ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Объектно-ориентированный метод технико-экономического проектирования мультисервисных сетей связи и интеллектуальная система моделирования «BPSIM3».

 

Доросинский Леонид Григорьевич,

доктор технических наук, профессор,

Аксенов Константин Александрович,

кандидат технических наук, доцент,

Попов Максим Владимирович,

Смолий Елена Фадеевна,

ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет-УПИ».

 

В работе описывается опыт создания интеллектуальной системы проектирования мультисервисных сетей связи (МСС) и динамического моделирования бизнес-процессов (БП) рынка телекоммуникационных услуг.

 

Введение.

 

Опрос ведущих технических специалистов операторов связи таких как УРАЛСВЯЗЬИНФОРМ, МЕГАФОН, МТС и БИЛАЙН показал, что при проектировании МСС службы развития операторов пользуются базой знаний, основанной на собственном опыте, а технические решения по реализации МСС навязываются поставщиками оборудования (вендорами). Ни один из операторов не использует автоматизированные средства проектирования МСС и не моделируют различные сценарии развёртывания (модернизации) проектируемой или существующей сети при освоении новых регионов, внедрении новых услуг или при изменении топологии. Работа выполняется при поддержке программы «СТАРТ» в рамках государственного контракта между Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и ООО «НПП «Системы автоматизации поддержки бизнеса» по договору № 5058 р/7296, а также в рамках гранта Президента Российской Федерации МК-2208.2007.9.

 

Задача технико-экономического проектирования (ТЭП) МСС.

 

Основной задачей ТЭП является - поддержка принятия решения при развёртывании или модернизации МСС. Проектирование МСС включает следующие основные процедуры: 1) сбор исходных данных; 2) описание структуры сети; 3) выбор сетевой архитектуры; 4) выбор топологии сети; 5) организация сети доступа; 6) выбор оборудования; 7) построение наложенных систем синхронизации; 8) сигнализации и управления; 9) выбор технологий по обеспечению сервисов; 10) расчет технических и экономических показателей качества функционирова­ния сети.

Исходными данными для проектирования МСС являются: 1) численность потребителей инфокоммуникационных услуг; 2) наличие первичной сети; 3) свободные ресурсы транспортной сети SDH в виде цифровых потоков Е1; 4) свободные ресурсы транспортной сети в виде свободных оптических волокон; 5) спектр услуг (телефонная связь, передача данных по выделенным и комму­тируемым каналам, IP-телефония, сеть Интернет, видеоконференция и др.); 6) информационные системы; 7) требования по надежности; 8) требования по синхронизации.

 

Системный подход к интеллектуальным сетям связи (ИС).

 

На основании системного подхода деятельность компании раскладывается на несколько уровней, для каждого из которых существуют модели с определенным уровнем детализации. На основе ключевых параметров определяется структура БП и производится иерархическая декомпозиция. Согласно рекомендации ITU-T 1.312/Q.1201 основой для стандартизации в области интеллектуальных сетей связи является абстрактная концептуальная модель (Intelligent Network Conceptual Model). Модель состоит из четырех плоскостей: 1) сервиса (уровень услуг или БП), 2) глобальная функциональная плоскость, 3) распределенная функциональная плоскость, 4) физическая плоскость. Модель разделяет аспекты, относящиеся к услугам, и аспекты, связанные с сетью, что позволяет описывать услуги и возможности ИС независимо от базовой сети, над которой создается интеллектуальная надстройка [2]. Плоскости 2-4 достаточно полно освящены в литературе [1-2], более детально остановимся на плоскости услуг.

При описании плоскости услуг описывается модель рынка, модели клиентов-потребителей и поставщиков услуг (операторов и провайдеров) и оборудования (вендоров), а также основные процессы их взаимодействия. При описании моделей организационно-технических систем (ОТС) описываются миссия, цели, показатели деятельности, БП, ресурсы, услуги предоставляемые на основе информационно-телекоммуникационных технологий (ИКТ) и процессы принятия решений (ППР).

Для описания БП телекоммуникационной компании может быть использована референтная модель еTOM [3]. Результаты анализа БП компании могут быть использованы для реинжиниринга, оптимизации взаимоотношений с поставщиками и партнерами, развития сотрудничества с другими провайдерами услуг.

Для решения задач анализа и моделирования БП недостаточно использовать только описательные статические модели, необходимо привлечение методов имитационного моделирования (ИМ) и ситуационного управления (с помощью которых учитывается фактор времени (динамики, конечности и случайности процессов), а также причинно-следственных связей). К БП также относятся ППР, специфика которых может быть отражена с помощью моделей и методов искусственного интеллекта.

 

Обзор и анализ систем ТЭП (СТЭП) МСС.

 

Задачу, решаемую в работе можно разделить на следующие подзадачи: 1) ТЭП МСС; 2) динамическое бизнес-моделирование (развертывание МСС, рынок ИКТ-услуг). Задача ТЭП требует привлечения как минимум двух экспертов – технического специалиста и экономиста-маркетолога. Для задачи бизнес-моделирования МСС важны как технические характеристики МСС (трафик, параметры оборудования, технологии), так и характеристики БП рынка ИКТ-услуг (сроки и требования по развертыванию МСС, ARPU, объем инвестиций, сроки окупаемости проекта, кадровое и ресурсное обеспечение процессов работы МСС, характеристики социальных процессов (маркетинга, конкуренции), для учета которых используются мультиагентные модели, которые включают также модели лиц, принимающих решения (ЛПР)).

Классически данные задачи решались с помощью экспертных систем (ЭС) и систем ИМ (СИМ). Методы ситуационного и мультиагентного моделирования позволяют решать данные задачи на едином базисе, что делает возможным применять данные методы, как по отдельности, так и вместе, для этой цели используются системы динамического моделирования ситуаций (СДМС). Результаты сравнения систем, близких к СТЭП МСС  представлены в таблице 1 (система моделирования МСС NetCracker; средство моделирования БП ARIS Toolset, динамическая ЭС G2, СИМ AnyLogic и СДМС BPsim2).

 

Таблица 1.

Сравнительный анализ систем при решении задачи ТЭП МСС

№ п/п

Параметр

ARIS

G2

AnyLogic

NetCracker

BPsim2

1

ТЭП МСС

 

 

 

 

 

1.1.

ручное

НЕТ

НЕТ

НЕТ

+

НЕТ

1.2.

автоматическое

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

2

База знаний

 

 

 

 

 

2.1

оборудование

НЕТ

+

+

+

+

2.2

услуги МСС, процессы МСС, рынок ИКТ-услуг

+

+

+

+

+

2.3

технологии, правила ТЭП ИС

НЕТ

+

НЕТ

+

+

3

Вывод на знаниях

НЕТ

+

НЕТ

НЕТ

+

4

Ситуационный подход

НЕТ

+

НЕТ

НЕТ

+

5

Язык описания БП

 

 

 

 

 

5.1

описание ресурсов, средств, процессов, иерархические БП

+

+

+

+

+

5.2

описание целей системы

+

НЕТ

НЕТ

НЕТ

+

6

Мультиагентное моделирование

 

 

 

 

 

6.1

элемент АГЕНТ (ЛПР)

НЕТ

НЕТ

+

НЕТ

+

6.2

база знаний агента

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

+

7

Переход от ТЭП к ИМ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

8

ИМ

 

 

 

 

 

8.1

процессы развертывания МСС

+

+

+

+

+

8.2

процессы рынка ИКТ-услуг

+

+

+

+

+

8.3

оказание услуг (трафик, стоимость)

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

НЕТ

8.4

загрузка оборудования

НЕТ

+

+

+

+

9

Возможность работы непрограммирующего пользователя

+

НЕТ

НЕТ

+

+

10

Стоимость, тыс. долларов

50

70

4,8

60

4

 

Как следует из проведенного сравнительного анализа, ни одна из рассмотренных систем не обладает полной функциональностью СТЭП МСС. Для всех средств характерны следующие черты: отсутствие средств автоматизации процесса ТЭП МСС, отсутствие средств перехода от задачи ТЭП к ИМ МСС. Функцию построения мультиагентных моделей рассмотренные системы не поддерживают, за исключением системы BPsim2. С точки зрения непрограммирующего пользователя удобными средствами описания/создания модели МСС обладают системы NetCracker и BPsim2. Большинство систем плохо поддерживают русский язык и обладают высокой стоимостью (50-70 тысяч долларов).

 

Теоретические основы ТЭП МСС и бизнес-моделирования.

 

Для качественного ТЭП МСС при разработке методов и средств автоматизированного моделирования необходимо предусмотреть большое количество исходной информации: виды и параметры телекоммуникационного оборудования, технологий, знания технических специалистов, экономистов, менеджеров проектов, маркетологов и юристов. Для решения задачи ТЭП МСС больше всего подходят СДМС. В СДМС могут использоваться средства ИМ, ЭС и ситуационного моделирования (СМ) [4]. Разработка и внедрение СДМС для операторов связи является актуальной и востребованной задачей.

При решении задач моделирования, анализа и синтеза МСС и БП применяются следующие математические методы: теория телетрафика может быть использована на всех уровнях МСС, кроме уровня услуг (БП); для решения задач анализа и синтеза БП применяются методы ИМ, СМ и ЭС. Для описания МСС с точки зрения ППР, динамической составляющей БП, ЭС, СМ и мультиагентного моделирования может быть использована теория мультиагентных процессов преобразования ресурсов (МППР) [4].

 

Объектно-ориентированный метод ТЭП МСС и СТЭП «BPsim3».

 

В качестве средства формализации знаний используется подход на основе фрейм-концептов (ФК) и концептуальных графов (КГ), предложенный Швецовым А.Н. [5] и реализованный применительно к промышленной СУБД MS SQL Server в виде оболочки ЭС [4]. На стадии структурирования знаний используется объектно-структурный подход (ОСП) [6].

За основу построения системы интеллектуального проектирования и моделирования МСС использована СДМС МППР BPsim2 [4]. Система автоматизированного проектирования и моделирования BPsim3 [7] (рис. 1) применяется для решения задач ТЭП и бизнес-моделирования МСС. В работе рассмотрен пример ТЭП МСС «Екатеринбург – Н.Серги».

 

Рис. 1.

Схема МСС «Екатеринбург – Н.Серги» в BPsim3.

 

При проведении системного анализа в качестве основы описания структуры ФК может быть использована диаграмма классов языка UML (рис. 2). Дальнейшее описание КГ (семантики) и наполнение данными образует базу знаний.

Для реализации визуального построителя механизма вывода оболочки ЭС предложено использование диаграмм поиска решений (расширение диаграмм последовательности языка UML). Диаграмма последовательности графически описывает последовательность вызова методов между классами при решении определенной задачи (сценария). Данный подход позволяет визуально (в виде блок-схемы) описать ход решения задачи – последовательность вызовов процедур (методов \ демонов) от одного фрейма к другому (рис. 3).

 

 Рис. 2.

Диаграмма классов и наполнение БЗ экземплярами в BPsim3.

 

Рис. 3.

Диаграмма «Поиска решения» для задачи ТЭП МСС.

 

На рис. 4 представлен фрагмент декомпозиции одной из точек принятия решения многостадийной задачи ТЭП МСС (альтернативы реализации транспортной сети от г. Екатеринбурга до г. Н.Серги»). Результаты расчета различных 8-ми вариантов проектов МСС представлены на рис. 5-6.

 

Рис. 4.

Вынос точки принятия решений на схему МСС.

 

Внутренняя норма доходности (рис. 5) показывает, что наиболее привлекательными являются варианты проектов 6 и 5 (строительство HDSL-линий), за ними следуют варианты 4 и 7 (строительство РРЛ на участке Екатеринбург - Н.Серги).

 

Рис. 5.

Внутренняя норма доходности (IRR) вариантов проектов.

 

Рис. 6.

Прибыль после уплаты налогов вариантов проектов.

 

С точки зрения дальнейшего развития МСС предпочтительней строительство оптоволоконного канала (вариант 8), так как по показателям прибыли после уплаты налогов и чистой приведенной стоимости он наиболее привлекателен. С точки зрения ОСП [6] рассмотрим СТЭП BPsim3 (табл. 2).

 

Таблица 2.

СТЭП BPsim3 c точки зрения ОСП.

Страта

Вид знаний

Уровни страты [BPsim3.Модуль (наполнение)]

s_1

ЗАЧЕМ-знания

Стратегический анализ: назначение и функции системы [Миссия, видение, стратегии, цели]

s_2

КТО-знания

Организационный анализ: коллектив разработчиков системы [Эксперты, аналитики, ЛПР (агенты)]

s_3

ЧТО-знания

Концептуальный анализ: [Оборудование, технологии, МСС, услуги, процессы, и т.д.]

s_4

КАК-знания

Функциональный анализ: гипотезы и модели принятия решений [Модели поведения (сценарии) агентов]

s_5

ГДЕ-знания

Пространственный анализ: окружение, оборудование, коммуникации [Геоинформационная система]

s_6

КОГДА-знания

Временной анализ: временные параметры и ограничения [ИМ]

s_7

ПОЧЕМУ-знания

Каузальный или причинно-следственный анализ: формирование подсистемы объяснений [ЭС]

s_8

СКОЛЬКО-знания

Экономический анализ: ресурсы, затраты, прибыль, окупаемость [Решение (ТЭП МСС)]

 

Выводы.

 

Решение задачи интеграции имитационного, экспертного, ситуационного и мультиагентного моделирования, а также объектно-ориентированного подхода, позволило реализовать проблемно-ориентированный интеллектуальный САПР ТЭП МСС «BPsim3».

 

Литература.

 

1. Т.Б.Денисов, Б.Я.Лихтциндер, Мультисервисные АТМ-сети. - М.: Эко-трендз, 2005, 318 с.

2. Б.Я. Лихтциндер Интеллектуальные сети связи / Б.Я. Лихтциндер, М.А. Кузякин // М.: Эко-трендз, 2002. 206 с.

3. Коптелов А. Совершенствование бизнес-процессов телекоммуникационной компании: мобильные телекоммуникации №7. 2006 С.45-50.

4. Аксенов К.А., Гончарова Н.В. Динамическое моделирование мультиагентных процессов преобразования ресурсов: монография / К.А. Аксенов, Н.В. Гончарова. Екатеринбург:ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,2006. 311 с.

5. Швецов А.Н. Модели и методы построения корпоративных интеллектуальных систем поддержки принятия решений: дис. … д-ра техн. наук : 05.13.01 / А.Н. Швецов. Санкт-Петербург, 2004.  461 с.

6. Частиков А.П., Гаврилова Т.А., Белов Д.Л. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 608 с.

7. Аксенов К.А., Попов М.В., Смолий Е.Ф., Доросинский Л.Г. Динамическая система моделирования и проектирования мультисервисных сетей связи «BPsim3» // Имитационное моделирование. Теория и практика: Материалы третей Всероссийской научн.-практ. конф. – Санкт-Петербург, ФГУП ЦНИИ технологии судостроения, 2007. Т.1. – С.253-257.

 

Поступила в редакцию 11.03.2008 г.

2006-2018 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.