Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих систем технико-экономического учета линейных сооружений связи 10
1.1. Актуальность разработки системы автоматизации технического учета 10
1.2. Оборудование линейно-кабельных сооружений ГТС, подлежащих учету и паспортизации 12
1.2.1. Кроссы 12
1.2.2. Телефонная кабельная канализация 13
1.2.3. Линии связи ГТС 14
1.2.4. Оконечные кабельные устройства 15
1.3. Документация, применяемая в техническом учете 17
1.4. Исследование аналогов системы технического учета 18
1.5. Роль и место технического учета на предприятии связи 22
1.6. Выводы 25
2. Концептуальная модель автоматизированной системы технико-экономического учета 26
2.1. Основные требования, предъявляемые к системе 26
2.2. Функциональная модель системы 27
2.3. Характеристика входной и выходной информации 30
2.4. Моделирование данных 32
2.4.1. Построение модели данных 32
2.4.2. Объекты кабельной канализации 34
2.4.3. Объекты АТС '. 37
2.4.4. Линейные объекты ГТС 39
2.4.5. Абоненты ГТС 42
2.5. Выбор СУБД для реализации базы данных 45
2.6. Выводы 48
3. Применение геоинформационных систем для решения пространственных задач по планированию развития сети связи 50
3.1. Основные функции картографической подсистемы 50
3.2. Анализ существующего ПО ГИС 52
3.3. Постановка задач картографического моделирования 52
3.4. Разработка картографических моделей для решения поставленных задач 55
3.4.1. Построение абонентской матрицы 55
3.4.2. Выбор экономически целесообразных мест расположения концентраторов 58
3.4.3. Определение границ районов обслуживания 62
3.4.4. Определение мест пересечения планируемых коммуникаций с возможными препятствиями 64
3.5. Интеграция моделей при разработке подсистемы 66
3.6. Особенности реализации картографической подсистемы 67
3.7. Выводы 68
4. Оптимизация маршрутов абонентских подключений по комплексному технико-экономическому критерию 70
4.1. Постановка задач на поиск оптимальных маршрутов 70
4.2. Функциональные требования к подсистеме поиска маршрутов .. 71
4.3. Математическая модель ГТС 73
4.3.1. Описание графа ГТС 73
4.3.2. Технико-экономические критерии маршрута 75
4.3.3. Выбор методов поиска маршрутов 78
4.4. Модуль построения графа ГТС 80
4.5. Анализ структур данных для хранения графа 81
4.5.1. Структура списка дуг 81
4.5.2. Структура списка смежности 83
4.5.3. Структура матрицы смежности 84
4.6. Модуль однокритериального поиска 86
4.7. Модуль поиска путей с наименьшим количеством точек коммутации 87
4.8. Модуль многокритериального поиска путей 88
4.8.1. Постановка задач принятия решений 88
4.8.2. Методы критериального выбора 90
4.8.3. Формирование множества Парето 92
4.8.4. Комплексный алгоритм работы модуля многокритериального поиска 94
4.9. Особенности реализации подсистемы 95
4.10. Выводы 96
5. Экспериментальное подтверждение корректности предложенных алгоритмов, анализ экономической эффективности системы технико-экономического учета линейных сооружений связи 98
5.1. Проверка корректности алгоритмов поиска топологий 98
5.2. Экономическое обоснование целесообразности использования системы технико-экономического учета линейных сооружений связи 100
5.2.1. Расчет снижения трудоемкости операций 100
5.2.2. Модель затрат на разработку и использование программного обеспечения 102
5.2.3. Расчет чистой современной стоимости проекта 103
5.3. Выводы 104
Заключение 106
Список литературы
- Оборудование линейно-кабельных сооружений ГТС, подлежащих учету и паспортизации
- Характеристика входной и выходной информации
- Постановка задач картографического моделирования
- Функциональные требования к подсистеме поиска маршрутов
Введение к работе
Технико-экономический учет линейных сооружений связи является одной из рутинных и наиболее трудоемких работ в отрасли, суть которой заключается в накоплении и объединении всей информации о линейных сооружениях, магистральных и распределительных линиях за период их строительства и эксплуатации. С ростом числа абонентов городской телефонной сети (ГТС) и соответствующим увеличением количества используемого оборудования все острее встает задача автоматизации технического учета сооружений ГТС. Объем хранимой документации характеризуют следующие примеры. Для г. Астрахани: около 180000 абонентов ГТС, порядка 19000 распределительных коробок, 400 распределительных шкафов, 38 АТС. Для г. Кирова: 137000 абонентов, порядка 10000 распределительных коробок, 170 распределительных шкафов, 34 АТС. Объем документов только по перечисленным объектам ГТС достигает 6 — 8 тыс. страниц, а с учетом документации по объектам кабельной канализации общий объем документов возрастает до десятков тысяч страниц [62]. В более крупных городах эти цифры на порядок выше. Результатом этого являются временные затраты на обслуживание абонентов и, как следствие, снижение экономической эффективности производственной деятельности оператора связи. Поиск и оформление документации занимает в среднем от 15 до 30% рабочего времени сотрудников. Например, решение одной из основных задач технического отдела - определение технической возможности на установку телефона и определения топологии подключения абонента - может потребовать срока до нескольких дней. Также около 20% рабочего времени отводится на деятельность, связанную с восстановлением обветшалой документации [41].
Одной из главных проблем операторов электросвязи является развитие сети. Для этого недостаточно установки новых станций, необходимо обеспечить также подключение абонентов к ним, что является гораздо более трудоемкой задачей (необходимо обеспечить прокладку кабеля к абоненту).
Одним из эффективных способов решения данной проблемы является уплотнение абонентских линий. Однако, выбор соответствующих устройств невозможен без учета всех технических характеристик используемых каналов связи. Также при подключении абонентов необходимо выбирать маршрут подключения с учетом различных технико-экономических критериев, в частности, длины маршрута, резервной кабельной емкости, стоимости и т.д. Поиск оптимального маршрута между двумя точками сети, а также оптимизация существующих линейных сетей являются задачами, решение которых вручную практически невозможно либо крайне трудоемко.
Перечисленные факторы характеризуют экономическую эффективность автоматизации деятельности служб технического учета линейных сооружений ГТС, использование компьютерных хранилищ данных и средств электронного документооборота, а также потребность разработки методов оптимизации топологии подключения абонентов.
Существующие на рынке аналогичные информационные системы (ИБС «Буеръ-Телесеть», АРМ «Техотдел», VisioNet, ADD «Техотдел» и др.) не реализуют все требуемые функции в полном объеме. Часть решений обеспечивают хорошую проработку технологического описания объектов, но при этом не позволяют полностью автоматизировать процесс установки телефона, а также не дают возможности учитывать при этом различные нестандартные способы подключения (например, устройства уплотнения абонентских линий). Другие системы, предлагая возможности по автоматизации собственно процесса подключения абонентов, не имеют модели данных, позволяющей детально описать установленное оборудование. Поэтому представляется целесообразным исследование предметной области с целью создания хорошо детализированной модели данных и разработка алгоритмов поиска оптимальной топологии маршрута подключения абонента. Целью работы является:
1. Реализация комплексного технико-экономического учета линейных
сооружений связи на основе созданной концептуальной модели
автоматизированной информационной системы с привлечением аналитических
возможностей современных геоинформационных систем.
2. Автоматизация процесса поиска оптимальной топологии подключения
абонента к сети по комплексному технико-экономическому критерию.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач: проведение системного анализа предметной области, построение концептуальной модели информационной системы, разработка модели данных для системы, разработка математической модели для представления телефонной сети, разработка методов решения пространственных задач по планированию сети с использованием технологий геоинформационных систем.
В работе используются методы структурного системного анализа, теория баз данных, методы комбинаторной математики и теории графов, методы цифровой картографии, методы теории принятия решений.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработана концептуальная модель автоматизированной информационной системы технико-экономического учета линейных сооружений связи, позволяющая использовать комплексный технико-экономический критерий поиска оптимальных топологий подключения абонента и аналитические возможности геоинформационных систем для более эффективного использования кабельной емкости.
Предложена математическая модель представления линейных объектов городской телефонной сети в виде взвешенного ориентированного графа, на основе которой разработан алгоритм многокритериального поиска оптимальной топологии маршрута абонентского подключения, объединяющий алгоритмы поиска путей на графах и алгоритмы теории принятия решений с целью повышения эффективности и производительности поиска.
3. Используя аналитические возможности геоинформационных систем; разработан комплекс картографических моделей для решения пространственных задач планирования развития городской телефонной сети, позволяющий интегрировать операции по учету объектов на карте города с функциями проектирования сети.
Практическая ценность работы заключается в том, что на основе предложенных моделей и алгоритмов разработана автоматизированная информационная система «Технический учет», позволяющая вести комплексный учет всех линейных объектов и средств коммуникаций ГТС. Система обеспечивает возможности ручного и автоматического поиска оптимальной топологии маршрута абонентского подключения.
Показано, что использование системы является экономически целесообразным, сокращая общую трудоемкость операций по техническому учету в 2,2 раза. Внедрение системы позволяет автоматизировать деятельность служб технического учета оператора связи, увеличить производительность труда сотрудников данных подразделений, оптимизировать нагрузку объектов ГТС и повысить качество обслуживания абонентов.
Система внедрена в отделе технического учета и паспортизации регионального филиала ОАО ЮТК «Связьинформ» Астраханской области.
Основные положения работы докладывались на научной конференции преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2001 г.); международной конференции «Информационные технологии в образовании» (г. Москва, 2001 г.); 3-ей Всероссийской интернет-конференции «Компьютерное и математическое моделирование» (2001 г.); международной конференции «Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре и образовании» (г. Астрахань, 2001 г.).
Результаты исследования использовались в подготовке курсов «Геоинформационные системы» и «Базы данных» для студентов специальности 071900 «Информационные системы».
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. В первой главе описываются общие принципы построения системы технического учета. Дается описание всех объектов, подлежащих учету в техническом отделе, исследуются существующие системы технического учета и их функциональные характеристики. Во второй главе описывается концептуальная модель системы технического учета. Подробно рассматривается процесс построения и детализации модели. В третьей главе рассматриваются вопросы интеграции системы технического учета с геоинформационными системами и разрабатываются картографические модели для решения основных пространственных задач по развитию ГТС. В четвертой главе описывается математическая модель ГТС, а также алгоритмы поиска оптимальных топологий абонентских подключений. В пятой главе проверяется корректность предложенной модели представления ГТС, а также проводится технико-экономическое обоснование целесообразности использования системы.
Оборудование линейно-кабельных сооружений ГТС, подлежащих учету и паспортизации
Кабельная сеть ГТС представлена следующими типами кабельных сетей: магистральной, распределительной, сетью прямого питания, а также сетями межстанционной и межшкафной связи [8, 42, 72].
Кабели, проложенные от телефонной станции до распределительных шкафов, носят название магистральных и в комплексе составляют магистральную кабельную сеть ГТС. Такие кабели, как правило, имеют большую емкость - от 100x2 до 1200x2 и по мере приближения к шкафам постепенно распаиваются на кабели меньшей емкости. Магистральные кабели 100x2 включают в кабельные боксы той же емкости, устанавливаемые в распределительных шкафах.
От распределительных шкафов в большинстве случаев прокладывают кабели емкостью 100x2, которые включают в кабельные боксы той же емкости, устанавливаемые в распределительных шкафах. Распределительные кабели 100x2 по мере удаления от шкафа распаивают на кабели меньшей емкости, кратной 10. Кабели 10x2 включают в распределительные коробки и кабельные ящики. Комплекс распределительных кабелей, проложенных от распределительных шкафов до распределительных коробок и кабельных ящиков, называет распределительной кабельной сетью.
Таким образом, распределительные шкафы являются промежуточными устройствами между магистральными и распределительными сетями. Это дает возможность последовательно включать абонентские линии при установке новых телефонов, и переключать их при перестановках телефонных аппаратов в другие помещения, переключать связи на друге кабели при кабельных повреждениях, проводить электрические измерения, определять место повреждения.
Для повышения гибкости кабельной сети различные распределительные шкафы соединяют между собой кабелями межшкафной связи, которые используются для переключения линий из незагруженного в перегруженный шкаф, а также для срочного восстановления действия отдельных связей при кабельных повреждениях. Такая система носит название шкафной системы построения кабельной сети ГТС. Наряду со шкафной системой, расположенные вблизи АТС здания, как правило, каблируются путем подачи и распайки магистрального кабеля по распределительным коробкам, минуя распределительный шкаф. Такие зоны называются зонами прямого питания.
От распределительных коробок и кабельных ящиков до телефонных аппаратов прокладывают однопарные провода, которые в комплексе составляют абонентскую сеть.
В городах с большим количеством населения и, следовательно, с большой потребностью в телефонной связи строят не одну, а несколько телефонных станций, размещаемых в различных районах города, часто на значительном расстоянии друг от друга. Каждая такая районная автоматическая телефонная станция (РАТС) обслуживает определенную часть города и имеет собственную магистральную, распределительную и абонентскую сети. Для связи отдельных РАТС между собой прокладывают кабели межстанционной связи, называемые кабелями соединительных линий (СЛ). При этом кабели межшкафной связи прокладывают не только между шкафами данной РАТС, но и между шкафами соседних станций, что повышает гибкость общей кабельной сети.
На ГТС применяют следующие оконечные кабельные устройства: распределительную коробку; кабельный ящик; кабельный бокс; защитную полосу и рамку соединительных линий с испытательными гнездами [8, 42, 72].
Распределительные коробки предназначаются для соединения распределительного кабеля 10x2 с абонентскими проводками.
Распределительные коробки устанавливаются, главным образом, непосредственно на стене или в специальных шкафных нишах лестничных клеток зданий.
Кабельные ящики предназначаются для соединения распределительного кабеля с воздушными проводами абонентской линии. Кабельные ящики изготавливаются емкостью 10x2 и 20x2. Кабельные ящики устанавливаются на опорах воздушных линий связи, на кабельных стойках на крышах зданий, а также на чердаках зданий под стойками.
Кабельный бокс служит для соединения магистрального кабеля с распределительным. Кабельные боксы бывают емкостью 10x2, 20x2, 30x2,50x2, 100x2 для включения кабеля соответствующих емкостей. Кабельные боксы устанавливаются в распределительных шкафах. Пара одного кабельного бокса соединяется с парой другого кабельного бокса кроссировочным шнуром.
В распределительном шкафу размещаются кабельные боксы с включенными в них магистральными и распределительными кабелями и пакеты кроссировочных шнуров, с помощью которых соединяются магистральные и распределительные пары. Распределительные шкафы бывают следующих типов: ШР на 600 и 1200 пар для установки вне помещений и типа ШРП на 150, 300, 600 и 1200 пар для установки в помещениях.
Защитные полосы предназначаются для соединения линейных кабелей со станционными. Защитные полосы ЗП устанавливаются в кроссе телефонной станции. В них со стороны линии включается магистральный кабель, а со стороны станции - кроссировочные шнуры от рамок со штифтами. К этим же штифтам припаиваются жилы станционных кабелей, включаемых в абонентские комплекты.
Рамки соединительных линий с испытательными гнездами служат для соединения кабелей межстанционной связи со станционными кабелями. Кабели соединительных линий, как правило, прокладываются под землей в телефонной канализации.
Характеристика входной и выходной информации
Входная информация системы представлена следующими данными. Документация по устройству кабельной канализации, передаваемая строительной организацией по завершению строительства и включающая в себя: - Чертежи кабельной канализации - Чертежи трасс канализации - Схемы прокладки кабелей Передаваемая службой технической эксплуатации АТС описание кроссов АТС, а именно: - Общая номерная емкость АТС - Монтированная на кроссе емкость - Схемы монтажа кросса
В центральном бюро ремонта (ЦБР) ведется постоянный учет за состоянием телефонной сети и осуществляется плановый и аварийный ремонт зі объектов. Из данного подразделения в систему технического учета поступает такая информация, как - Сведения о повреждениях/ремонте объектов - Результаты тестирования объектов - Информация о поврежденных парах
Абонентский отдел выдает наряды на установку телефонов по требуемому адресу; соответственно, в системе используется единая с применяемой в абонентском отделе биллинговой системой база данных адресов абонентов.
Кроме того, для реализации в системе работы с картографической информацией необходимо наличие электронных планов города, которые могут быть разработаны как непосредственно в самой организации - операторе связи, так и в сторонней организации.
Выходной информацией системы является, в первую очередь, технические сведения о возможности либо невозможности установки телефона по требуемому адресу, а также сведения о топологии маршрута подключения при установке, представленные т.н. строкой подключения, имеющей следующий формат: объект распределение, объект распределение, ... Примеры строк подключения: ркт 42рр 3, р-е 24-02Р2рр 123, шкаф 24-02рр 423, маг 24МЗрр 218, АТС АТС24 г/п ЗП-3рр 018, нр 243718.
Расшифровка: абонент питается с распределительной коробки №42, пара 3, подключенной через распределительный кабель 24-02Р2, пара 123, к шкафу 24-02, распределение 423, затем через магистральный кабель 24МЗ, пара 218 на АТС 24 на защитную полосу ЗП-3, пара 018, абоненту выделен номер 243718. ркт 19 рр 6, р-е 22-01Р1 рр 196, шкаф 22-01 рр 296, МШС 1МШС22-01 -38-03 рр 024, маг 38М1 рр 183, АТС АТС38 г/n ЗП-12 рр 083, СЛ1СЛ38 - 39, рр 056, АТСАТС39 г/n СЛ-4рр 056, нр 396458.
Расшифровка: абонент питается с распределительной коробки №19, пара 6, подключенной через распределительный кабель 22-0IP 1, пара 196, к шкафу 22-01, распределение 296, затем через кабель межшкафной связи 1МШС22-01 -38-03, пара 024 к шкафу 38-03, затем через магистральный кабель 38М1, пара 183 на АТС 38 на защитную полосу ЗП-12, пара 083, затем через соединительную линию кабель 1СЛ38 - 39, пара 056, на АТС 39, защитная полоса СЛ-4, пара 056, абоненту выделен номер 396458.
Данная информация используется при выдаче нарядов на подключение. Также в системе генерируется различная отчетность установленного образца, включающая в себя: - Информацию о нагрузке сооружений кабельной канализации (паспорта кабелей); - Информацию о линейном оборудовании и протяженности кабельных сетей (линейные паспорта, паспорта кабельной канализации); - Информацию о нагрузке кабелей связи (паспорта нагрузки кабелей); - Информацию о нагрузке линейных сооружений; - Сводные отчеты по использованию сети.
Условно все объекты ГТС можно разбить на несколько больших категорий. Объекты внутри этих категорий тесно взаимосвязаны, сами же категории соединяются между собой только отдельными связями, поэтому целесообразно производить построение модели данных внутри каждой категории, впоследствии соединив их в общую модель. Соответственно, на первом этапе можно выделить следующие категории объектов:
1. Объекты кабельной канализации. Данная категория является наиболее емкой и описывает такие объекты коммуникаций ГТС, как кабели, колодцы, канализации и т.д.
2. Линейные объекты ГТС. Данная категория описывает объекты построения распределительной сети, такие как шкафы, коробки, магистрали, распределения и т.д.
3. Объекты АТС. Данная категория описывает объекты, относящие непосредственно к станциям связи, такие как собственно автоматические телефонные станции (АТС), КРОССы, диапазоны номеров и т.д.
4. Абоненты ГТС. Данная категория описывает непосредственно абонента, т.е. краткую информацию об абоненте, а также каким именно образом осуществляется его подключение.
5. Нормативно-технические справочники. Данная категория включает в себя различные классификаторы типов объектов, адресные справочники и т.д.
Постановка задач картографического моделирования
В настоящее время на мировом рынке представлено достаточно большое количество разнообразных пакетов ГИС, зачастую значительно различающихся по своим функциональным возможностям. Был проведен сравнительный анализ наиболее распространенных ГИС с целью выбора наиболее оптимального ПО для использования в системе. Подробное описание рассмотренных систем приведено в приложении, а результаты сравнения показаны в табл. 3.
Принимая во внимание все вышепредставленные требования, в наибольшей степени подходящим для реализации картографической подсистемы является пакет ArcGIS (ArcView 8.x либо ArcEditor), обеспечивающий требуемую функциональность, масштабируемость и легкость в использовании.
В результате изучения литературных источников [1, 10, 79] были выявлены следующие задачи планирования развития ГТС, решение которых возможно автоматизировать с применением аналитического инструментария геоинформационных систем: - построение абонентской матрицы; - выбор экономически целесообразных мест расположения концентраторов с учетом минимизации стоимости прокладки кабелей и обхода различных препятствий; - определение границ районов обслуживания; - определение мест пересечения планируемых коммуникаций с возможными препятствиями.
Для составления методики решения пространственных задач решено было применить метод картографического моделирования [25, 102, 103], являющийся стандартным для задач данного типа.
Термин «картографическое моделирование» (cartographic modeling) обозначает процесс использования комбинаций команд для ответов на вопросы о пространственных феноменах. Или, более формально, картографическая модель - это набор взаимодействующих, упорядоченных операций с картами, которые используют как исходные, так и обработанные данные для моделирования процесса принятия решения о пространственных объектах.
Выделяют два базовых типа картографических моделей. Описательные картографические модели описывают и, при некоторых обстоятельствах, объясняют некоторые распределения и взаимосвязи, полученные в результате анализа. Предсказательные модели (predictive models) позволяют пользователю определить, какие факторы важны в функционировании области исследования, и как эти факторы связаны друг с другом пространственно. Очевидно, что для решения поставленных задач необходимо составление предсказательных моделей.
Традиционной методикой, позволяющей сформулировать модель и определить нужные покрытия, является составление блок-схемы (flowchart) модели (рис. 12) [25]. Она требует обособления каждого элемента (покрытия), который будет использоваться в модели. Каждое покрытие должно иметь конкретную, уникальную тему, представляющую один фактор или группу факторов в модели. Блок-схема позволяет определить, имеются ли все необходимые покрытия, а также проверить единственность каждого покрытия. Переходы между элементами блок-схемы описывают операции, совершаемые над покрытиями при анализе.
Проблема определения места расположения источников и приемников информации, т. е. вопрос, где и в каком количестве они появятся в некотором районе подключения или зоне местной сети, имеет существенно большее значение для выбора структуры абонентских кабельных сетей, чем ответ на вопрос, в какой момент будут задействованы источники и приемники информации. Поэтому в первую очередь важно знать количество источников и приемников информации, которые войдут в действие в плановый период
Под источником и приемником информации следует понимать абонентские устройства (независимо от принадлежности к вторичной сети), для эксплуатации которых должен предоставляться путь передачи, т е пара жил абонентского кабеля (кабельная пара) [10]
На основе имеющихся или прогнозируемых характеристик сети и полученных с достаточной достоверностью данных следует ограничиться оценкой на конец планового периода количества необходимых пар для основных телефонных аппаратов.
Для фиксации мест возникновения источников и приемников информации карта планируемого района покрывается растровой сеткой, образуемой взаимно перпендикулярными линиями. Площадь квадрата сетки - F. Если сумму потребностей для района разделить на площадь S, то получим плотность пар: h = (Ntv +NG + NS)/S, где Nw — количество необходимых пар для установки в жилом районе, No - количество необходимых пар для учрежденческого и производственного секторов в части района, Ns — количество пар для других вторичных сетей.
В каждый квадрат сетки записывается количество источников Q, которое ожидается на соответствующей части территории по данным расчетов или оценок: Q = F-h
Сетка квадратов с нанесенными сведениями о количестве источников и приемников информации в соответствии со своим содержанием называется планом распределения пар жил кабеля или абонентской матрицей [10]. Пример построения матрицы приведен на рис. 13, F = 5 га, h = 30 пар/га
Функциональные требования к подсистеме поиска маршрутов
При выборе топологии абонентского подключения существенную роль играют следующие показатели:
- Длины каналов (в метрах кабеля) - задаются вектором "", i = l-my где - длина дуги а ! є . Суммарная длина кабеля в маршруте должна быть минимальна по соображениям как экономического (стоимость кабеля), так и технического характера (некоторые виды аппаратуры на линии, например, DSL-модемы, имеют серьезные ограничения на суммарную длину канала), соответственно, длина канала является критерием на минимум.
- Свободная резервная кабельная емкость - задается вектором J,= Jn) i = l..m} где J і _ резерв пар дуги а еА. Резервная кабельная емкость подразделяется на два вида: технологический резерв и резерв развития. Технологический резерв предназначен для ремонта неисправных линий путем замены поврежденных пар на резервные. При величине резерва ниже определенного значения и наличии высокого количества поврежденных пар требуется принимать решение о ремонте. Резерв развития предназначен для придания сети гибкости при новых установках или перестановках телефонов. Исчерпание резерва развития приведет к невозможности новых подключений через данный кабель и может потребовать прокладки нового кабеля. Для оценки маршрута не требуется выделять отдельно резерв развития и технологический резерв, достаточно рассмотреть их сумму как количество свободных пар в кабеле. Свободная резервная кабельная емкость является критерием на максимум ( F -» max ).
- Критерий надежности канала - задается вектором t = \en, і = 1.лгг где е С/ - надежность дуги а еА} " - количество поврежденных пар в канале, с - общая емкость канала. Исследования показали, что надежность канала прямо связана с количеством поврежденных пар в нем. Чем выше частота повреждения пар в кабеле, тем выше вероятность дальнейшего повреждения. Соответственно, надежность кабеля будет обратно пропорциональна вероятности повреждения. Критерий надежности канала является критерием на максимум ( Е - min ).
- Стоимость использования канала - задается F iPi)b / = l..ws где Pi _ стоимость использования канала а є . При прокладке маршрута могут использоваться не только каналы, находящие в собственности предприятия связи, но и принадлежащие другим предприятиям и ведомствам. За использование таких каналов может взиматься определенная сумма, которая должна быть отображена при прокладке маршрута по данному каналу. Стоимость использования канала является критерием на минимум (Р- min ).
- Стоимость использования линейных объектов - задается вектором і = Р;/5 / = 1..л} где si _ стоимость использования объекта s eb. Стоимость использования линейных объектов должна учитываться аналогично стоимости использования каналов. Соответственно данный критерий также является критерием на минимум (S - min ).
В качестве ограничений при прокладке маршрута могут быть представлены следующие показатели: N max _ максимальное количество коммутационных точек в маршруте.
Коммутация осуществляется на каждом линейном объекте (шкаф, кросс), через который проходит маршрут. Чрезмерно большое количество коммутационных точек невыгодно как экономически, так и технологически.
- Вектор — одна или несколько конечных точек. Могут задаваться в случаях, когда абонент запрашивает подключение к конкретной АТС (либо к одной из нескольких). Также конечная точка всегда задается для задачи прямого соединения двух точек и при оптимизации существующего соединения.
- Запрет на использование устройств уплотнения. Устройства уплотнения абонентской линии не всегда являются допустимыми к использованию. В частности, некоторые виды таких устройств препятствуют работе факсов, модемов и т.д. Соответственно, при прокладке маршрута данный фактор должен учитываться.
- Запрет/разрешение на использование отдельных типов каналов и объектов при коммутации. В некоторых случаях оператором может быть введен запрет на использование отдельных типов линейных объектов либо каналов (например, кроссов либо межстанционных связей) при выборе маршрута.
Существует несколько возможных подходов к решению поставленных задач:
Математические методы теории принятия решений [47, 57, 80] -позволяют осуществлять генерирование возможных решений и их оценивание по нескольким различным критериям. Отличаются достаточно простой программной реализацией и позволяют однозначно найти существующее оптимальное решение. Однако зачастую использование данных методов сводится к полному перебору возможных вариантов.
Методы теории графов [39, 56, 89, 97] — позволяют осуществлять достаточно быстрый поиск путей на графе (которые, собственно, и являются решениями поставленных задач) с помощью известных, хорошо исследованных алгоритмов. Однако все эти алгоритмы производят оценку дуг по одному из критериев, что противоречит поставленному требованию к многокритериальности задачи.
Генетические алгоритмы [6] - применяют методы случайного поиска оптимальных решений, основанные на эволюционной теории. Позволяют получить оптимальное решение с достаточно высокой степенью вероятности за меньшее время, нежели может потребоваться для полного перебора вариантов. Однако данные методы отличаются высокой вычислительной нагрузкой на систему, а, кроме того, не позволяют гарантированно получить решение за один проход.
На основании вышеизложенного, было решено использовать в данной работе для решения поставленных задач комбинацию методов теории принятия решений и методов теории графов. Соответственно в процессе проектирования подсистемы поиска оптимальных топологий маршрутов было принято решение о ее декомпозиции на четыре модуля (рис. 26) с различным функциональным назначением.
