CC BY
21
УДК 004.72
REALISATION OF MULTIGRAPH MATHEMATICAL MODEL
OF VANET
Kuznetsov Alexey Mikhailovich, software developer, "Softline" Ltd., e-mail: dj_stormy@mail.ru
Abstract. The article discusses the development of the object model of telecommunication network editor. Author suggests an improvement for telecommunication schemes editor. We present the implementation of a mathematical model multigraph telecommunications network and the transition to its use.
Key words: graph, set, multigraph, editor, CADD, object model, OSI/ISO.
РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МУЛЬТИГРАФА МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ
Кузнецов Алексей Михайлович, разработчик ПО, ООО «Софтлайн», e-mail: dj_stormy@mail.ru
Аннотация. В статье обсуждается развитие объектной модели редактора телекоммуникационных сетей. Предложены улучшения для редактора телекоммуникационных схем. Представлены реализация математической модели мультиграфа телекоммуникационной сети и переход к ее использованию.
Ключевые слова: граф, множество, мультиграф, редактор, САПР, объектная модель, OSI/ISO.
Мобильные сети транспортных средств (МСТС, в зарубежной литературе VANET) требуют соответствующих подходов в проектировании и обслуживании [1,2]. Зарекомендовавшим способом начальной настройки является графическое планирование. Разработанные модели позволяют выполнять такое планирование наиболее удобным для оператора образом[3]. На основе разработанных моделей была разработана библиотека, позволяющая осуществлять графическое отображение информации.
Основным средством создания комплекта настроечных данных для программного и аппаратного обеспечения телекоммуникационных сетей в мобильных сетях транспортных средств является редактор.
Редактор предоставляет:
1. Возможность создания функциональных схем.
Обеспечить классификацию, поддержку и описание разнообразных типов, используемых в МСТС устройств, входящих в состав телекоммуникационной сети транспортного средства. Такие схемы могут использоваться как в качестве шаблонов проектирования топологии сети, так и для контроля (визуального) уже действующей сети в соответствующем программном обеспечении. Для возможности перехода соединений из транспортного средства к другому транспортному средству (стыкование внутренней и внешней по отношению телекоммуникационных сетей) необходимо реализовать возможность добавления псевдоустройства «линейный щит».
2. Возможность создания слоев и вложенных слоев.
Практика показывает, что схемы с несколькими сотнями транспортных средств не читаемы из-за изображения большого числа объектов на одном слое. Поэтому предлагается реализовать возможность в шаблоне группы транспортных средств свободных коннекторов, либо псевдоустройств, наподобие «линейного щита», для трансляции коннектора на внешний слой. Также полезной будет возможность копировать содержимое из слоя в слой, выделять содержимое блока в отдельный слой.
3. Создать возможность подписей и графических изображений (тип передаваемой информации) на линиях связи
Для дальнейшего развития программного обеспечения в соответствие с вышеописанными потребностями следует использовать математическую модель описываемых сетей и новую объектную модель. Были предложены некоторые начальные данные, позволяющие обрисовать математическую модель мультиграфа телекоммуникационной сети [5-7].
Имеем множество телекоммуникационных устройств К и множество связей между ними N. Такая схема телекоммуникационной сети является графом К'={К, N1, где К - совокупность телекоммуникационных устройств, N - совокупность связей между парами устройств (К],Кг). Мы рассматриваем дуплексную связь между телекоммуникационными устройствами, потому граф К' является неориентированным.
То же самое верно и для транспортных средств, которые связаны телекоммуникационными связями. Более того, группы транспортных средств также могут обладать связями между ними.
Таким образом мы можем иметь множества К1, К2, К3 и т.д. нескольких порядков, каждое из которых является элементами другого. Соответствующие этим множествам графы по определению являются мультиграфами, так как узлом такого графа также является граф.
В [3] былп предложены элементы для описания классов редактора:
• Canvas
• Device
• Port
• Line
• Unit
Таким образом, можно отметить, что для отображения К1, т.е. для множества телекоммуникационных устройств использовался объект Unit, тоже самое можно сказать и про группы транспортных средств К2. При этом элементами К2 являлись множества вида К1, т.е. тоже Unit, при том, что множества К1 состояли из устройств Ki, которые отображались уже с помощью Device. Это входит в явное противоречие с нашей моделью, так как с точки зрения графовой организации нет разницы между группой транспортных средств, группой устройств, и телекоммуникационным устройством (которое, в свою очередь, также может обладать внутренней структурой).
Для того, чтобы привести классовую архитектуру в соответствие с математической моделью будем использовать следующие классы:
• Object
• Line
• Engine
При этом элементом типа Object являются любой К", т.е. это может быть и устройство, и транспортное средство, и группа транспортных средств и группа объектов вышестоящей иерархии организации сети или использующей ее инфраструктуры и т.д.
Для возможности организации вложенности (и соответственно, мультиграфов), используется класс Engine, который связывается с соответствующим Object, имеющим внутреннюю структуру.
Для связи вида объект-объект N мы использовали элементы
• Connector
• Line.
При этом один каждый Connector принадлежит соответствующему Object, a Line и есть линия связи Na,b между Ка и Кь.
В соответствии с вышеописанным рассуждением теперь можно организовать конвертацию схем связи из модели [4] в модель [8] по схеме соответствия наименований объектов обеих моделей:
Canvas —>■ Engine
Device —> Object
Unit —► Object + Engine
Port —> Connector
Line —> Line
Теперь остановимся на том, что мы не рассмотрели в данном рассуждение. Здесь и выше под связями между телекоммуникационными устройствами понимались связи точка-точка. При этом в телекоммуникациях могут присутствовать и многоточки (коаксиальный кабель, HPNA, радиоэфир на определенной частоте, либо использование пассивного и активного оборудования вида концентраторов и коммутаторов, работающих на физическом и канальном, но не на сетевом уровне модели OSI/ISO, которыми также на схеме можно было бы пренебречь). При этом все такие многоточки в [4] отображались с помощью объекта Device, что в определенной степени оправдано для концентратора или коммутатора, но для радиоэфира или для топологии вида шина (коаксиальный кабель, HPNA) является искусственным.
Для организации многоточек в [8] был добавлен так же класс
LineConnector,
позволяющий объединять несколько Line.
Преобразование же из модели [4] в модель [8] требует распознавания таких псевдоустройств Device с соответствующими Port и преобразование их в один LineConnector:
Device + n • Port —► LineConnector.
Способом определения можно использовать либо анализ текстовых свойств соответствующего Device, либо определение того, что Device не вложен в Unit первого уровня, а сразу в Unit второго или третьего уровня, т.е. вложен не в транспортное средство, а сразу в группу транспортных средств, хотя это менее явный и менее надежный показатель. Если имеется возможность использовать явные показатели (в [4] они были реализованы как Label), следует в этом случае использовать именно их.
Таким образом, мы показали реализацию математической модели, изложенной в [4-7], показали переход от структуры модели [4] в объектно-классовую модель [8].
Так как каждой модели соответствует и своя структура в XML или даже в СУБД, конвертацию по той же схеме можно организовать и для нее.
В результате использования предложенной концепции был реализован графический редактор [9] проектирования систем связи, используемый для первоначальной настройки мобильных сетей транспортных средств (VANET).
Библиографический указатель
1. Кручинин C.B. Мобильные сети транспортных средств: область и особенности применения // Научно-исследовательские публикации. 2015. № 11 (31). С. 135-136.
2. Кручинин C.B. Мультисервисные одноранговые мобильные сети - определение, характеристики //Общество и цивилизация. 2014. Т. 2. С. 31-34
3. Кручинин C.B., Зотов C.B. Генератор настроечной информации: заявка № 2007612850, 09.07.2007; свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2007613777, 05.09.2007
4. Зотов C.B. Разработка графического редактора для статического планирования сети // Научные дискуссии. 2012. Т. 1. С. 8-10.
5. Кузнецов А.М. Математическая модель мультиграфа телекоммуникационной сети и иерархия классов // Научно-исследова-тельские публикации. 2013. № 1. С. 87-93.
6. Кручинин C.B. Математическая модель акторов телекоммуникационной сети в проектировании САПР//Известия Волгоградского государственного технического университета. -2014. -Т. 20. № 6(133). -С. 123-131.
7. Вишняков A.B., Кручинин C.B. Язык описания топологии вычислительных сетей NTDL // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2012. Т. 15. № 15 (102). С. 126-130.
8. Кручинин C.B. САПР телекоммуникационных сетей как один из подходов построения сетей транспортных средств // Информатика: проблемы, методология, технологии Материалы XVI Международной научно-методической конференции. Под редакцией Тюкачева H.A.. 2016. С. 325-328.
9. Кручинин C.B., Кузнецов А.М., Зотов C.B. Графическое ядро визуализации и анализа инженерных схем//Свидетельство о государственной регистрации программа для ЭВМ № 2011618938 от 27.09.2011. -Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
