Разработка информационных моделей информационно-телекоммуникационной системы «Проектирование и мониторинг ВОЛП»

УДК 654.022

Д.И. Чадаев РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОНИТОРИНГ ВОЛП»

Рассмотрен процесс информационного моделирования предметной области с применением методологии структурно-системного анализа при проектировании информационной системы «Проектирование и мониторинг ВОЛП». Подробно приведены результаты моделирования: модели бизнес-процессов, диаграммы потоков данных. Рассмотрен процесс разработки даталогической модели и модели пользовательского интерфейса информационной системы.

Информационные модели ВОЛП, модель бизнес-процесса, диаграмма потоков данных, даталогическая модель, информационно-телекоммуникационная система

D.I. Chadaev

DEVELOPING INFORMATION MODELS FOR THE INFORMATION-AND-TELECOMMUNICATION SYSTEM «FIBER NETWORKS DESIGN AND MONITORING»

The author considers information simulation processes of a subject area using the system analysis methodology for designing the information system «Design and monitoring of fiber networks». Simulation details are presented to demonstrate business process patterns, and data flow diagrams. Focus is made on developing the datalogical model including user interface models of the information system.

Information models of fiber networks, business process model, data flow diagram, datalogical model, information-and-telecommunication system

По мере увеличения скорости передачи информации по волоконно-оптическим линиям передачи (ВОЛП) возрастают требования к надежности линии связи, так как потери от ее простоя растут пропорционально скорости передачи информации. Поэтому вопросам надежности волоконнооптических систем связи необходимо уделять внимание на этапах как их проектирования, так и строительства и эксплуатации [1-3].

Широкое распространение современных цифровых сетей на основе ВОЛП привело к пересмотру самих принципов их обслуживания и эксплуатации. Из-за больших объемов передаваемой информации в сети, высокой стоимости потери трафика вследствие повреждения ОК и большой протяженности ВОЛП требуются оперативное и квалифицированное обслуживание и своевременная диагностика ОК ВОЛП. Решение этих задач при построении крупных волоконно-оптических сетей возможно на основе применения автоматизированной системы непрерывного мониторинга ОК сети и перехода к принципу профилактического обслуживания ВОЛП [4].

Внушительные объемы информации, которые необходимо накапливать и обрабатывать в процессе эксплуатации и мониторинга ЛКС ВОЛП, актуализируют использование информационно-телекоммуникационных систем (ИТС) для решения подобных задач.

В основе проектирования современных информационных систем (ИС) лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект системы, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию адекватности [5, 6].

Первым этапом разработки ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП» будет построение модели бизнес-процессов с использованием методологии IDEF0. В качестве названия контекстного блока модели бизнес-процесса было выбрано «проектирование и мониторинг ВОЛП» (рис. 1). Как показал проведенный анализ процедуры мониторинга ВОЛП и существующих систем RFTS [4], результатом работы подобной системы должна являться карта местности, на которую будут нанесены элементы сети ВОЛП.

Шш оплот, птта тттттт

т титр *.*s ШШ&йрй имфврад.-дажм**

руилоост*

rson»»ew<»n*.HC

Рис.1. Контекстная диаграмма бизнес-процесса «Проектирование и мониторинг ВОЛП»

Под проектированием ВОЛП в данной работе понимается разработка проекта ВОЛП, состоящего из набора элементов сети с привязкой к цифровой карте местности.

Входными стрелками контекстной диаграммы бизнес-процессов будут «Номенклатура элементов сети», из которых в конструкторе в дальнейшем будет строиться сеть, «Карта местности» (в электронном или бумажном варианте), используемая для создания цифровой карты местности, а также «Свойства элементов сети» - исходные данные, получаемые в ходе измерений, обработка которых и производится при помощи разрабатываемой ИС.

Результатом работы этого модуля должно являться сообщение об ухудшении параметров сети. Поэтому в качестве выходов контекстного блока были выбраны стрелки «Карта сети обслуживания с текущими значениями свойств элементов сети» и «Сообщение об ухудшении свойств элементов сети».

В качестве механизмов функционирования разрабатываемого бизнес-процесса были выбраны «ИС проектирования и мониторинга ВОЛП», «ГИС Мар1пГо», «Пакет Корреляционный анализ» и «Измерительные датчики».

В качестве стрелки управления были выбраны руководства пользователя как по разрабатываемой ИС, так и по используемым в составе системы проектирования и мониторинга прикладным пакетам сторонних производителей.

Контекстная диаграмма бизнес-процесса А0 была декомпозирована на два процесса: «Проектирование ВОЛП» и «Мониторинг ВОЛП».

Заключительной работой, входящей в диаграмму декомпозиции А1, будет работа «Установка начальных значений свойств элементов сети» - процедура инициализации элементов сети путем присвоения им значений на момент начала эксплуатации ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП».

Анализ соответствия текущих и предыдущих значений измеряемых параметров элементов сети в рамках разрабатываемой модели проводится в процессе «Корреляционный анализ». Корреляционный анализ - это совокупность основанных на математической теории корреляции методов обнаружения корреляционной зависимости между двумя случайными признаками или факторами. Корреляционный анализ экспериментальных данных заключает в себе следующие основные практические приёмы:

1) построение корреляционного поля и составление корреляционной таблицы;

2) вычисление выборочных коэффициентов корреляции или корреляционного отношения;

3) проверка статистической гипотезы значимости связи.

Дальнейшее исследование заключается в установлении конкретного вида зависимости между измеряемыми величинами.

В данной работе предполагается, что корреляционный анализ выполняется во внешнем по отношении к разрабатываемой информационной системе модуле, однако в будущем соответствующий модуль будет включен и в состав ИС. Это обеспечит оперативность анализа и выдачи сообщения о деградации характеристик линии связи. Поэтому этот модуль и был включен в состав разрабатываемого бизнес-процесса.

Следующим этапом [5, 6] проектирования ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП», выполненным в рамках данной работы, явилась разработка диаграммы потоков данных (ДПД).

Рис. 2. Диаграмма декомпозиции А0 ДПД «Работа с ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП»»

Созданная диаграмма потоков данных относится к категории «ТО ВЕ», то есть описывает потоки данных в предметной области с учетом разрабатываемой ИС. Целью разрабатываемой ДПД является описание потоков данных в ИС для последующего построения схемы базы данных и модели пользовательского интерфейса.

Входные и выходные стрелки контекстной ДПД взяты из модели бизнес-процесса ТО ВЕ (рис. 1). В ходе декомпозиции этой модели было выявлено, что механизмами реализации бизнес-процессов первого уровня декомпозиции в разрабатываемой ИС будут модули «Проектирование» и «Мониторинг». Именно эти модули были выбраны в качестве названий блоков в диаграмме декомпозиции ДПД (рис. 2).

Результатом работы модуля «Проектирование» является карта сети обслуживания, а также ее компоненты - элементы сети, что отражается соответствующими стрелками. Результатом работы модуля «Мониторинг» является сообщение о деградации характеристик элемента сети.

Рис. 3. Логическая модель данных БД «Проектирование и мониторинг ВОЛП»

Следующим этапом информационного моделирования предметной области «Проектирование и мониторинг ВОЛП» является разработка логической модели данных в нотации IDEF1X (рис. 3). Для решения этой задачи в данной работе использовалось инструментальное средство AllFusion Process Modeller [7]. Процесс разработки логической модели данных основывался на созданной ранее диаграмме бизнес-процессов.

В качестве первой сущности при разработке модели была выявлена сущность «Сеть» с искусственным ключом Сеть_ГО и атрибутом «Название». С сущностью «Сеть» были связаны две сущности-справочника: «Пользователь» и «Тип сети». Под пользователем в данном случае понимается эксплуатирующая организация. Тип связей - неидентифицирующие, поэтому ключевые атрибуты этих сущностей-справочников мигрируют в раздел неключевых атрибутов сущности «Сеть». В качестве имен ролей выбраны «Является» и «Эксплуатирует».

Связь между сущностями «Сеть» и «Пользователь» предполагает возможность отсутствия эксплуатирующей организации, что на диаграмме показано ромбом.

Другой центральной сущностью модели является сущность «Узел» с искусственным атрибутом «Узел_ГО». Эта сущность связана с сущностью «Сеть» неидентифицирующей связью «Состоит из», поэтому ключевой атрибут «Сеть_ГО» мигрировал в перечень неключевых атрибутов сущности «Узел». В сущность «Узел» также были включены атрибуты «Координата_Х», «Координата_У», «Дата проверки» и «Дата установки». Для отражения в логической модели того, какой техник смонтировал данный узел, а также и другие компоненты сети - «Сегмент» и «Кабель», в модель была включена сущность-справочник «Техник», которая была соединена с перечисленными сущностями

неидентифицирующей связью «монтирует». Перечень атрибутов сущности «Техник» тривиален и приведен на рис. 3.

Таким образом, разработанная логическая модель предметной области «Проектирование и мониторинг ВОЛП» состоит из 12 независимых и 4 зависимых сущностей, 13 неидентифицирующих связей и 1 связи типа «категория».

Следующим этапом проектирования ИС [6] является разработка физической модели данных в СУБД. В данной работе переход от логической модели к физической выполнялся в автоматическом режиме с использованием CASE-инструмента AllFusion Data Modeller [7]. В ходе этого перехода названия таблиц, атрибутов и связей были переименованы с использованием латинского алфавита для обеспечения совместимости при дальнейшей разработке интерфейса.

Созданная модель была протестирована на предмет соответствия третьей нормальной форме при помощи инструментального средства AllFusion Model Validator. Тестирование не выявило ошибок, были лишь получены рекомендации, связанные с повышением эффективности поиска путем введения альтернативных ключей и индексов.

Заключительным этапом проектирования явился этап разработки модели пользовательского интерфейса. При ее создании использовались диаграмма потоков данных (рис. 2) и логическая модель БД (рис. 3).

Как показал анализ, проведенный в ходе построения ДПД, в разрабатываемой ИС будет присутствовать только одна категория пользователей - «Специалист по проектированию и мониторингу ВОЛП». Разработанная схема модели пользовательского интерфейса представлена на рис. 4.

Разрабатываемая система состоит из трех компонентов - ГИС MapInfo, пакета «Корреляционный анализ» и ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП». ГИС MapInfo является вспомогательным компонентом и отвечает за подготовку цифровых карт. Пакет «Корреляционный анализ» используется для проведения корреляционного анализа данных, хранящихся в ИС. Состав модулей ИС был выявлен в ходе построения диаграммы потоков данных (рис. 2).

Рис. 4. Модель пользовательского интерфейса ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП»

Таким образом, в результате применения структурно-системного анализа предметной области процесса «Проектирование и мониторинг ВОЛП» был построен ряд информационных моделей, позволяющих осуществить проектирование ИС «Проектирование и мониторинг ВОЛП». Следующим этапом к реализации поставленной задачи разработки ИТС будет являться этап разработки структуры и архитектуры ИТС. Выбор средств реализации указанной ИТС необходимо основывать на приведенных информационных моделях и с учетом требований к разрабатываемой системе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Комарницкий Э.И. Надежность работы волоконнооптических сетей связи и оперативное устранение аварий / Э.И. Комарницкий // LIGHTWAVE. Russian Edition. 2005. №4. С. 37-43

2. Хволес Е.А Проблемы надежности волоконно-оптических линий связи [Электронный документ] / Е.А. Хволес, В.Г. Ходатай, А.В. Шмалько // ВКСС. Connect! 2001. №3. - режим доступа http://www.connect.ru/article.asp?id=2635 12.12.2010. свободный, яз.рус.

3. Шмалько А.В. Планирование и построение современных цифровых корпоративных сетей связи / А.В Шмалько // Вестник связи. 2000. №4. С. 58-65.

4. Шмалько А.В. RFTS - системы мониторинга ВОЛП [Электронный документ] I

A.В. Шмалько, Е.Б. Гаскевич, Р.Р. Убайдуллаев II АО «Концепт Технологии» 12-04-2001 - режим доступа http:IIwww.c-tt.ruIcontent/print.asp?sn=19б&ver=full 13.02.2011. свободный, яз.рус.

5. Грекул В.И. Проектирование информационных систем [Электронный документ] I

B.И.Грекул II Интернет университет - режим доступа http:IIwww.intuit.ruIdepartment/seIdevisIбI1.html 13.02.2011. свободный, яз.рус.

6. Вендеров А.М CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем I А.М. Вендеров. М.: Финансы и статистика, 1998. 17б с.

7. Горин С.В. Применение CASE-средства ERwin 2.0 для информационного моделирования в системах обработки данных [Электронный документ] I С.В. Горин, А.Ю. Тандоев II электронная библиотека CITForum.ru - режим доступа http:IIcitforum.ruIdatabaseIkbd9бIб5.shtml 13.02.2011. свободный, яз.рус.

Чадаев Денис Иванович - Denis I. Chadaev -

старший преподаватель кафедры Senior Lecturer

«Телекоммуникационные системы» Department of Telecommunication systems

Волгоградского государственного университета Volgograd State University

Статья поступила в редакцию 10.02.12, принята к опубликованию 04.06.12