Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и исследование принципов и методики построения информационно-телекоммуникационных систем на базе ГИС-технологий

ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование принципов и методики построения информационно-телекоммуникационных систем на базе ГИС-технологий"

На правах рукописи

ЩЕРБИНИН Михаил Владимирович

Разработка и исследование принципов и методики построения нпформацшжпо-тслскоммуннкаиионпых систем на базе ГИС-техиологни

Специальность 25 00 35 - Геоинформатика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003177153

Работа выполнена на кафедре информационно-измерительных систем Московского государственного университета геодезии и картографии

(МИИГАиК)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор

Майоров Андрей Александрович

доктор технических наук Нехин Сергей Степанович кандидат технических наук Лонский Иван Иванович

Федеральное государственное учреждение (ФГУ) «Государственный научно-исследовательский институт

информационных технологий и

коммуникаций» (ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика»)

Защита состоится <¿$0» декабря 2007 г диссертационного совета Д 212 143 03 при университете геодезии и картографии по адресу 105064, Москва^К-64, Гороховский переулок, д 4, МИИГАиК, аудитория

(Л

_» ч на заседании Московском государственном картографии по адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК Автореферат разослан « &0 » ноября 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета

-Ю.М Климков

Общая харак1ерисгика работы

Актуальность темы исследования'

Ускорение темпов проектирования и строительства новых сетей, модернизация инфраструктуры уже существующих, повышение качества обслуживания сетей являются приоритетными задачами для большинства предприятий связи Для решения данных задач необходим инструмент, способный работать с большими объемами регионально распределенных разнородных данных, достаточно гибкий, и масштабируемый, чтобы обеспечивать потребности как локального, так и межрегионального уровня Классическим примером решения поставленных задач являются различные модульные решения класса систем поддержки операций (OSS) На их основе создаются комплексные информационные системы, основной задачей которых является управление существующими сетями Информационно-телекоммуникационные системы (ИТС) — комплекс аппаратно-программных средств, используемый для решения задач проектирования, строительства, мониторинга и эксплуатации телекоммуникационной инфраструктуры предприятия связи Поскольку темпы развития телекоммуникационных технологий велики, а также в связи с тем, что эта отрасль молода, внедрение элементов ИТС происходит хаотично Предприятия связи предпочитают внедрять отдельные модули, чтобы решшь текущие проблемы В резулыаге оператор получает не комплексную систему, а набор отдельных модулей, не взаимодействующих друг с другом

Гакже в большинстве этих решений не принимается в расчет такой немаловажный для телекоммуникационных сетей фактор, как региональное распределение элементов сети Поэтому особый интерес для исследования представляют системы, базирующиеся на геоинформационных технологиях Подобный подход приобрел большую популярность в связи с гем, что материалом для работы информационно-телекоммуникационных

|

систем являются данные об объектах, имеющих пространственную привязку и большое количество атрибутивной информации, их характеризующей

Исследования показали, что на момент написания работы нет четко сформулированной методики, используя которую можно было бы спроектировать и построить ИТС, основанную йа ГИС-технологиях, обладающую необходимым набором функциональных возможностей, с учетом специфики конкретного предприятия связи Таким образом, разработка общей методики построения информационно-телекоммуникационной системы на базе ГИС-технологий является актуальной

Целью работы является разработка и исследование принципов и методики построения информационно-телекоммуникационных систем на основе ГИС-технологий

В основе работы лежит разработка ИТС, выполняющей проектировочные, инвентарные и обслуживающие функции инфраструктуры сети Комплексная многофункциональная система обеспечивает весь жизненный цикл сети оператора связи, однако, каждая из рассматриваемых функций может быть внедрена в существующую систему управления отдельно Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

1 Анализ современных технологий развития и управления телекоммуникационными сетями

2 Классификация направлений использования ГИС-технологий в телекоммуникационной области

3 Анализ структурной модели бизнес-процессов телекоммуникационного предприятия (еТОМ) с целью определения общей архитектуры ИТС

4 Исследование принципов построения ИТС, связанных со спецификой предприятий связи различного типа

5 Разработка методики построения информационно-телекоммуникационной системы на основе геоинформационных технологий

6 Апробация методики построения информационно-телекоммуникационной системы, разработанной в рамках диссертационного исследования

7 Выбор программного решения, позволяющего наиболее рационально решить задачи планирования и эксплуатации сетей связи

Основные результаты, выносимые на защиту.

По итогам проведенной исследовательской работы на защиту выносятся следующие результаты

1 Классификация прикладных задач, решаемых в процессе всего жизненного цикла телекоммуникационных сетей

2 Принципы построения информационно-телекоммуникационной системы с учетом особенностей предприятий связи

3 Методика построения информационно-телекоммуникационной системы

Нлучнан новизна

Новизна полученных осногвных научных результатов заключается в следующем

на момент написания работы методик подобных предложенной разработано не было,

сформулированные принципы обоснованы и позволяют учитывать особенности предприятия, для которого разрабатывается информационно-телекоммуникационная система,

подходы, описываемые в данной работе, могут быть применены и к другим областям, имеющим в основе большое количество регионально распределенных взаимодействующих элементов

Практическая значимость. разработанная методика и сформулированные принципы построения ИТС позволяют внедрять решения, наиболее полно отвечающее запросам оператора связи с учетом ограничении, накладываемых оператором связи на разработку данной системы Внедренная

система позволяет производить мониторинг, разработку и обслуживание телекоммуникационных сетей различных классов и типов, что, в свою очередь, позволяет выявлять недостатки сети, моделировать ее существующие и проектируемые компоненты с более высокой точностью Помимо этого, подобные системы позволяют оценивать и минимизировать расходы по строительству новых участков сетей, упрощают работу служб эксплуатации сети, чем повышают уровень обслуживания клиентов

Методика, разработанная в данной работе, была экспериментально проверена на операторе связи федерального уровня С помощью данной системы в кратчайшие сроки (23 рабочих дня) был спроектирован участок волоконно-оптической сети связи на территории нескольких республик Южного федерального округа, проверены спецификации производителя оборудования по канальным и портовым емкостям, смоделирована работа будущей сети и даны рекомендации по ее улучшению, а также просчитана смета по строительству данного участка

Публикации и апробация результатов исследования.

Основные положения диссертационной работы отражены в 3 публикациях, а также докладывались и обсуждались на 61-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Россия, Москва, 8-12 мая 2006 г , Московский государственный университет геодезии и картографии)

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка литературы Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение.

Во Введении обосновывается актуальность исследования, определяются направления исследований, сформулирована цель работы, ее научная новизна и

практическая ценность диссертации, формулируются , - ¡) льтаты, выносимые на защиту

Первая глава.

В первой главе приведен развернутый анализ иностранных и российских достижений в области управления телекоммуникационной инфраструктурой, а также использования геоинформационных систем в решении задач обслуживания инфраструктуры телекоммуникационной сети

Обширную работу в данном направлении развивает Telemanagement Forum (TMF) -международная некоммерческая организация, занимающаяся координацией усилий телекоммуникационной индустрии по созданию методологий, отраслевых стандартов и практических решений, направленных на повышение эффективности и гибкости бизнеса TMF разработала систему взглядов на проблему управления телекоммуникациями, начиная с основных процессов управления телекоммуникационным бизнесом оператора связи - к процессам эксплуатации оборудования сети электросвязи

Российский опыт управления информационно-телекоммуникационными сетями представлен разработками Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций В рамках его научной деятечьности были разработаны методы проекшрования интегрированных систем управления телекоммуникационными сетями операторов связи Существенный вклад в разработку проблем управления телекоммуникационной инфраструктурой внес Сибирский государственный университет телекоммуникации и информатики

Вышеперечисленные научные достижения, хотя и дают в распоряжение исследователей мощный инструмент для решения задач развития и управления телекоммуникационными сетями, однако, имеют один ключевой недостаток в них не учитывается пространственное распределение элементов телекоммуникационной сети Соответственно игнорируется и использование ГИС-технологий

Что касается применения ГИС в телекоммуникационной сфере, данное направление в российской науке освещено слабо На момент написания

диссертационной работы тема использования геоинформационных систем в управлении телекоммуникационной инфраструктурой была затронута лишь в нескольких серьезных работах Некоторые из них заслуживают внимания

В 2003 году Коровин А Н, директор Владимирского филиала дочерней компании ОАО «Связьинвест» ОАО «Центральная телекоммуникационная компания», защитил диссертационную работу на тему «Моделирование телекоммуникационной системы и информационное сопровождение принятия решений с применением ГИС-технологий (на примере Владимирской области)», в которой дал обстоятельный обзор существующим на тот момент решениям ГИС, используемым в области управления телекоммуникационными сетями

Другой работой, заслуживающей внимания, является диссертация Жолобова Д А «Автоматизированная информационная система технико-экономического учета линейных сооружений связи» И хотя в самом названии не фигурирует привязка к геоинформационным технологиям, однако в работе представлен метод использования геоинформационных систем,

функциональность которых подразумевает использование больших объемов графических, векторных массивов данных, а также атрибутивной информацией

На основании анализа достижений в области управления телекоммуникационными сетями была поставлена задача разработки методики, позволяющей упростить построение информационно-телекоммуникационной системы на базе геоинформационных технологий При этом разрабатываемая система должна учитывать особенности различных типов телекоммуникационных предприятий Вторая глава.

Во второй главе обосновано использование ГИС-технологий в телекоммуникационной сфере, как инструмента, обладающего высокой гибкостью, не присущей никакой другой архитектуре управления гетерогенными данными Причиной большой популярности ГИС в данной области являются стремительные темпы модернизации используемых в сфере

телекоммуникаций технологий, а также развитие самой системы связи Рассмотрена общая структура и принципы построения телекоммуникационной сети

Предложена классификация прикладных задач, решаемых в телекоммуникационной сфере при помощи инструментов ГИС (Рисунок 1)

Put 1 Классификация прикладных задач, решаемых d телекоммуникационной сфере при

помощи ГИС-техиологии 1 Стратегическое планирование, аначиз спроса it прогноз развития рынка течекоымуникационных сетей

В рамках решения данной задачи необходимо провести подробный анализ расположения по 1енциальных клиентских баз будущей сети, оценить спрос на предлагаемые услуги и сделать прогноз на перспективы дальнейшего развития При этом анализ базируется на следующих пространственных данных

о информация о жилых массивах и административных зданиях, о внды и количество транспорта, месторасположение вокзалов и

аэропортов, о планируемые застройки, о группы населения, о собственники земельных участков и т д Использование цифровой картографической основы с юматическнми слоями и сопутствующей информацией, хранящейся в базе данных, с удобным

доступом к ней, при планировании существенно снижает издержки при разработки сетей связи

2 Проектирование телекоммуникационной сети

Следующим этапом на пути создания функционирующей телекоммуникационной сети является инженерное проектирование В случае с мобильной связью - это предполагаемое местоположение для антенн и ретрансляторов В случае с фиксированной связью - определение оптимального маршрута прокладки кабеля, а также точек коммутации При этом учитываются

о объекты местности и их размещение, о тип растительности и грунта, о неровности рельефа,

о расположение улиц, шоссейных и железных дорог, различных подземных коммуникаций и т д

3 Инвентаризация объектов, ведение технической документации

В огромных сетях межрегиональных операторов связи довольно часто возникает задача о консолидации и отслеживании оборудования, на котором строится сеть Помимо информации о самих устройствах, используемых на сети, хранится техническая документация, различные планы размещения, мануалы, в том числе, и в графической форме Также в данной базе данных содержится информация об истории работы устройств, возникающих в процессе эксплуатации ошибках работы устройств, поломках, а также опыте по их починке

4 Обслуживание клиентов

Эта задача в свою очередь может быть разбита на ряд подзадач, в решении которых необходимо применение ГИС

о анализ работы сети и качества обслуживания ее клиентов, о оперативное диспетчерское управление в нормальном режиме эксплуатации,

о обеспечение взаимодействия с другими телекоммуникационными сетями,

о обеспечение взаимодействия с территориальными службами и opi анами управления и надзору, (земельным кадастром, органами охраны окружающей среды, архитектурно-планировочными управлениями и т д ), о анализ соответствия границ обслуживаемой области и приходящейся на нее рабочей нагрузки, переопределение областей, о прогнозирование,

о обеспечение дополнительных услуг с использованием средств связи,

о прогнозирование спроса на услуги для дальнейшего развития сети

о организация обслуживания клиентов сети и расчетов за предоставляемые услуги 5 Мониторинг состояния сетей и предотвращение аварийных ситуагцш При эксплуатации сети требуется оптимизировать поездки и перевозки, маршрутизацию служебного транспорта Необходимо обеспечить своевременное проведение профилактических и ремонтных работ, оперативное реагирование на аварии и чрезвычайные ситуации

Решение задач, перечисленных в классификации, осуществляется при помощи создания математических моделей сетей и оптимизации показателей эффективности на этих моделей

В случае моделирования беспроводных сетей обслуживаемая территория представляет собой поверхность S, на которой расположено N источников сигнала Q, (НС) базовых сотовых станций, Wi-Fi, WiMAX антенн, антенн радио- теле- вещания

Параметрами i-топ ИС является излучаемая мощность Р1, высота подвеса антенны /г„ координаты размещения (x„yj, где i=l,N Зона покрытия г-oro ИС S,

11

является функцией этих параметров и представляет собой территорию, в пределах которой уровень сигнала не ниже заданного

В таком случае исходная телеокммуникационная сеть А (1) может быть представлена в виде множества источников сигнала Q,

A = {Q„ Q, Qn}, (J)

и характеризуется техническим показателем эффективности ЭА (2), который зависит от параметров ИС и является функцией нескольких переменных

Эа ~f (N, fi,P„h„x„yi), i=lЛ (2)

где / — частота ИС Q„ Р, - излучаемая мощность ИС Q„ h, - высота подвеса ИС Q„ х,- широта ИС Q„ у,- долгота ИС Q,

Задача территориального планирования может быть сформулирована следующим образом найти такую телекоммуникационную сеть А \ те такой набор параметров NJbP„h„x„yi, который бы обладал наилучшим значением показателя эффективности Эл, при имеющихся ограничениях

Эа(А') = Э\= max Э4(Л), (3)

А 4 (Nf, Р h, х, у /-1«) 44 W

npufmm<fl<fmax, Р^РтахМ^Кы ,(xuy)eS, 1=1,N В задаче оптимального размещения фиксированного числа ИС - N=const, каждый источник сигнала Q, имеет свою зону покрытия S,<eS При этом показатель эффективности сети А, соответствует коэффициенту покрытия

э, = К = ^---, где i=I,N (4)

J

При заданных P„h„ путем изменения показателей х„у, подбирается наиболее рациональная сеть, которая имеет максимальное значение коэффициента покрытия Kopt области S

\JS,lPl3h„x„yl}

э\ = к„р, = max ~-^-• (V

В случае моделирования кабельных сетей обслуживаемая территория представляется в виде поверхности S, разбитой на области S„ ; = 1, =0,

ы

если и (J.V, = Л' Плоскость S взвешена, те для каждой области S,

Поставлен в соответствие коэффициент к, > 0, учитывающий стоимость прокладки единицы длины линии связи внутри данной области U, и стоимость единицы длинны самой линии связи Тогда стоимость соединения точек А, и А} определяется как сумма геометрических длин линий, проходящих через области U, взвешенные коэффициентами к, > О

= Qáp.^P,,,«,)'), (6>

где Ptm и I] „„ - точки входа и выхода из области U, соответственно, М - количество областей, пересекаемыху-тым путем, j - номер прокладываемого пути, й,(Г,т,Р,,„„) - длина пути между Р1т и Р1Ш

Задача территориального планирования может быть сформулирована следующим образом необходимо минимизировать стоимость соединений узлов проводной телекоммуникационной сети Q,, (А,, A¡) путем выбора оптимальных последовательностей проходимых путями областей U, и расчета точек P¡m и Р, „„, входа в эти области U, и выхода из них

Рассмотрена обобщенная схема деятельности оператора связи, которая является эталонной при разработке подобных систем Она состоит из множества процессов, каждый из которых, в свою очередь, есть множество более простых процессов Из данных множеств в результате анализа были выделены последовательности простых процессов, соответствующих решению только одной конкретной задачи из предложенной ранее классификации Объединив ряд процессов в функциональные области, была получена обобщенная архитектура информационно-телекоммуникационной системы, основывающейся на ГИС-технологиях (Рисунок 2)

Информационно-телекоммуникационная система состоит из 4 основных модулей (модуль управления данными, модуль анали ¡а, модуль эксплуатации, модуль проектирования) и одного операционного модуля (уровень миграции) Каждый модуль отвечает за свой перечень процессов, включенных в карту деятельности предприятия связи Каждый модуль имеет геоинформационную основу и базируется на работе алгоритмов, имеющихся в стандартных ГИС-рещениях

Третья глава.

В третьей главе определены принципы и предложена методика построения ИТС Даны рекомендации по созданию ИТС рациональной структуры

Клиентская часть

\УеЬ

«Твердые» копии

Геоипформационная система

Модуль проектирования

Модуль Анализа

Модуль эксплуатации

Администратор

А—N \—/

Ал-V-

Л

Модуль управления данными (создание слоев)

Уровень Миграции

Системы поддержки операций (биллинговые, СИМ и т д )

/—1А У-тУ

База ГИС данных

Рис 2 Общая архитектура информационно-телекоммуникацнопной системы на основе

ГИС-технологий

Были перечислены принципы, присущие любой информационной системе информационная целостность, функциональная полнота, маштабируемость,

открытость архитектуры, надежность

Помимо них были сформулированы и обоснованы принципы, на основе которых происходит конкретизация архитектуры ИТС, а позднее и выбор аппаратно-программной платформы

принцип соответствия архитектуры ИТС размеру сети предприятия,

принцип технологической основы сети предприятия,

принцип наполнения базы данных в соответствии с решаемыми

задачами

Также сделан вывод, что высокое значение при построении ИТС имеет набор услуг, которые будут представляться предприятием при построении сети

С учетом описанных в работе принципов была предложена методика разработки информационно-телекоммуникационной системы Данная методика представляет собой последовательность логически связанных операций, результатом выполнения которых является управляющая система, агрегирующая и использующая информацию о сети и ее окружении с целью более рационального ее использования, повышения качества обслуживания клиентов или снижения капитальных затрат на расширение В работе последовательно рассмотрен каждый этап методики, даны рекомендации по их реализации

Первым этаном методики является выбор варианта реализации проекта по созданию информационно-телекоммуникационной системе на основе ГИС-технологий путем создания сетевой модели Создается перечень работ обобщенного проекта построения ИТС Далее каждой работе присваивается методом экспертных оценок весовой показатель t, (6), несколько показателей и с, или функция, связывающая эти показатели f(t,c,\v ) Для расчета весовых показателей времени используется формула

_ За + 2Ъ

~ 5 ' ^

где t0A- ожидаемая продолжительность работы,

а - оптимистическая оценка работы, Ь - пессимистическая оценка работы

Далее, на основе рассчитанных показателей строится сетевой график (Рисунок 3)

(3? = (X ,У) является графом выполнения работ (операций), если Хе 1 множество вершин графа, а у множество ребер (дуг) графа таких, что работа yJ имеет началом событие хг и концом событие %г

Рис.3 Сетевая модель создания информационно-телекоммуникационной сисгемы на основе ГИС технологий

Составляется таблица основных характеристик работ (Таблица №1) Основными характеристиками являются

Полный резерв времени работы /?„(i,j) определяется разностью между поздним сроком наступления события j и ранним сроком наступления события i за вычетом длительности работы (ij)

RM>j) = tSj)-t,SO-t(i,j) (7)

Я„0,,]) показывает возможное увеличение продолжительности отдельной работы или величину отсрочки ее начала

Свободный резерв времени работы определяется разностью между

ранними сроками наступления событий 1 и ] за вычетом продолжительности работы (1^)

&(*../) = /Л/>-*,</)-*</•./> (8)

/?с(у) показывает, на сколько можно увеличить продолжительность данной работы или отсрочить ее начало, не влияя на сроки начала последующих работ, т е является независимым резервом

где К„ ' коэффициент напряженности

Данный коэффициент показывает, насколько критично при выполнении данной работы придерживаться заложенных показателей

По представленной сетевой модели рассматриваются различные варианты реализации методики Среднеквадратическое отклонение (10), длина каждого пути (11), а также общее среднеквадратическое отклонение (12) рассчитываются по формулам

. Ъ-а.2 <уоАЧ = (—^—) , (10)

Тож = М(Ткр) = (11)

5>а[*(,,у)] (12)

После чего, принимая в расчет, что при решении задачи оценки весовых величин работ мы имеем дело с нормальным законом распределения, производится нахождение вероятностной оценки (13)

Таблица 1. Характеристики сетевого графика

Код работы аз) Наименование работы или последовательности работ Продеть Работ ш Ранний срок начала работы Поздний срок начала работы Ранний срок окончания работы Поздний срок окончания работы и о (1,1) Полный резерв времени работы ЯЛО Свободный резерв времени работы ЯЛг)

1 2 Определение требований к системе, составления листа участников прием заявок, их рассмотрение оценка и сопоставление а <„«(1,2) «оР(1,2) «по (1,2) 1^(1,2) КО,2)

1 3 Извещение участников организация тестирования разработка ПМИ, приведение тестов и сравнение результатов Ь 1р„(13) «„»(1,3) «ор(1,3) «п,(1,3) ВД,3) ВД,3)

23 Проведение дополнительных испытаний после экспертной оценки с 1р»(2,3) «„.(2,3) «ор(2,3) «„»(2,3) Кп(2,3) 1^(2,3)

24 Выбор победителя по экспертным оценкам и заключение договора на консалтинговые УСЛУГИ д «р н (2,4) 1„„(2,4) «о р (2 4) «п.(2,4) 1^(2,4) К,(2А)

37 Выбор победителя по результатам тестирования и заключение договор е <р»(3,7) «„, (3,7) «.р(3,7) «1.(3,7) Я„(3,7) К(3,7)

4 ^ Выдача исходных данных, написание тех условий на разработку рабочего проекта, согласование проектной документации спецификации выбор аппаратной части Г 1р„(4,5) «пн (4,5) «о р (4,5) «„.(4,5) Кц(4,5) ^(4,5)

46 Выдача исходных данных написание отчета в и (4,6) «„„(4 6) «о„(4,б) «„.(4,6) К(4,6) ,6)

4 8 Выдача исходных данных написание тех \ словий на разработку технического проекта, согласование проектной док\ментации спецификации выбор аппаратной части Ь «р н (4,8) «пн (4,8) «оР(4,8) «„.(4,8) К(4,8) Кс(4,8)

5 10 Моделирование структуры базы данных ГИС описание требований сценариев классов взаимодействий, модели 1-ГГС геодезическая съемка, обработка б>мажных материалов по рабочему проеюл введение условных обозначений шаблонов стилей 1 1р«(5,10) «„„(5,10) «ор(5,10) «„.(5,10) Кл(5,10) Кс(5,Ю)

Р(Т0Ж<Тд) = Ф

о ж

(13)

где Ф(х) - закон нормального распределения, определяющийся по формуле 14

Эта оценка, изменяющаяся от 0 до 1, демонстрирует, насколько велика вероятность того, что при выбранном пути реализации с учетом исходных ограничений будет построена ИТС на основе геоинформационных технологий

Из чего делается вывод о его пригодности в конкретной задаче построения ИТС Возможен вариант, когда анализируется два весовых параметра В таком случае строится две таблицы характеристик сетевой модели После получения положительной оценки о возможности создания ИТС на базе ГИС-технологий в условиях существующих критических ограничений по конкретному пути реализации производится выбор программно-аппаратной платформы, агрегация данных и создание слоев данных, с которыми будет работать ИТС, программирование дополнительных модулей и форм на встроенном языке программирования и подключение к уже функционирующим системам поддержки принятия решений Разработанная методика представлена на рисунке 4 Четвертая глава

В четвертой главе описывается процесс построения информационно-телекоммуникационной системы в соответствии с методикой построения информационно-телекоммуникационной системы на основе

геоинформационных технологий

Произведен выбор наиболее рационального варианта создания ИТС на базе ГИС-технологий с учеюм входных ограничений по времени реализации проекта и бюджетным показателям с использованием формул (11),(12) и (13) Результаты проведения оценки приведены в Таблице №2

(14)

Этап I Выбор варианта реализации и построение сетевой модели

Рис 4 Методика построения информационно-телекоммуникационных систем на базе ГИС-технологии

В итоге выбран вариаш №3 В соответствии с ним произведен выбор программной платформы на основе метода экспертных оценок наиболее популярных решений соответствующего класса

При помощи разработанной ИТС был спроектирован участок ВОЛС на Северном Кавказе Была составлена смета затрат, проверена спецификация заказчика по параметрам портовой и канальной емкости, смоделирована работа сети, определены узкие места и усилены мощностные параметры оборудования Разработка ИТС проводилась как часть реализации правительственной программы по интернетизации учебных заведений РФ

Таблица №2. Результаты оценки вариантов реализации проекта по созданию системы информационно-телекоммуникационной системы на основе

ГИС-технологий

№ Вариант реализации проект а т 1 ож с а(Т) а(С) Р(Т0Ж<Тд) Р(С0Ж<СЛ)

1 Разработка ИТС па базе Гис-технологии на основе технического проекта 204 315 49,00 506,25 0,259 0,104

2 Разработка ИТС на базе Гис-гехполо! ий на основе рабочего проекта 217 317 72,25 256,00 0,311 0,251

3 Разработка ИТС па базе Гпс-техноло1 ий на основе готовой ГИС-плат формы, выбранной путем экспертизы 180 292 25,00 36,00 0,890 0,997

4 Разработка И ГС на базе Гис-техноло1 ий на основе готовой ГИС-пла! формы, выбранной путем проведения экспертизы с последующим тестированием 184 312 144,00 676,00 0,198 0,103

5 Разработка 01че1Н0Й документации на основе проведения экспертизы 57 45 1,00 56,25 1,000 1,000

6 Разработка отче1ной документации на основе тестирования 41 27 0,25 2,25 1,000 1,000

7 Рафабо1ка о 1 четной документации на основе экспертизы н тестирования 63 46 2,25 9,00 1,000 1,000

8 Разработка рабочего проекта 67 66 1,00 64,00 1,000 1,000

Функциональность системы предусматривала методы проектирования волоконно-оптической линии связи с учетом различных природных и техногенных факторов, таких как характер рельефа, лесные массивы, сельскохозяйственные угодья, акватория, трассы особой категории, железные дороги, коммуникации (городские и полевые) и т.д.

При помощи разработанной системы было произведено проектирование участка сети волоконно-оптической линии связи (Рисунок 5), включающее: И«ЯМ8№!1»Г ■^m^-t&i.. ЩIЛМШМ........~ - ..... 1

Не gdit Bew Insert Selection Iools Help

i D в? н a: Ча'в'У i л jф ~ Ц¡/.■ siаv? 1 ® Q a :: -vь о я д » ;

InlcldhzacHin " Geografia ~ Meletxclogia * Gestton Recurscs " РгеИагЙсасЙп " Plat>ficaci6n " Canflgj-aclbfl *

Рис.5. Волоконно-оптическая линия связи, спроектированная при помощи внедренной информационно-телекоммуникационной системы.

- расчет трасс BOJTC. В общей сложности протяженность трассы составила 1480 км, трасса содержит 8 проколов под автотрассами, 4 участка горизонтального бурения (ГНБ);

- анализ спецификации оборудования SDH производства Siemens Networks серии Surpass hiT 7070 по параметрам портовой и канальной емкости;

- моделирование работы сети при различных нагрузках с целью выявления «узких мест» сети и доработка спецификации в соответствии с результатами моделирования;

составление сметы затрат на построение сети

Сроки на проектирование участка ВОЛС были снижены втрое по сравнению с аналогичным участком в СЗО, притом, что количество людей, задействованных в проектировании, сократилось с 30 до 7 Фактические затраты по проектированию отличались от сметных затрат всего на 14% Из вышесказанного можно сделать вывод, что разработанная методика экспериментально проверена и эффективна

По результатам проведенных исследований в соответствии с поставленными целью и задачами автором сформулированы общие итоги диссертационной работы

классифицированы направления использования ГИС-технологий в области телекоммуникаций,

сформулированы и обоснованы принципы построения ИТС на основе ГИС-технологий с учетом специфики предприятий связи различного типа,

разработана методика построения информационно-телекоммуникационной системы на основе геоинформационных технологий с учетом сформулированных принципов,

выбрано программное решение, позволяющее наиболее рационально решить задачи планирования и эксплуатации сети связи,

апробирована разработанная в рамках диссер!ационного исследования методика

Содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях:

1 Щербинин М В , Принципы построения геоинформационных систем // Изв Вузов Геодезия и аэрофотосъемка №2, Москва, 2007

2 Щербинин М В , Классификация прикладных задач, решаемых в телекоммуникационной сфере при помощи ГИС-технологий // Изв Вузов Геодезия и аэрофотосъемка Специальный выпуск, 2006

Vе;

3 Щербинин М В, Использование ГИС-технологий в телекоммуникационных системах // Изв Вузов Геодезия и аэрофотосъемка №3,2006

Подписано в печать 19 11 2007 Гарнитура Тайме Формат 60x90/16 Бумага офсетная Печать офсетная Объем 1,5 уел печ л Тираж 80 экз Заказ N»262 Цена договорная

Издательство МИИГАиК 105064, Москва, Гороховский пер , 4

Отпечатано в типографии МИИГАиК

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Щербинин, Михаил Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор предметной области.

1.2. Современное состояние проблематики. Обзор литературы.

1.2.1. Иностранный опыт управления телекоммуникационными сетями

1.2.2. Российский опыт управления телекоммуникационными сетяни

1.2.3. Исследования возможностей применения ГИС-технологий в области телекоммуникаций.

1.3. Постановка задач исследования.

1.4. Выводы к первой главе.

2. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ.

2.1. Общая структура телекоммуникационной сети.

2.1.1. Сеть доступа.

2.1.2. Магистральная сеть.

2.1.3. Информационные центры.

2.2. Использование ГИС-технологий в телекоммуникационной отрасли.

2.3. Классификация прикладных задач, решаемых в телекоммуникационной сфере при помощи ГИС-технологий.

2.3.1. Стратегическое планирование, анализ спроса и прогноз развития рынка телекоммуникационных сетей.

2.3.2. Проектирование телекоммуникационной сети.

2.3.3. Инвентаризация объектов, ведение технической документации

2.3.4. Обслуживание клиентов.

2.3.5. Мониторинг состояния сетей (предотвращение аварийных ситуаций).

2.4. Математические модели сетей операторов связи.

2.5. Обобщенная архитектура информационно-телекоммуникационной системы, базирующейся на ГИС-технологиях.

2.6. Выводы ко второй главе.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОНОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ.

3.1. Принципы создания информационно-телекоммуникационной системы на базе гис-технологий.

3.1.1. Информационная основа.

3.1.2. Масштаб предприятия связи.

3.1.2.1. Локальное решение.

3.1.2.2. Серверное решение.

3.1.2.3. Корпоративное решение.

3.1.3. Технологическая основа.

3.1.3.1. Кабельные линии связи.

3.1.3.2. Wi-Fi сети.

3.1.3.3. WiMAXcemu.

3.1.3.4. Сети сотовой связи.

3.1.3.5. Спутниковая связь.

3.2. Методика создания информационно-телекоммуникационной системы на базе ГИС-технологий.

3.3. выводы к третьей главе.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОСТРОЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ.

4.1. Постановка задачи о разработке информационно-телекоммуникационной системы.

4.2. Сведения о телекоммуникационном предприятии «Винетра».

4.3. Анализ первичной сети предприятия.

4.4. Анализ перспектив развития сети.

4.5. Выбор варианта реализации и построение сетевой модели.

4.6. Анализ и обоснование выбора ГИС-платформы для создания ИТС

4.7. Создание информационно-телекоммуникационной системы.

4.8. Выводы к четвертой главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и исследование принципов и методики построения информационно-телекоммуникационных систем на базе ГИС-технологий"

Все большую популярность в нашем мире приобретают телекоммуникации. Современный человек, являющийся частью индустриального общества, уже не может представить свою жизнь без мобильной телефонной связи, Интернета или телевидения. Инфраструктура, обеспечивающая процессы передачи этого колоссального объема информации с каждым годом растет. Если в начале 90-х годов прошлого века все потребности в предоставлении каналов связи мог обеспечить прежде абсолютный монополист Ростелеком [15], то сегодня подобными сетями обладают уже как минимум три компании (Ростелеком, МТТ, Голден Телком). И данные компании уже не справляются с запросами своей клиентской базы [7].

Помимо того, что объемы трафика в год увеличиваются за счет прироста конечных пользователей услуг связи, сами операторы связи подогревают рынок, предлагая новые услуги. Использование данных услуг влечет еще большее увеличение объемов передаваемой информации.

Любой экономист скажет, что конкурентная борьба обостряется, когда рынок насыщен и поделен между основными игроками. Именно тогда игроки рынка начинают переманивать клиентов посредством улучшения качества предоставления услуг и расширения базовых комплектов услуг дополнительными возможностями. Тем не менее в сфере телекоммуникаций ситуация иная. Уже сейчас у конечных пользователей сформировалось понимание, какого именно уровня связь и услуги им нужны. Естественно, улучшение качества связи ведет все к тому же увеличению объемов пропускаемой информации, поскольку на данный момент, несмотря на изобилие всевозможных технологий, улучшение качества передачи связи производится при помощи уменьшения показателей сжатия сигналов.

Скорость и качество строительства новых сетей и модернизации инфраструктуры уже существующей стали приоритетными задачами для основных участников данного рынка. Как ускорить темпы проектировки и строительства сетей, как повысить качество обслуживания уже существующих? Вот проблемы, которые встают перед любым оператором связи, желающим спроектировать эффективную, дешевую, гибкую и надежную сеть по всей стране.

Для решения данных задач нужен был инструмент, способный работать с большими объемами регионально распределенных разнородных данных, достаточно гибкий, и масштабируемый, чтобы обеспечивать потребности как локального, так и межрегионального уровня. Тогда исследователи обратили свое внимание на геоинформационные системы [24].

ГИС-технологии не только способны существенно уменьшить трудозатраты при оптимизации проектирования сетей, но и позволяют выявить проблемы, с которыми операторы связи могли бы столкнуться в процессе эксплуатации построенных сетей.

Отличительной чертой телекоммуникационных сетей является отдаленность элементов их инфраструктуры на довольно большие расстояния. До недавнего времени, операторы и администраторы сетей вынуждены были использовать крупно - форматные самодельные планы и схемы телекоммуникационной сети, а также наборы карт общего пользования различной тематики. Информация о сети хранилась на тысячах бумажных документах, содержащих разрозненные количественные и качественные показатели сети. Эффективного использования огромного количества данных на бумажных носителях, поддержания в актуальном состоянии добиться было весьма сложно. В это время и начала развиваться концепция использования ГИС-технологий в телекоммуникационном бизнесе.

Необходимо отметить, что использование ГИС-технологий в рамках телекоммуникаций было освещено как иностранными, так и некоторыми российскими исследователями [4]. Однако геоинформационная платформа воспринималась как дополнительное программное обеспечение, к использованию которого прибегали только в случае решения узкоспециализированных задач. Исследования совершенно не касались вопроса выявления принципов и методики построения информационно-телекоммуникационной системы, программно базирующейся на геоинформационной основе, которая бы заняла ключевое место в управлении инфраструктурой оператора связи. Для разработки принципов и методики построения таких систем необходимы комплексные исследования, учитывающие специфику предметной области.

Целью работы является разработка и исследование принципов и методики построения информационно-телекоммуникационных систем на основе ГИС-технологий.

В основе работы лежит разработка информационной системы, выполняющей проектировочные, инвентарные и обслуживающие функции инфраструктуры сети оператора связи. Комплексная многозадачная система обеспечивает весь жизненный цикл сети оператора связи, однако каждая из рассматриваемых функций может быть внедрена в существующую систему управления обособленно. Для достижения поставленной цели был освещен следующий круг задач:

1. Анализ современных технологий развития и управления телекоммуникационными сетями.

2. Классификация направлений использования ГИС-технологий в телекоммуникационной области.

3. Анализ структурной модели бизнес-процессов телекоммуникационного предприятия (еТОМ) с целью определения общей архитектуры И ТС.

4. Исследование принципов построения ИТС, связанных со спецификой предприятий связи различного типа.

5. Разработка методики построения информационно-телекоммуникационной системы на основе геоинформационных технологий.

6. Апробация методики построения информационно-телекоммуникационной системы, разработанной в рамках диссертационного исследования.

7. Выбор программного решения, позволяющего наиболее рационально решить задачи планирования и эксплуатации сетей связи.

Принципы построения управляющих информационных систем во многом зависят от специфики предметной области, тем не менее, подходы, описываемые в данной работе, могут быть применены и к другим областям, имеющим в своей основе регионально распределенные узловые точки и связующие каналы. К таким структурам можно отнести газо-, нефтедобывающие отрасли, системы водоснабжения и т.д.

По результатам проведенной исследовательской работы на защиту выносятся следующие результаты:

1. Классификация прикладных задач, решаемых в процессе всего жизненного цикла телекоммуникационных сетей.

2. Принципы построения информационно-телекоммуникационной системы с учетом особенностей предприятий связи.

3. Методика построения информационно-телекоммуникационной системы.

Основная научная новизна диссертации заключается в создании методики построения систем управления телекоммуникационной сетью, в основе которых лежали бы геоинформационные технологии. Несмотря на широкую популярность ГИС-систем и развитую телекоммуникационную индустрию, подобных методик в настоящее время разработано не было.

В качестве составляющих научной новизны можно выделить: на момент написания работы методик подобных предложенной разработано не было; сформулированные принципы обоснованы и позволяют учитывать особенности предприятия, для которого разрабатывается информационно-телекоммуникационная система; подходы, описываемые в данной работе, могут быть применены и к другим областям, имеющим в основе большое количество регионально распределенных взаимодействующих элементов.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в том, что разработанная методика и сформулированные принципы построения ИТС позволяют внедрять решения, наиболее полно отвечающие запросам оператора связи, с учетом ограничений, накладываемых оператором связи на разработку датой системы. Внедренная система позволяет производить мониторинг, разработку и обслуживание телекоммуникационных сетей различных классов и типов, что, в свою очередь, позволяет выявлять недостатки сети, моделировать ее существующие и проектируемые компоненты с более высокой точностью. Помимо этого, подобные системы позволяют оценивать и минимизировать расходы по строительству новых участков сетей, упрощают работу служб эксплуатации сети, чем повышают уровень обслуживания клиентов.

Как упоминалось ранее, полученные результаты могут быть применены не только к телекоммуникационным сетям, но и ко многим другим отраслям человеческой деятельности, которые предполагают использование региональных или крупных локальных территориально распределенных структур.

Практическая значимость диссертации подтверждена актами о внедрении результатов исследования на сети крупного регионального оператора. Внедрение было произведено в рамках выполнения интеграционного комплексного проекта по проектированию и строительству волоконно-оптической линии связи системным интегратором ООО «МПО Классика». С помощью данной системы в кратчайшие сроки был спроектирован участок волоконно-оптической сети связи на территории нескольких республик Южного федерального округа, проверены спецификации производителя оборудования по канальным и портовым емкостям, смоделирована работа будущей сети и даны рекомендации по ее улучшению, а также просчитана смета по строительству данного участка.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, а также списка литературы и приложений.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Щербинин, Михаил Владимирович

3.3. Выводы к третьей главе

В третьей главе были исследованы принципы, влияющие на архитектуру и наполнение информационно-телекоммуникационной системы, а также разработана и описана методика создания этой системы.

В следующей главе на базе выработанной методики будет описано непосредственное создание информационно-телекоммуникационной системы. Будет проведен анализ программной платформы геоинформационной системы, на основе которой в последующем будет реализована ИТС.

Рисунок 12. Методика построения информационно-телекоммуникационных систем на основе ГИС-технологий

4. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОСТРОЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ 4.1. Постановка задачи о разработке информационно-телекоммуникационной системы

30 июня 2006 года в рамках реализации национального проекта по организации подключения к сети Интернет образовательных учреждений, не имеющих такого доступа Федеральное агентство по образованию объявило конкурс на подключение российских школ к Интернету.

На основе экспертного заключения победителем конкурса была объявлена ОАО «Ростелком» - дочернее предприятие компании «Винетра». Для выполнения поставленной задачи было принято решения на первоначальном этапе использование текущих активов «Винетра», а в течение 2007 года построить недостающие участки сети (более 86%). Поскольку оператор связи Венетра не обладал достаточным опытом по управлению проектами строительства сетей связи, для расширения ее магистральной сети были привлечены системные интеграторы ООО «МПО Классика» и ООО «Вектор АС». Для ускорения темпов проектирования и строительства сети, а также для упрощения последующей эксплуатации сети руководством компании «Винетра» было принято решение о разработке информационно-телекоммуникационной системы. Разработка данной системы была поручена специалистам по OSS/BSS решениям департамента IT-технологий ООО «МПО Классика». Данную систему предполагалось использовать для проектирования сетей связи в регионах повышенной трудности. Изначально были поставлены жесткие сроки по реализации проекта. Внедрение данной системы позволяло осуществить план расширения сети на 2007 год в срок.

4.2. Сведения о телекоммуникационном предприятии «Винетра»

Компания «Винетра» является образующей структурой группы Vinetra+. По результатам национального конкурса «Компания года» в 2006 году ««Винетра»» стала победителем в номинации «Компания года в сфере телекоммуникаций». Неконсолидированная выручка ЗАО «Винетра» в 2006 году составила 108,4 млн. долларов США, EBITDA (доход до уплаты налога на прибыль, процентов и амортизации) - 50,5 млн. долларов США.

Группа компаний Vinetra+ - группа операторов связи, в которую входят компании «Винетра», «Ростелком», «ПетерСтар», «Глобал Телепорт», «Саткомлайн» и ряд региональных операторов связи, работающие на телекоммуникационном рынке с 1992 года.

Компании группы владеют лицензиями на предоставление услуг:

- местной телефонной связи в 22 регионах РФ;

- мевдугородной и международной телефонной связи;

- услуг связи по передаче данных;

- телематических услуг связи; и услуг связи по предоставлению в пользование каналов связи на всей территории РФ.

Также «Винетра» обладает собственной национальной магистральной оптоволоконной сетью. Компании группы оказывают услуги связи более чем в 30 000 населенных пунктах, при этом техническая возможность оказания услуг связи присутствует во всех населённых пунктах РФ (в том числе в удалённых и труднодоступных населённых пунктах с использованием технологии спутниковой связи VSAT).

Таким образом, компании «Винетра» разрешены практически все виды деятельности в области связи и в сопутствующих видах деятельности, за исключением сотовой и пейджинговой радиосвязи, а также кабельного телевидения. Номенклатура услуг, оказываемых компанией «Винетра», соответствует выданным лицензиям.

В действующие тарифные прейскуранты группы компаний входит свыше тысячи основных и дополнительных услуг. К основным видам оказываемых услуг относятся предоставление доступа к местным телефонным сетям, предоставление местных, междугородных и междугородных разговоров автоматическим способом или с помощью телефониста, оказание услуг телеграфной связи, сетей передачи данных и телематических служб, в том числе доступ в Internet, предоставление услуг доступа в Интернет посредством технологии WiMAX, спутниковая связь. Кроме этого, пользователям предоставляется весь спектр предусмотренных «Правилами оказания услуг.» дополнительных бесплатных и платных услуг, в том числе справочного характера.

4.3. Анализ первичной сети предприятия

Основой телекоммуникационной инфраструктуры является региональная первичная сеть. Она представляет собой наземную магистральную сеть с узлами в 163 населенных пунктах всех субъектов РФ. В Москве и Санкт-Петербурге «Винетра» располагает значительными ресурсами сетей телефонной связи.

Сеть построена с использованием волоконно-оптических технологий передающего оборудования SDH/DWDM. Кольцевая топология сети соответствует уровню STM-64 (скорость передачи до 10 Гбит/с). Для обеспечения взаимодействия существующей сети связи с общегосударственной и международной сетями связи было принято использовать программный коммутатор SoftX3000 производства компании Huawei Tech. Максимальная емкость Softx3000 - 2 млн. абонентов POTS, производительность в ЧНН - 16 млн. вызовов в час. В соответствии с законодательством Российской Федерации и нормативными актами о связи на сети было поставлено 7 программных коммутаторов междугороднего уровня в городах Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Самара, Новосибирск, Хабаровск и Екатеринбург и 4 программных коммутатора международного уровня в городах Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск и Екатеринбург. Сеть построена в соответствии с концепцией NGN и ориентирована на взаимодействие с аналогичными сетями других производителей, а также с сетями телефонной связи, построенными на основе традиционной технологии с коммутацией каналов.

СзФО 1

Обеспечивается конвергенция телефонной сети ТФОП с пакетной средой передачи, а также пропуск TDM трафика между портами одного и того же узла без преобразования в пакетную форму. Обеспечена возможность модульного наращивания емкости и производительности оборудования без прерывания услуг системы.

Также на момент старта проекта в распоряжении «Винетра» имелись участки волоконно-оптической сети в соответствии с рисунком 13. Изображение сети «Винетра» в укрупненном варианте представлено в Приложении.

Естественно, для реализации национального проекта подобных мощностей не хватало, поэтому было принято решение на основе оборудования синхронной системной передачи SDH Siemens и Eci Telecom произвести увеличение пропускной способности магистральной системы STM1 с применением технологии статистического уплотнения.

Действующая внутризоновая первичная сеть построена по радиально-узловому принципу с применением четырехжильных волоконно-оптических кабелей и медного кабеля типа МКС и ЗКП, уплотненных в основном аналоговыми системами передачи типа К-60ГТ. Кабельное хозяйство и парк оборудования действующей сети работоспособны, однако некоторые участки уже морально устарели или действуют на пределе технологических возможностей и пропускной способности. Уже сегодня имеет место недостаток каналов и соответствующая потеря качества в ряде направлений. На сетевом уровне поддерживаются разнообразные технологии, в том числе пакетной коммутации IP/MPLS, обеспечивающей мультисервисное обслуживание клиентов «Винетра».

Беспроводная составляющая магистральной сети «Винетра» базируется на ресурсах спутниковых сетей федерального значения, имеющих более 40 узлов доступа. Для предоставления услуг задействованы ресурсы спутников Экспресс, Ямал, Интелсат в различных частотных диапазонах. Предоставление услуг в труднодоступных районах организуется с использованием VSAT. Смонтировано как минимум 1500 VSAT-станций спутниковой связи в 40 регионах страны. Наибольшее количество установок пришлось на Республику Дагестан - 115 шт., Чеченскую Республику - 107 шт., Саха - Якутию - 101 шт., Волгоградскую и Архангельскую области - 93 и 78 шт. соответственно. См. рисунок 14.

Рисунок 14. Спутниковая инфраструктура ЗАО «Винетра»

Параллельно ведется строительства региональных сетей WiMAX. В 2006 году «Винетра» первой в России ввела в коммерческую эксплуатацию сеть беспроводного широкополосного доступа на базе технологий WiMAX в Москве, после чего начинается тиражирование подобных сетей во всех регионах ЦФО. Порядка 75% площади Москвы покрыто этой сетью. На момент написания работы подобные сети уже были развернуты в 16 регионах Центрального федерального округа, в Рязани, Курске, Белгороде, Твери, Грозном, Сеть «Винетра» работает на WiMAX оборудовании Expedience американской компании NextNet Wireless Inc., которая с 2006 года вошла в состав Motorola, являющейся одним из ведущих участников WiMAX Forum. Сети, использующие аналогичное оборудование уже работают в США, Канаде, Мексике и ряде стран Европы.

4.4. Анализ перспектив развития сети

Для выполнения национальной программы было принято решение развернуть полноценную магистральную IP/MPLS сеть. В соответствии с нормативными актами, магистральная 1P/MPLS сеть «Винетра» предполагалось строить из 83 узлов доступа, работающих на оборудовании Juniper Networks.

Маршрутизаторы объединяются независимыми линиями связи с использованием транспортной магистральной сети компании, имеющей общую протяженность более 35 тыс. километров. Между крупными российскими городами: Москва, Санкт-Петербург, Самара, Нижний Новгород, Казань, Ростов-на-Дону, Новосибирск, Екатеринбург, Челябинск и Владивосток, сеть рассчитана на передачу трафика на скоростях до 10 Гбит/с. В этих узлах будут установлены впервые в России маршрутизаторы Т640, имеющие существенный запас производительности для перевода в будущем магистральной сети на каналы 40 Гбит/с и 100 Гбит/с. Для поддержания работоспособности данной сети целесообразно организовать свои BOJ1C во всех направлениях. Поскольку проведение подобных проектов по построению полномасштабной сети BOJ1C в кратчайшие сроки (1 год) не проводилось, были привлечены системные интеграторы, в качестве субподрядных организаций. На них возлагалась функция расчета сети в кратчайшие сроки и управления процессом строительства вплоть до сдачи в органы Госсвязьнадзора. При этом за ошибки в расчетах и проектировании сети несли невероятные штрафные санкции. В качестве интеграторов были выбраны ООО «Вектор АС» и ООО «МПО Классика». Хотя ООО «Вектор АС» и было поручено строительство порядка 75% будущей сети, все «проблемные» регионы (а именно: Башкирия, Татарстан, Калмыкия, Республика Адыгея, Дагестан, Ингушетия, Кабардино-Балкария, Калмыкия, Карачаево-Черкесия, Северная Осетия - Алания, Чечня) были отданы на проработку ООО «МПО Классика». Работы по построению сети предполагалось провести в три этапа.

Первый этап с начала 2007 года по окончания 2 квартала 2007 года. В его рамках была сформулирована задача рассчитать и построить магистральные каналы BOJ1C по основным трафикообразующим направлениям. Схема расширения первичной сети представлена ниже (Рисунок 15).

C*>J л

Рисунок 15. Первый этап наращивания волоконно-оптической инфраструктуры ЗАО «Винетра» инфраструктура ЗАО «Винетра»

Для строительства данной сети был выделен бюджета в 970 млн. руб. По результатам сдачи первого этапа контролирующими органами был выявлен срыв сроков и существенный перерасход бюджета (по некоторым регионам порядка 200%, причем многие затраты были следствием недочетов в планировании сети). ООО «МПО Классика», как непосредственный исполнитель, понимая важность и срочность национального проекта инициировала создание системы, которая бы позволила ускорить вопрос проектирования и строительства BOJ1C с узловыми элементами сети с целью наверстывания сроков, утерянных на первом этапе, а также реализации более громоздкого и трудоемкого второго этапа, окончание которого предполагается в начале 2008 года. План расширения сети на втором этапе представлен на рисунке 16. Третий этап предусматривал наращивание существующей сети с организацией «колец» по всем регионам, чтобы обеспечить отказоустойчивость системы в случае физического повреждения кабеля в одной из цепей. Схема законченной сети представлена на рисунке 17.

После окончания строительства данную систему предполагалось использовать в качестве системы мониторинга сети, при расчетах ее наращивания, в эксплуатационных и др. целях. Учитывая задачи, которые предполагалось решать при помощи данной системы на основе методологии, разработанной в третьей главе данной диссертационной работы была создана полнофункциональная информационно-телекоммуникационная система, основой которой послужила ГИС-платформа. В работе представлена разработка системы, которая охватывает участки Южного федерального округа, исполнение которых было поручено ООО «МПО Классика».

При реализации данного проекта группа компаний «Винетра» стремилась, построив свою собственную транзитную сеть, охватывающую всю Российскую Федерацию, начать предоставлять другим операторам в аренду магистральные каналы, тем самым зайти на рынок, который уже довольно давно держится за ОАО «РосТелеком» и ОАО «ТранзитТелеком». Ставка нового игрока делается на современные технологии. Не секрет, что строительство сетей обоих операторов-конкурентов происходило в середине прошлого столетия, и технологии, применяемые ими тогда, сейчас уже морально устарели. Естественно, ежегодно обе компании пытаются усовершенствовать свои сети, однако введение принципиально новых технологий - процесс не только дорогостоящий, но и трудоемкий. Фактически, предприятия должны отказаться от «тяжелого наследия», но управленческий пласт также имеет старую закалку и тяжело принимает радикальные решения. По этим причинам новый игрок ожидает получить конкурентное преимущество, перетянув альтернативных операторов, которые ориентированы на новые технологии.

4.5. Выбор варианта реализации и построение сетевой модели

В соответствии в разработанной в третьей главе методикой был рассмотрен процесс создания информационных систем и составлен обобщенный перечень работ проекта построения информационно-телекоммуникационной системы на основе ГИС-технологий (Таблица 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрены теоретические и практические вопросы построения информационно-телекоммуникационной системы, базирующейся на геоинформационных технологиях.

Разработаны: архитектура информационно-телекоммуникационной системы, описаны ее модули, предложена классификация задач, решаемых посредством геоинформационных системы в рамках телекоммуникационного бизнеса. Архитектурные компоненты ИТС позволяют предоставить специалисту в области телекоммуникационного бизнеса инструмент мониторинга и управления существующей инфраструктурой сети, а также разработки и моделирования возможных расширений.

Исследованы принципы и на основе их предложена методика создания системы, при проведении экспериментальных исследований продемонстрировавшая свою эффективность и пригодность для решения поставленных задач.

Приведенная в диссертационном исследовании методика может быть использована не только в телекоммуникационном, но и ином бизнесе, подразумевающем наличие распределенной инфраструктуры, управляемой централизованно.

Можно выделить следующие основные результаты, полученные в диссертации:

• классифицированы направления использования ГИС-технологий в области телекоммуникаций;

• сформулированы и обоснованы принципы построения ИТС на основе ГИС-технологий с учетом специфики предприятий связи различного типа;

• разработана методика построения информационно-телекоммуникационной системы на основе геоинформационных технологий с учетом сформулированных принципов;

• выбрано программное решение, позволяющее наиболее рационально решить задачи планирования и эксплуатации сети связи;

• апробирована разработанная в рамках диссертационного исследования методика.

Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на 61 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК. По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы.

Практическая значимость диссертации подтверждается актом о внедрении информационно-телекоммуникационной системы, основанной на геоинформационной платформе ArcVeiw в структуру управления сети ЗАО «Винетра». С помощью внедренной ИТС специалисты ООО «МПО Классика» успешно выполнили план по введению волоконно-оптических линий связи в рамках проекта интернетизации учебных заведений РФ.

В качестве направлений дальнейших исследований можно выделить:

1. Поиск новых направлений использования геионформационных систем в рамках деятельности телекоммуникационных предприятий;

2. Разработка дополнительных модулей, решающих новые задачи;

3. Проведение дополнительных экспериментальных исследований, направленных на оценку эффективности внедренной системы;

4. Исследование и улучшение алгоритмов, используемых при решении поставленных задач.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Щербинин, Михаил Владимирович, Москва

1. Федеральный закон "О СВЯЗИ" от 07.07.2003 N 126-ФЗ, принят ГД ФС РФ 18.06.2003

2. Приказ Минсвязи РФ «Об утверждении «Инструкции по работе органов государственного надзора за связью и информатизацией в РФ при вводе в эксплуатацию сооружений связи»

3. Энди Митчелл, Руководство ESRI по ГИС анализу, Том 1:Географические закономерности и взаимодействия // -N.Y.: ESRI., 2002.

4. Поляков А. История техники:Связь // -М.: Веста, 1998. -3 с.

5. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. // -М.: Финансы и статистика, 1998- 288 с.

6. Костин А.А., Концепция NGOSS телеменеджмент форума // -СПб.: ЦПУТСиУ, изд. СПБ ГУТ, 2004 -8 с.

7. Королева Ю., Кищинская И., «ГИС и телекоммуникации», ARCREVIEW. Современные геоинформационные технологии №1(8), -М.: Data+Inc., 1999-5с.

8. Цветков В.Я. Основы работы с геоинформационной системой. Методические указания. // М.: МГУГиК 1997 -47с.

9. Косяков С.В. Методы решения задач планирования развития пространственной структуры городских энергетических сетей на основе ГИС-технологий // «Вестник ИГЭУ», № 6, 2003. С. 77-83.

10. Каграманзаде А. Г., Проектирование современных сетей связи. // -Баку: «Вестник связи» № 09, 2003 -66с.

11. Журкин И.Г., Кужелев П.Д., Материалы выступления на международном промышленном форуме GEOFORM+ 2005. Оптимизация при организации грузовых перевозок на основе ГИС-технологий.

12. Каграманзаде А. Г., Техническая эксплуатация и проектирование коммутационных систем // Баку, Изд. «Элм», 2002г. - 34-67с.

13. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. . Цветков В.Я., Общая геоинформатика, методические пособия рекомендуемые студентам-Геоинформатика.// М.: МаксПресс 2001 -349с.

14. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. //- М.: Физмат, 2001. 320с.

15. Скворцов Д.В. Стратегия 2006. Рынок акций. Фиксированная связь. // -М.: «Банк Москвы», 2005. 41 с.

16. Основы ГИС. Теория и практика. WinGIS. // М.: Дата+, 1995. -192с.

17. Матвеев С.И., Коугия В.А., Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте.//- М.:УМП МПС России, 2002 288 с.

18. Основы сетей передачи данных // Изд. «Открытые системы», 2005, -42-51с.

19. Григорьев А.В., Казанцев Н.Н., Мельников С.Р., Хрупов С.В., Использование разработок ЦГИ ИГРАН в нефтегазовой отрасли. // М.: «ГИС-обозрение», 1999- 18с.

20. Цветков В.Я. Основы геоинформационного моделирования // М.: Геодезия и аэрофотосъемка 1999 №4, с. 147 -157

21. Материалы второго учебно-практического семинара ГИС-Ассоциации "Инженерные коммуникации и ГИС. Проектирование и эксплуатация" (Москва, 23-26 сентября 1998 г.).

22. Спирина Е.А., Проектирование сетей телевизионного и звукового вещания на основе параметрической оптимизации и геоинформационных технологий, автореф., Казань, 2003. -18с.

23. Читаев И.В., Методы и алгоритмы автоматизированного проектирования проводных телекоммуникационных сетей минимальной стоимости // Редакционно-издательский центр РГРТУ, 2006, -16с.

24. Жилкина Н. Управление эксплуатацией сетей операторов связи // М.: «LAN» №8, Изд. «Открытые системы», 2004

25. Экоинформатика. Теория. Практика. Методы и системы // Под ред. Соколова В.Е. Спб.: Гидрометиздат, 1992. -520 с.

26. Шатура С.В., Журкин И.Г., Ямбаев Х.К. Проблемы разработки технологии создания учебной ГИС-продукции в области кадастра. В кн. Информационные технологии в образовании. // Сб. науч. трудов. Волгоград. 2000г. с. 142-145

27. Щербинин М.В., Использование ГИС-технологий в телекоммуникационных системах. // М.: Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №3, 2006.

28. Щербинин М.В., Классификация прикладных задач, решаемых в телекоммуникационной сфере при помощи ГИС-технологий // М.: Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. Специальный выпуск, 2006. -6с.

29. Щербинин М.В., Принципы построения геоинформационных систем // -М.: Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. №2, Москва, 2007.

30. Жолобов Д.А., Автоматизированная информационная система технико-экономического учета линейных сооружений связи. // Дис., Астрахань, 2004.

31. Что такое ГИС? //М.: «Arcview», №4., 1998, с.33-38

32. Seth Periy,GIS Applications in Community Telecommunications. // Virginia Tech eCorridors, 2004., -55 c.

33. Milind Deshpande, Telecom GIS: An Enterprise Approach, // GISdevelopment.net, 2005., 14 c.

34. Frank Dasler, GIS for Telecommunications in Europe. // ESRI, 2000, -8c.

35. Галямова В.А. Исследование и разработка моделей и методов оптимизации структур телекоммуникационных систем. // Дис., Новосибирск, 2006.

36. Бачин А., Телеком модель бизнес-процессов - еТОМ - Oracle, // ФОРС -Центр Разработки , 2005 -Юс.

37. Асанов М. О. Дискретная оптимизация, // -Екатеринбург: УралНАУКА, 1998.

38. Скоков О.И., Ткачев Р.Б., Роль OSS/BSS в деятельности оператора связи // М.: IKS-online No 9,2005.

39. Тихонов А.Н. . Цветков В.Я. Методы и системы поддержки принятия решений . М.: МаксПресс 2001 -312 с.

40. Avenu: Руководство пользователя. // М.: Дата+, 1999. -204с.

41. Нагаев Е. еТОМ: структурная модель бизнес-процессов для операторов связи.// «Cio», №6 -5 с.

42. Пикалов И.Ю. Изучение сетевых моделей: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Информационные технологии управления». // Курск: Изд-во КГУ, 2006 г. - 55 с.

43. Даниленко А., Ракунов С. Особенности создания корпоративной ГИС предприятия ТЭК.// М.: «Технологии ТЭК», №4, 2006, с. 110-114.

44. Шайтура С.В. Геоинформационные системы и методики их создания. // -Калуга: издатель Бочкарева И.Ф., 1998 .

45. Митчелл Энди, Руководство ERSI: ГИС анализ. В 2 Т. Т 1: Географические закономерности и взаимоотношения ERSI к дизайну баз данных. // М.: Дата+, 1998. -384 с.

46. М. Petkovic, D. Stojanovic, L. Stoimenov, The Role of GIS in Telecommunication Network Maintenance. // -Vienna:, JEC-GI97, 1997, -19c.

47. Stojanovic D., Slobodanka J., Zoran H., GeoTT Geographic Information System Support for Telecommunication Network Planning and Design, // -Vienna: JEC-GI 99,1999., -5c.

48. Модер Дж., Филлипс С., Метод сетевого планирования в организации работ, пер. с англ., // М. — Л., 1966.

49. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. 2-е изд. // -М.: ООО «Библион», 1997. 160 с.

50. ДеМерс М. Географические информационные системы. Основы. // -М.: Дата+, 1999.

51. Королев Ю.К. Общая геоинформатиука, Выпуск 1: Теоретическая геоинформатика. //-М.: Дата+,1999

52. Рябушкин А. Связь: OSS/BSS следующая остановка после биллинга и CRM. II-Мл Cnews №4, 2005 -5с.

53. Козленко Л. Проектирование информационных систем // -М.: КомпьютерПресс №11,2001

54. Maidment D.R., Djokic D. Hydrologic and Hydraulic Modeling Support with Geographic Information Systems. // -N.Y.: ESRI Press, 2000. 232 p.

55. Филипс Д., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей. // -М.: Мир, 1984

56. DeMers M.N., Fundamentals of Geographic Information Systems (2nd Ed.)1. Wiley ,2000

57. Лурье И.К. Основы геоинформатики и создание ГИС: Учеб. пособие Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Ч. 1.// М.: Изд-во ООО "ИНЭКС 92м, 2002.

58. Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика. //Под ред. Д.В. Лисицкого. М.: Изд-во Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993.

59. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов // Под ред. A.M. Берлянта, А.В. Кошкарева. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.

60. Б.С. Бусыгин, И.Н. Гаркуша, Е.С. Середин, А.Ю. Гаевенко, Интрументарий геоинформационных систем // -Киев: ИРГ «ВБ», 2000.

61. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для ВУЗов. М.: Высш. шк., 1998.

62. Выбор подходящей ГИС. //М. «Arcview», №1 .ю 1999

63. Панкрушин В.К. Математическое моделирование и идентификация геодинамических систем. // -Новосибирск: СГГА, 2002.

64. МакКой Д. и др. ArcGIS Spatial Analyst. Руководство пользователя. //- М.: Дата+, 2003

65. Сравнение программных пакетов ГИС.// -М.: «ГИС-ассоциация», №4, 1996, с.62-75.

66. Getting to know ArcView, // ERSI, 1996.160 с.

67. Brail R.K., Klosterman R.E. Planning Support Systems: Integrating Geographic Systems, Models, and Visualization Tools. // N.Y.: ESRI Press, 2001.

68. Understanding GIS, //-N.Y.: ERSI, 1995.-384 c.

69. A.H. Коровин. Моделирование телекоммуникационной системы с применением ГИС-технологий. // -М.: Монография. MAC, 1999.

70. Свиреденко С.С. Современные информационные технологии.// М.: Изд-во Моск. Ун-та. 1993 -261с.

71. Jones, С. (1997) Geographic Information Systems and Computer Cartography Longman

72. Введение в ArcView GIS. // -Рязань: "РИНФО", 1999.

73. ARC/INFO User's Guide: ARC/INFO Data Model, Concepts, & Key Terms. //-N.Y.: ESRI Press, 1992.

74. А.М.Берлянт. Геоинформатика: наука, технология, учебная дисциплина.//- М.: Вестник Моск. ун-та. Сер. географич., 1992, 2, с. 16—23.

75. А.М.Берлянт, Е.А.Жалковский . К концепции развития ГИС в России.// -М.: ГИС-Обозрение, 1996, с. 7-11.

76. Т.Тиори, Дж.Фрай Проектирование структур баз данных В 2-х кн. М.: Мир,1985.

77. Jon Worham, GIS Applications in Community Telecommunications: Environmental Systems Research Institute, Inc., //- N.Y.: ESRI, 2004.

78. Е.Г.Капралов, А.В.Кошкарев, В.С.Тикунов и др.; под ред. В.С.Тикунова, Основы геоинформатики: В 2-х кн. Кн. 2: Учеб. пособие для студ. вузов //- М.: Издательский центр «Академия», 2004.

79. Золоева Г.М., Лазуткина Н.Е. Интерпретация данных ГИС. Учебноепособие, // -Нижний Новгород: РГУ НГ, 2002.

80. Core Curriculum in GIS. Edited by Michel F. Goodchild and Karen K. Kemp. National Center for Geographical Information and Analysys University of California, Santa Barbara, USA, 1991.

81. Кристофидес H. Теория графов: алгоритмический подход.// -М.: Мир, 1978

82. Д.А. Жевнов. Оптимизация использования водоохранных средств на основе моделирования и ГИС.// Барнаул:, «Веко», 2006.

83. Пивиков С.В. ГИС вместе из тупика // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации. 2000. №4 (26). С. 54-55.

84. Guide on Managing and Developing Network connections and interconnections to National Internet Nodes. ITU.,2000. 64p