после этого начать настройку каждого комплекта аппаратуры.
Если рассмотреть простейший вариант, когда сеть полносвязна, то маршрутные таблицы в каждой единице аппаратуры увеличатся в 10 раз, по сравнению со схемой из 2 абонентов. Ввод такой длинной маршрутно-адресной информации (далее МАИ) вручную занимает много времени и сил. К тому же многократно возрастает возможность совершения ошибок.
То есть для компьютерной сети из 10 компьютеров, работающих через КМ расчет времени будет для ручной настройки будет выглядеть так: 10 минут - на разработку адресации данной сети + 10 минут на ручную настройку каждого КМ =110 минут.
При этом автоматизированная настройка аппаратуры для такой же сети займет 10 минут - проектирование сети в системе автоматизированного проектирования + 2 минуты на автоматизированную настройку каждого КМ = 30 минут. Но, если провести замер времени в реальных условиях, то разница будет значительно больше - это связано с особенностью ручной настройки таких больших объемов МАИ и неизбежными ошибками.
В случае же реальной сети из примерно 40 абонентов с разнесенными каналами и абонентами, разными КМ и разной ключевой информацией разница увеличится многократно и составит, по экспериментальным замерам 2-3 суток на настройку данной сети вручную 1 человеком, и 3 - 4 часа времени на автоматизированную настройку 1 человеком.
Использование разработанных шаблонов позволяет вместо уникальной для каждого случая настройки применять схожую с конвейерным принципом производства сборку настроечных схем из подготовленных ранее шаблонов, что превращает процесс в стандартизированный.
Литература
1. Кручинин С.В. К вопросу о терминологии в области мобильных сетей транспортных средств // Теория и техника радиосвязи, №1/2011. - С.117-120
2. Кручинин С.В., Зотов С.В. и др. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Генератор настроечной информации» №2007613777, 2007 г.
3. Кручинин С.В. Особенности построения системы доменных имен (DNS) в мобильных Ad Нос сетях // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. журнал №2/2011. - С. 79-83
4. Кручинин С.В., Кузнецов А.М., Зотов С.В. Графическое ядро визуализации и анализа инженерных схем. // Свидетельство о государственной регистрации программа для ЭВМ №2011618938 от 27.09.2011. - Москва. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
5. Кручинин С.В., Зотов С.В., Вишняков A.B. К вопросу выбора между специализированностью и универсальностью в проектировании САПР (на примере САПР систем связи) // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2012. Т. 4. № 13. С. 177-180.
6. Вишняков Â.B., Кручинин С.В., Кручинина М.Ю. Язык описания топологии вычислительных сетей NTDL // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2012. №15. С. 126-129.
