Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Проблематика моделирования и анализа развивающихся распределенных информационных систем 11
1.1. Тенденции развития распределенных информационных систем 12
1.2 Проблематика анализа развивающихся распределенных информационных систем 19
1.3 Методы моделирования распределенных информационных систем... 25
1.3.1 Модели на основе аппарата теории массового облуживания 25
1.3.2 Модели развивающихся РИС на основе моделей социальных систем 32
1.4 Цель работы и задачи исследования 37
Глава 2 Моделирование развивающихся информационных систем 40
2.1 Система информационного обслуживания клиентов как объект моделирования 41
2.2 Специфика функционирования распределенной системы информационного обслуживания клиентов в условиях развития 48
2.3 Модели выбора структуры развивающихся информационных систем 52
2.3.1 Модель выбора оптимального состава комплекса технических средств 53
2.3.2 Модель задачи размещения 59
2.3.3 Модель двухстадийной неограниченной задачи размещения 65
2.4 Модель анализа развивающихся систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей 68
Выводы 83
Глава 3 Алгоритмизация процессов функционирования и развития системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети
3.1 Формализованное описание процессов функционирования развивающихся систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей 85
3.2 Алгоритмы анализа процесса развития ИС 92
3.2.1 Алгоритм выборам формирования новых узлов ИС 99
3.2.2 Алгоритм упорядочения структуры ИС 102
3.2.3 Алгоритм корректировки структурных составляющих ИС 106
3.3 Алгоритм оптимизации процесса развития ИС 109
Выводы 111
Глава 4 Структура программного обеспечения и результаты практической реализации моделей и алгоритмов анализа развивающихся информационных систем 112
4.1 Структура программного обеспечения системы моделирования 113
4.2 Пользовательский интерфейс 120
4.3 Анализ развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети ЗАО «Интеркон» 124
4.3.1 Анализ структуры информационной системы 124
4.3.2 Структурное моделирование процесса развития информационной системы 131
Заключение 138
Библиографический список
- Модели на основе аппарата теории массового облуживания
- Модели выбора структуры развивающихся информационных систем
- Алгоритмы анализа процесса развития ИС
- Анализ развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети ЗАО «Интеркон»
Введение к работе
Актуальность темы. Телекоммуникации становятся одним из ключевых факторов развития любой отрасли человеческой деятельности в XXI веке Телекоммуникационную инфраструктуру следует рассматривать как определяющую для подъема экономики, роста деловой и интеллектуальной активности общества Опережающее развитие телекоммуникаций - необходимое условие расширения инфраструктуры бизнеса, формирования благоприятных условий для привлечения инвестиций, решения вопросов занятости населения
Эксплуатация развитых телекоммуникационных сетей связана с оперативным решением разнообразных задач большой степени сложности Эти задачи характеризуются высокими требованиями к обеспечению надежности функционирования таких систем, гибкости и масштабируемости вариантов структуры, наличием большого числа факторов, динамически изменяющихся во времени, необходимостью учета многих ограничений, накладываемых сложившейся спецификой функционирования телекоммуникационных сетей и условиями предоставления сервисов потребителям
В условиях активного внедрения систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей высокую актуальность приобретает проблема рационального планирования процесса стабильного развития структуры сетей, обеспечивающего минимальные затраты в ходе его реализации
Таким образом, актуальность диссертационной работы продиктована необходимостью разработки специальных математических средств анализа и оптимального планирования процессов развития систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, обеспечивающих выбор оптимальных вариантов альтернативных структур и функционального взаимодействия с пользователями сети
Тематика диссертационной работы соответствует одному из научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные системы и программно-аппаратные комплексы»
Цель и задачи исследования Целью диссертационной работы является разработка моделей, алгоритмов и программных средств анализа систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, обеспечивающих оптимальный выбор структурных и функциональных параметров в процессе развития
Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования
- системный анализ проблематики моделирования и анализа распределенных информационных систем обслуживания клиентов и определение основных задач, решение которых существенно влияет на эффективность их функционирования в процессе развития,
разработка формализованного описания процесса функционирования системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей в условиях развития,
структурная декомпозиция развивающейся информационной системы и разработка формализованного описания процесса взаимодействия функциональных элементов объекта исследования,
разработка математической модели анализа развивающихся систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, обеспечивающей выбор оптимальных вариантов структуры,
разработка алгоритма формирования модели развития информационных систем, применительно к специфическим особенностям конкретных телекоммуникационных сетей, а также процедур анализа характеристик альтернативных структур,
разработка прикладного программного и информационного обеспечения алгоритмов моделирования и анализа развивающихся информационных систем,
практическая апробация разработанных моделей и алгоритмов применительно к задаче развития системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети в реальных условиях
Методы исследования В основу диссертационного исследования положены методы теории математического моделирования, дискретной математики, математического программирования, теория сетей массового обслуживания, математической статистики, теории графов, методы объектно-ориентированного программирования
Научная новизна В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной
формализованное описание системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей и ее элементов, отличающееся возможностью учета вариативных путей развития системы, зависящих от состояния объекта исследования и среды функционирования,
модель развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, отличающаяся возможностью анализа альтернативных структур системы и параметров составляющих элементов, а также реализацией интегрального показателя качества,
алгоритм анализа и выбора структурных элементов системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, отличающийся реализацией модели формирования новых узлов информационной системы и процедурой корректировки существующих структурных составляющих информационной системы,
- алгоритм оптимизации процесса развития информационной системы, от
личающийся комплексным анализом внутренней структуры составляющих
элементов системы и средств организации взаимодействия между ними,
- структура специального программного обеспечения, реализующего предложенные модели и алгоритмы, отличающаяся включением средств интеграции в рамках промышленных программных инструментальных систем
Практическая значимость работы Предложенные в работе модели и алгоритмы анализа развивающихся информационных систем обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, а также средства их информационной поддержки реализованы в составе специального аппаратно-программного обеспечения, программных систем выбора оптимальных вариантов проектов развития телекоммуникационных сетей интернет-провайдера
Использование результатов работы для решения задач анализа развития информационных систем телекоммуникационных сетей позволяет получить экономический эффект за счет рационального использования ресурсов и максимального охвата и удовлетворения потребностей пользователей
Основные теоретические и практические результаты работы реализованы при выборе оптимального варианта развития информационной системы обслуживания клиентов телекоммуникационной сети Интернет-провайдера ЗАО «Интеркон» Экономический эффект от внедрения достигается за счет оптимального планирования использования ресурсов развития и увеличения объемов предоставляемых телекоммуникационных сервисов Результаты диссертационной работы используются также в учебном процессе ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» в дисциплинах «Моделирование систем управления», «Идентификация и диагностика систем»
Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях V региональной научно-методической конференции "Электротехнические комплексы и системы управления" (Воронеж, 2003), IV региональной научно-методической конференции ' Информатика проблемы, методология, технология" (Воронеж, 2004), Всероссийской научной конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" (Воронеж, 2006), а также на научных семинарах кафедры автоматики и информатики в технических системах ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» (Воронеж, 2003-2007)
Публикации Основные результаты исследования опубликованы в 9 научных работах, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат модель развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, отличающаяся возможностью анализа альтернативных структур системы и параметров составляющих элементов, а также реализацией интегрального показателя качества [1,2,7], формализованное описание системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей и ее элементов, отличающееся возможностью учета вариативных путей развития системы, зависящих от состояния объекта исследования и среды функционирования [3,8],
алгоритм выбора анализа структурных элементов системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, отличающийся реализацией модели формирования новых узлов информационной системы и процедурой корректировки существующих структурных составляющих информационной системы [6], алгоритм оптимизации процесса развития информационной системы, отличающийся комплексным анализом внутренней структуры составляющих элементов системы и средств организации взаимодействия между ними [9]
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований Основная часть работы изложена на 138 страницах, содержит 36 рисунков
Модели на основе аппарата теории массового облуживания
Модели на основе аппарата теории массового облуживания Первая группа рассматривает систему с точки зрения функционирования системы и моделирования и анализирует все возможные состояния, возникающие в процессе функционирования ИС.
Поскольку в состав РИС входят распределенные системы обоработки информации (РСОИ), а анализ характеристик РСОИ связан, во-первых, с потоками случайных событий (транзакций), а во-вторых, с вычислением вероятностей состояний системы, то выбор математического аппарата для моделей анализа системы с точки зрения каналов связи становится очевидным -теория массового обслуживания. Проходя через сеть, транзакции разделяют между собой средства передачи и обработки данных. Такие параметры, как число и длина пакетов, поступающие в устройства или проходящие через них в любой момент времени, в общем случае подвержены статистическим изменениям. Поэтому для изучения их воздействия на систему и получения соответствующих количественных характеристик применяются вероятностные методы. Ключевую роль в анализе сетей играет теория сетей массового обслуживания. Методами именно этой теории чаще всего производится анализ и математическое моделирование систем передачи данных и сетей ЭВМ. При анализе распределенной информационной системы определяющим является качество функционирования сформировавшейся РИС и параметры составляющих частей системы, также учитываются редкие с точки зрения вероятности события, во внимание будут приниматься следующие параметры функционирования: время обработки транзакции, (сквозная задержка), количество клиентских частей приложения, интенсивность и характер потока транзакций, интенсивность и характер обслуживания в узле обработке транзакций (УОТ), загрузка УОТ, определение УОТ с максимальной загрузкой («узкого места»), средняя длина очереди на обслуживание в УОТ, вероятности нахождения РСОИ в каком-либо состоянии.
Теоретические основы данного направления были заложены в работах Л.Клейнрока, Н. Джейсоула, Джексона, Ньюэла, Г.П. Башарина. В работах [44, 45, 53, 58, 7, 9, 73, 96, 99, 106] было показано, что сети массового обслуживания являются адекватными моделями функционирования сетей передачи данных и систем обработки информации.
Предложенные в данных работах модели не учитывают существенную характеристику распределенной обработки информации, связанную с оценкой вероятности состояния системы, которая существенно влияет на оперативную маршрутизацию информационных потоков. Модель учитывающая это обстоятельство представлена в работах [77, 78].
Обработка информации в РИС моделируется потоками транзакций разного типа, которые проходят сквозь систему в соответствии со своим маршрутом. Функции распределения, характеризующие поведение системы, экспоненциального или эрлангового вида, то систему можно описать с помощью однородных непрерывных марковских процессов, часто даже с помощью однородных процессов рождения и гибели. Тогда аналитическое определение величин становится относительно легким. Для анализа таких систем наиболее всего подходят методы At и метод фаз Эрланга. Для подкласса систем массового обслуживания и надежности с экспоненциальным распределением всех встречающихся величин существуют и упрощенные, чисто алгебраические методы получения стационарных вероятностей состояний (метод уравнений состояний Z) [45, 108].
Моделирование всех элементов и этапов обработки информации в ряде случаев не позволяет моделировать РСОИ открытой стохастической сетью. Хотя в моделях на основе незамкнутых стохастических сетей наиболее просто находятся характеристики функционирования, а интенсивности потоков внутри системы находятся из системы линейных уравнений. По этой причине в качестве модели, адекватно описывающей функционирование систем, будем рассматривать замкнутые стохастические сети.
Традиционные алгоритмы расчета характеристик сетей массового обслуживания базируются на нахождении различных средних характеристик сети как функции нормализующей константы. Однако расчет нормализующей константы в силу комбинаторно возрастающего пространства состояний сети требует значительных вычислительных усилий. Для однородных замк нутых сетей массового обслуживания существует рекуррентный метод анализа средних значений, который позволяет избежать трудностей, связанных с вычислением нормализующей константы. Итерационный алгоритм анализа средних значений позволяет с помощью простых расчетов вычислить такие важные показатели функционирования сети массового обслуживания, как средние длины очередей, время ожидания, производительность и загрузка УОТ.
Состояние замкнутой сети массового обслуживания в стационарном режиме характеризуется количеством циркулирующих в ней транзакций -N. Если интенсивность обслуживания в УОТ не зависит от загрузки и все УОТ обрабатывают транзакции в соответствии с дисциплиной обслуживания FCFS, то вычисление средних значений времени ожидания транзакции в і-м УОТ Ti(N) и длины очереди Li(N) можно свести к рекуррентному алгоритму.
Модели выбора структуры развивающихся информационных систем
На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей пользователей системы проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям к информационной системе и доводится до реализации.
Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем этапе и решить главную задачу - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований. Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.
Основные проблемы, возникающие при разработке и анализе результатов проектирования развивающейся информационной системы, решаются моделированием системы.
Для составление концепции модели развития информационной системы обслуживания клиентов телекоммуникационной сети рассмотрим, как ведет себя исследуемая система в условиях развития.
Изначально надо определиться какая задача развития решается без ограничений или с ограничениями на возможное развитие информационной системы. В реальных системах всегда присутствует ограничение развития не только областью возможного развития, но и ресурсами самого развития.
Для модели возможно введение бюджета развития и моделирование оптимального развития системы с внутренними средствами и заемными средствами. Разница будет состоять в том, что какая стратегия оптимальная развития без привлечения внешних средств или с привлечением средств. Данный вопрос актуален при моделировании развития реальных систем.
При росте системы увеличивается охват возможных пользователей системы. Система развивается не только в мощностных показателях и в увеличении зоны охвата, айв изменении количества и типов услуг, предоставляемых системой.
Выделим события, возникающие в условиях процесса развития системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети: - изменение потребностей уже подключенных пользователей системы; - изменение числа пользователей на уже охваченной территории системы; - изменение области влияния системы из-за ее развития; - изменение количества предоставляемых услуг; - объединение систем, поглощение системы с другим типом услуг или с набором услуг; - отторжение системы с услугой и образование двух систем; Все эти изменения отражаются в системе следующими событиями: - возникновение нового узла; - модернизация существующих узлов; - расформирование существующего узла; - изменение связей между узлами; - подключение нового пользователя в систему. Все процессы происходящие в условиях процесса развития системы информационного облуживания клиентов телекоммуникационной сети будут подробно рассмотрены в третьей главе, им будет дано формализованное описание и разработаны алгоритмы соответствующих событий. 2
Удаленный узел системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети Рисунок 2.6 - Структура системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети.
Комплекс средств генерирующих сервисы. Системы, которые предоставляют пользователям различные телекоммуникационные услуги, которые могут предоставляться локально внутри сети или интегрироваться в глобальные телекоммуникационные сервисы.
Комплекс средств обработки пользовательских обращений. Система, обрабатывающая заявки потенциальных пользователей и клиентов телекоммуникационных сетей, связанные со стандартными процессами, протекающими в развивающейся системе.
Комплекс средств анализа и планирования. Система на основании статистических данных о функционировании системы, полученных запросов потенциальных пользователей и клиентов системы и в зависимости от выбранной стратегии развития формирующая различные отчеты для клиентов телекоммуникационной сети, а также рассчитывающая варианты развития системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети.
Комплекс средств финансового учета и контроля. На основании данных ИС анализа и планирования, а также из внешних соединений с финансовыми системами определяющая предоставление клиентам тех или иных услуг.
Для построения модели развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети рассмотрим классические задачи дискретного программирования и внесем изменение в стандартные постановки данных задач для применения их в новой области систем развивающихся на изменяющихся во времени ресурсах развития системы.
Задача выбора оптимального состава комплекса технических средств. Под комплексом технических средств понимается совокупность оборудования нескольких разновидностей, объединенных общностью функционального назначения. Система обслуживания клиентов предназначена для предоставления некоторого заданного множества услуг (сервисов), определенных видов. Эта совокупность услуг образует область применения системы. Со став комплекса, то есть набор конкретных разновидностей оборудования, взятого в определенных количествах, может быть различным. Например, систему может образовывать оборудование для предоставления только одной услуги или, наоборот, состав системы может быть достаточно разнородным и включать в себя широкий спектр разновидностей оборудования. Необходимо выбрать такой состав системы оборудования, который позволил бы удовлетворить все потребности в области применения с наименьшими затратами, включающими затраты на создание системы и затраты на предоставление услуг. При этом затраты на создание системы складываются из начальных затрат на оборудование (затрат на разработку, организацию) и затрат на приобретение в нужных количествах оборудования требуемой разновидности. Затраты на предоставление услуг могут включать в себя, например, затраты на эксплуатацию оборудования и т.д.
Затраты на создание системы и затраты на предоставление услуг находятся в некотором противоречии. Уменьшение первых приводит к сокращению разновидностей оборудования в составе системы, что может привести к возрастанию эксплуатационных затрат, поскольку для предоставления некоторых видов услуг придется использовать оборудование, которое может быть малопригодными для этих целей. С другой стороны, экономия в сфере использования может потребовать неоправданного роста многообразия специализированного оборудования, что приведет к возрастанию затрат на создание системы.
Алгоритмы анализа процесса развития ИС
Здесь из (2.58) сразу следует, что для каждого і только одно уік равно единице, а остальные равны нулю. Номер к, соответствующий этому уік указывает проектный вариант интенсивности, принимаемый для данного узла /. Условие (2.57) здесь является прямым аналогом обычного условия в открытой транспортной задаче. В этой модели условия (2.58) могут быть (для некоторых или для всех і) заменены неравенствами р, к=\ (2.58) Можно рассмотреть более сложный случай когда суммарные затраты на реорганизацию пунктов генерации и потребления не имеют линейной зависимости от объема трафика пересылаемых данных [85]. Суммарные затраты в этом случае имеют вид т п т ! п 1=1 У=1 =1 \J=\ ) (2.59) где функции fx{u) описывают затраты на реорганизацию пункта і при объеме информационного потока и. Рассмотрим случай неоднородных зависимостей вида /м= О, и = О, Atu + Bn и 0. (2.60)
Если предположить, что структура затрат (2.59) имеет место в условиях обычной открытой модели размещения. Минимизация целевой функции (2.59), где f., имеет вид (2.60), при условиях (2.50) эквивалентна минимизации т п т ( п \ ,=I y=l ,-=1 j=\ J (2.61) при условиях Го т хе 0 У,=\і Hxij=bp (2-62) Х ад (2.63) 7=1 Здесь у,=1, если в плане предусматривается реорганизация узла / и УІ = О в противном случае. Условия (2.63) при у. = 1 переходят в условия обычной открытой задачи размещения, а при уі = О показывают, что все х,. для данного / равны нулю (і -й узел не изменяется).
Можно еще усложнить последнюю модель, предположив, что для каждого і имеется pi вариантов создания узлов с интенсивностью генерации пакетов а\ (к = \, 2, ...,/?.). Пусть теперь затраты на создание нового узла і описываются функциями f.k, зависящими также от номера проектного варианта к, причем эта зависимость имеет вид О, и = О, ./?(") = (2.64) u + Bf, и 0. (иначе говоря, здесь от номера к зависят только фиксированные доплаты на создание, а пропорциональная часть одна и та же для всех вариантов). Тогда, вводя, дополнительные переменные yik, мы будем иметь ограничения (2.56), (2.57) и (2.58), а целевая функция примет вид
Речь идет о минимизации (2.67) при условиях (2.56) - (2.58). В практических задачах функция вида (2.67) обычно оказывается вогнутой. Это означает, что с ростом информационного объема телекоммуникационных сервисов удельные затраты на его дальнейшее увеличение сокращаются. Поэтому задача (2.67), (2.56) - (2.58) выпадает из рамок выпуклого целочисленного программирования и становится многоэкстремальной задачей. В данном случае ввиду того, что информационные объемы телекоммуникационных сервисов в каждом узле і могут принимать лишь конечное число значений af, ее рассмотрение оказывается весьма простым. Именно, для каждого узла генерации / найдем значение затрат при к -м объеме генерации:
Рассмотрим сведение общей нелинейной задачи размещения к частично целочисленной. Предположим, что суммарные затраты снова описываются невыпуклой функцией вида (2.67). Требуется минимизировать эту функцию при обычных транспортных условиях (2.50). Тем самым объем информационного потока для каждого узла генерации г может теперь принимать любые значения из [0,я,]. Прежде всего рассмотрим функции g,(u) = 4f,(u) (2.69) и аппроксимируем их кусочно-линейными функциями wt(u), разбив для этого область определения [0,я.] на отрезки dik = [а. \ак], k = l, 2, ..., pt, (подразумевается, что а0 = 0, af = at. Длину отрезка d\ обозначим через hik, т. е. hjk = а\ - а)л. Введем дополнительные переменные у.к, полагая их равными длине пересечения отрезка dlk с отрезком [0,а,] . Получаем:
При этом в силу невыпуклости исходной целевой функции переменные должны быть подчинены некоторым дополнительным условиям. Вводим набор дополнительных переменных Го, Z, H i = l, 2, ...т,к = 1, 2, ...,/?. (2.73) и накладываем дополнительные ограничения Ухк 0 Уа К Уік Н гА z = l, 2, ... т, Уік+l "ik+lZik к = \, 2, ...pi (2.74) В итоге нелинейная невыпуклая задача размещения приближенно сведена к минимизации (2.72) при условиях (2.71), (2.74) и 2 ,=Z ,. j = l, 2, ..., n (2.75) 1=1 Для второго этапа оптимизации в полученную модель введем задачу выбора состава отдельных узлов системы. До этого в модели мы рассматривали уже сформированные стоимостные функции модернизации и создания узла. В реальности в каждом из случаев необходимо решить задачу оптимизации.
Затраты на создание системы и затраты на предоставление услуг находятся в некотором противоречии. Уменьшение первых приводит к сокращению разновидностей оборудования в составе системы, что может привести к возрастанию эксплуатационных затрат, поскольку для предоставления некоторых видов услуг придется использовать оборудование, которое может быть малопригодными для этих целей. С другой стороны, экономия в сфере использования может потребовать неоправданного роста многообразия специализированного оборудования, что приведет к возрастанию затрат на создание системы.
Анализ развивающейся системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационной сети ЗАО «Интеркон»
Разработанное в рамках диссертационного исследования программное обеспечение представляет собой комплекс взаимосвязанных программных модулей, обеспечивающих реализацию комплексной математической модели анализа развивающихся систем информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, обеспечивающей выбор оптимальных вариантов структуры и алгоритмов развития и функционирования системы.
Рассмотрена общая архитектура системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей (Рисунок 4.1). Общая архитектура системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей Построение программно-методического комплекса формирования, настройки и функционирования системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, в первую очередь, требует разработки её структуры на основе анализа выполняемых в процессе проектирования функций и особенностей объекта проектирования. Структурный синтез программно-методического комплекса включает в себя выбор состава необходимых элементов и связей между ними. При этом мы исходили из того, что получаемая система должна удовлетворять следующим требованиям: - инвариантность к изменению средств и методов проектирования структуры системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - адаптивность в смысле возможности быстрой перестройки информационного обеспечения при изменении объекта проектирования; - независимость ввода в действие составных частей; - информационная согласованность прикладных программ.
Для удовлетворения данных требований мы руководствовались следующими принципами: - комплексность - позволяет решать задачи, относящиеся к различным этапам проектирования; - открытость - поддерживает возможность модификации и расширения системы без внесения глобальных изменений в структуру и организацию функционирования системы; - модульность - обеспечивает свойства открытости (развития) и независимости отдельных частей (модулей); - иерархичность - отражает функциональную вложенность; - наличие общего информационного хранилища и единого интерфейса обмена данными - обеспечивает единый информационный интерфейс между различными прикладными программами; - выделение управляющей и обрабатывающей частей.
С учетом разработанного математического обеспечения, реализованного в виде комплекса математических моделей, позволяющих проводить идентификацию параметров путем обработки входной информации, и алгоритмов, выполняющих формирование структуры системы, ее оптимизацию и обеспечивающих ее работу, выделяются следующие основные проектные процедуры, возникающие при разработке системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей: - разработка структуры системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - моделирование полученной системы; - анализ результатов. На основе данного перечня процедур и комплекса задач, решаемых с помощью системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, нами были выделены следующие основные функции программно-методического комплекса: - формирование структуры системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - настройка параметров системы с целью обеспечения требуемого качества ее функционирования; - управление процессом формирования структуры и настройки системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - реализация функционирования системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - обеспечение хранения данных. Опираясь на сформулированный набор функций и рассмотренные выше принципы, разработанный программно-методический комплекс состоит из следующих основных элементов (Рисунок 4.2): - управляющая подсистема; - диспетчер данных; - подсистема формирования структуры системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей; - подсистема оптимизации параметров; - подсистема функционирования системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей.
Обеспечение контроля формирования структуры системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей, оптимизации параметров и взаимодействие элементов комплекса между собой осуществляет управляющая подсистема.
Диспетчер данных обеспечивает ввод данных, их хранение, извлечение для обработки другими подсистемами, а также вывод результатов. Кроме того, диспетчер данных обеспечивает и сохранение/загрузку информации о структуре самой системе информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей для ее последующего использования.
Подсистема формирования структуры и подсистема оптимизации параметров реализованы таким образом, что алгоритмы, обеспечивающие их функционал, вынесены в отдельные модули таким образом, что по выбору пользователя осуществляется подключение необходимых модулей. Так, например, для оптимизации системы информационного обслуживания клиентов телекоммуникационных сетей , возможно использование любого из алгоритмов. Связь и передача информации между отдельными подсистемами осуществляется путем обмена данными в формате XML.
В силу того, что программный комплекс должен быть инвариантен к входной информации, необходима процедура ее предобработки. Так, например, для построения функций описания системы в рамках предложенного подхода необходимо приведение качественной информации к количественному виду. Рассмотрена структура предобработки данных для использования (Рисунок 4.3).
Программный комплекс функционирует под управлением операционной системы Microsoft Windows (начиная с версии Windows 98). Такой выбор обусловлен решением проблем совместимости с различным аппаратным обеспечением компьютеров пользователей, возможностью работы с различными форматами данных, а также выбранной платформой реализации комплекса.
