Построение распределенных систем ретроспективного анализа данных мониторинга телекоммуникационных сетей

УДК 004.046

Ю. М. Шерстюк

ОАО «НИИ „Рубин"»

К. Л. Воронков, М. Д. Рожнов

ЗАО «Институт инфотелекоммуникаций»

ПОСТРОЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ РЕТРОСПЕКТИВНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ МОНИТОРИНГА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

В рамках автоматизированной системы управления связью (АСУС) рассматриваются вопросы построения цифровой сети связи, распределенной системы сбора разнородных данных, поступающих от объектов мониторинга из состава оборудования и подсистем, входящих в состав сети связи. Предложено решение по построению таких систем с учетом фрагментации современных телекоммуникационных сетей, сегментации по уровням информационной защищенности ресурсов сети, а также с учетом информационного взаимодействия различных сегментов. Представлена морфологическая модель рассматриваемой системы.

АСУС, сеть связи, мониторинг, подсистема импорта данных, ретроспективный анализ.

Введение

Современная телекоммуникационная платформа должна представлять собой цифровую систему (сеть) связи (ЦСС). Использование цифровых средств и сетей передачи позволяет существенно повысить качество услуг связи, а унификация методов передачи и коммутации, а также свойства современных линий связи дают возможность передавать сигналы с высокими скоростями, обеспечивают высокое качество обслуживания трафика различного вида.

Необходимо отметить, что построенные на базе ЦСС телекоммуникационные сети и входящие в их состав автоматизированные системы управления связью являются системами с ярко выраженной технической гетерогенностью, вертикальной и горизонтальной фрагментацией, структурной и функциональ-

23

ной динамикой, что затрудняет анализ их функционирования. На рис. 1 представлен фрагмент ЦСС в составе нескольких пунктов управления узлом связи (ПУУС) и пункта управления связью (ПУС). Следует отметить, что ПУУС находятся на нижнем уровне иерархии АСУС, на них расположено конечное оборудование из состава сети связи. В свою очередь, ПУС могут находиться как на верхнем, так и на промежуточных уровнях иерархии АСУС. В последнем случае между ПУС устанавливается такой же информационный обмен, как между ПУУС и ПУС.

Рис. 1. Фрагмент цифровой сети связи

Также в общем случае для ЦСС следует учитывать их сегментацию, связанную с информационной защищенностью: можно выделить несколько сегментов с различными требованиями по информационной безопасности и конфиденциальности передаваемых и обрабатываемых данных.

Применительно к сложившейся практике построения АСУС ЦСС интерес представляет подход к определению функциональных подсистем, базирующийся на учете характера реализуемых информационных процессов [1]. Такой подход предполагает представление АСУС ЦСС в виде совокупности функциональных подсистем.

24

1 Функциональные подсистемы

В качестве типовых функциональных подсистем могут выступать, например:

• подсистема планирования - как подсистема, предназначенная для решения различных задач проектирования ЦСС и ее элементов;

• учетная подсистема, позволяющая осуществлять ручной, автоматизированный и автоматический ввод (импорт) данных учетного характера - статических и динамических, т. е. характеризующих инфраструктуру элементов ЦСС и основные (актуальные) свойства ее компонентов, их техническое состояние и функционирование;

• подсистема оперативного контроля и управления - как подсистемы технологического и оперативно-технического управления, причем всей ЦСС, включая ее АСУС;

• аналитическая подсистема, позволяющая решать расчетные задачи оценивания, анализа и оптимизации для использования результатов решений в подсистеме планирования;

• ряд модулей и подсистем, обеспечивающих информационное взаимодействие с присоединяемыми системами управления и другими внешними по отношению к АСУС информационными системами.

Очевидно, что каждую функциональную подсистему следует рассматривать как совокупность взаимосвязанных функциональных уровней, разнесенных по объектам АСУС ЦСС различных уровней иерархии ее организационной структуры, например, как на рис. 1. Наличие и характер межуровневых взаимодействий, способы и средства их реализации для каждой конкретной АСУС ЦСС потенциально могут быть уникальными.

Так, модули учета различных объектов могут быть как полностью автономными друг от друга в смысле автоматических взаимодействий, так и взаимосвязанными, построенными на основе общей (единой) централизованной или частично либо полностью распределенной базы данных. В случае использования распределенной базы данных правила и механизмы распределенных репликаций также могут существенно различаться для разных конкретных АСУС ЦСС.

Это утверждение также справедливо и для аналитической подсистемы.

В рассматриваемых системах можно выделить целый ряд различных элементов, мониторинг которых позволяет осуществлять сбор и обработку данных с целью дальнейшего анализа и оптимизации поведения системы. Эти данные можно условно отнести к двум классам:

• оперативного контроля;

• ретроспективные.

Сбор данных оперативного контроля позволяет своевременно обнаруживать неисправности и предотвращать отказы в обслуживании. Решение данной задачи возлагается на средства оперативного управления в составе

25

АСУС ЦСС и может быть получено только при использовании данных контроля, поступающих от сетевых элементов и средств управления с периодичностью, обеспечивающей необходимую оперативность контроля функционирования сети и ее компонентов.

В свою очередь, ретроспективные данные содержат сведения как о поведении самой системы, так и о функционировании управляемых или мониторируемых с ее помощью объектов. Ретроспективные данные могут иметь параметрическую или событийную природу, но применительно к АСУСС ЦСП они связаны единой предметной областью и, как следствие, опираются на единую информационную модель, что создает предпосылки для их информационной интеграции в целях дальнейшей совместной обработки.

2 Модели взаимодействия информационных подсистем

Построение подсистемы оперативного контроля и управления подробно изложено в [2-5], а аналитической подсистемы - в [6, 7].

Для обеспечения информационного обмена между учетной подсистемой (УПС), подсистемой оперативного контроля и управления, которую можно рассматривать как подсистему управления функционированием (ПУФ), и аналитической подсистемой (АПС) целесообразно использовать подход, связанный с построением подсистемы импорта данных состояний (ПИДС). Данная подсистема позволяет собирать данные мониторинга, хранить их, а также реализовывать информационный обмен с взаимодействующими подсистемами для дальнейшего использования собираемых данных.

Основные процессы взаимодействий между указанными подсистемами (рис. 2):

1) поступление данных мониторинга от ПУФ к ПИДС и помещение их в хранилище данных;

2) поступление данных от объектов, входящих в ЦСС, и помещение их в хранилище данных;

3) информационный обмен между элементами ПИДС, а именно - разными уровнями иерархии и фрагментации;

4) передача данных от ПИДС аналитической подсистеме для статистической обработки и выработки решений в интересах подсистемы планирования;

5) передача учетной подсистеме сведений об изменении состояния мониторируемых объектов от источников данных и ПУФ;

6) получение от учетной подсистемы сведений, необходимых для организации мониторинга ЦСС;

7) поступление сведений в учетную подсистему от средств планирования (в качестве данных об изменении структуры ЦСС);

26

8) поступление необходимых целеуказаний и описаний объектов мониторинга от подсистемы планирования в ПИДС;

9) запросы на получение сведений или решения аналитических задач в интересах подсистемы планирования;

10) передача результатов решений аналитических задач от АПС системе планирования.

Подсистема планирования

7 1 8 Г 1 i 10 к 9

Учетная 6 . 5  Подсистема импорта 4  Аналитиче ская

подсистема

Подсистема управления функционированием

Источники данных

Рис. 2. Основные процессы взаимодействия функциональных подсистем

Для дальнейшего рассмотрения можно ограничиться фрагментом ЦСС и АСУС ЦСС, состоящим из трех уровней иерархии: пункта управления узлом связи, пункта управления связью и центрального пункта управления связью (ЦПУ). В свою очередь, на каждом уровне имеются два сегмента по уровню конфиденциальности обрабатываемой информации и информационной защищенности (открытый и закрытый сегменты). Необходимо отметить, что на уровне ПУУС функционируют только элементы подсистемы импорта данных состояний и подсистемы управления функционированием, тогда как на уровне ПУС и ЦПУ присутствуют все указанные подсистемы, но УПС и АПС функционируют только в закрытом сегменте, импортируя необходимые сведения из открытого сегмента (рис. 3).

С учетом изложенного можно более детально описать структуру ПИДС на различных уровнях иерархии.

На уровне ПУУС функционируют средства сбора данных мониторинга непосредственно от объектов ЦСС и элементов ПУФ, расположенные на ПУУС (коллекторы данных).

На уровне ПУС и ЦПУ помимо коллекторов данных можно выделить:

• для открытого сегмента - средства управления коллекторами данных;

• для закрытого сегмента - средства сбора и хранения данных и сопряженные с ними средства управления коллекторами данных закрытого сегмента.

27

Рис. 3. Схема взаимодействия функциональных подсистем

28

При предлагаемом подходе к структуризации ПИДС можно выделить следующие основные процессы информационного обмена между функциональными подсистемами:

1) поступление данных мониторинга от ПУФ к ПИДС и помещение их в хранилище данных;

2) поступление данных от объектов, входящих в ЦСС, и помещение их в хранилище данных;

3) передача от данных от средств ПИДС ПУУС (коллекторов данных) средствам ПИДС ПУС;

4) передача сведений (полученных от коллекторов данных) от ССХД младшей ПИДС к ССХД старшей ПИДС;

5) передача данных от средств управления коллекторами данных «открытого сегмента» средствам сбора и хранения данных ПИДС;

6) передача учетных сведений, необходимых для управления коллекторами данных «открытого сегмента»;

7) получение сведений от УПС, относящихся к структуре ЦСС, и характеристик объектов мониторинга;

8) импорт данных состояния в УПС;

9) передача сведений, относящихся к изменении конфигурации коллекторов данных и перечня управляемых объектов;

10) передача данных от ПИДС аналитической подсистеме с целью статистической обработки и выработки необходимых решений в интересах подсистемы планирования;

11) запросы на получение сведений или решения аналитических задач в интересах подсистемы планирования;

12) поступление сведений в учетную подсистему от средств планирования как данных об изменении структуры ЦСС;

13) поступление необходимых целеуказаний и описаний объектов мониторинга от подсистемы планирования в ПИДС для всех ее компонентов в соответствии с уровнями иерархии и сегментарности;

14) информационный обмен между компонентами учетной подсистемы;

15) передача сведений учетного характера от УПС средствам ПИДС открытого сегмента;

16) конфигурирование ПУФ на основании сведений, полученных от подсистемы планирования.

Заключение

Данное описание позволяет проектировать функциональные подсистемы АСУС ЦСС как декомпозицию контекстных диаграмм подсистем, детализировать их функциональные и информационные взаимодействия.

29

Предложенный подход был апробирован при создании программных комплексов, являющихся функциональными частями АСУ ЦСС.

Библиографический список

1. NGOSS : Построение эффективных систем поддержки и эксплуатации сетей для оператора связи / Дж. Райли, М. Кринер. - Москва : Альпина Бизнес Букс, 2007. - 192 с.

2. Технологическое управление как основа построения АСУС / Ю. М. Шерстюк, М. Д. Рожнов // Сб. материалов XI Санкт-Петербург. междунар. конф. «Региональная информатика - 2008» (РИ-2008), 22-24 окт. - Санкт-Петербург : СПОИСУ, 2008. - С. 83.

3. Базовые модели получения данных мониторинга функционирования сетей связи / К. Л. Воронков, А. А. Олимпиев, Ю. М. Шерстюк // Инфокоммуникационные технологии в инновациях, медикобиологических и технических науках : сб. науч. тр. V междунар. науч. конгресса «Нейробиотелеком-2012». - Санкт-Петербург : Политехника, 2012. -С. 251-253.

4. Предложение по решению задачи актуализации состояния гетерогенной телекоммуникационной сети / Ю. М. Шерстюк, А. А. Олимпиев // Вопр. радиоэлектроники (Сер. СОИУ). - 2012. - Вып. 2. - С. 5-10.

5. Служба сетевого мониторинга с инвариантной программной реализацией / А. А. Олимпиев // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании : сб. науч. ст. II Междунар. науч.-технич. и науч.-методич. конф., 26-27 февраля. - Санкт-Петербург : СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, 2013. - С. 493-496.

6. Обработка и хранение первичных данных технологического мониторинга / Ю. М. Шерстюк, К. Л. Воронков // Вопр. радиоэлектроники (Сер. СОИУ). - 2012. - Вып. 2. -С. 77-84.

7. Аналитическая информационная система : концепция создания / А. А. Мусаев, Ю. М. Шерстюк // Изв. Санкт-Петербург. гос. технологич. ин-та технич. ун-та. - 2011. -№ 12. - С. 62-68.

© Шерстюк Ю. М., Воронков К. Л., Рожнов М. Д., 2014

30