автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Модели и методы оценки вероятностно-временных характеристик коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОММЕРЧЕСКИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1. Объекты и задачи исследования

1.2. Концептуальная модель коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем

1.3. Формализованное описание транзакции коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем

ВЫВОДЫ

2. СЛУЧАЙНЫЙ МНОЖЕСТВЕННЫЙ ДОСТУП В КОММЕРЧЕСКИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОНННЫХ СИСТЕМАХ

2.1. Спецификация Е-доступа

2.2. Модель 1 Е-доступа

2.3. Цд -настойчивый Е-доступ

2.4. Модель 1-настойчивого синхронного случайного доступа

2.5. Приближенная модель С8МА/СЭ при произвольном входящем потоке

ВЫВОДЫ

3. МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ СИСТЕМ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА

3.1. Модели локальных сетей с повторениями ошибочных кадров

3.2. Модели сети множественного доступа с мостом ВЫВОДЫ

4. МОДЕЛИ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В КОММЕРЧЕСКИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Важным направлением теоретических и экспериментальных исследований становится сегодня создание и внедрение в эксплуатацию коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем (КИТС). КИТС относятся к классу сложных систем и представляют собой компьютерные системы передачи, обработки и хранения данных о бизнес процессах, к которым относятся, в частности, торговля через интернет, интернет-банкинг, биржевая деятельность и клиринговые системы, электронная коммерция на корпоративном уровне, страхование и др. Современные КИТС содержат всю необходимую бизнес логику для управления процессом взаимодействия с клиентом (бэк-офис), а также позволяют полностью автоматизировать взаимодействие бизнес-процессов двух организаций.

КИТС, с одной стороны, становятся неотъемлемой частью, важнейшим компонентом корпоративных и мировой телекоммуникационной сетей и, с другой стороны, могут рассматриваться как самостоятельные системы, решающие в процессе функционирования предприятий и телекоммуникационных сетей специфический набор функциональных задач.

Как показывает опыт построения КИТС, к числу наиболее совершенных структур относятся системы, использующие принцип распределения функциональных задач между многими устройствами обработки (УО) информации, связанными при помощи локальных сетей. В настоящее время наблюдается отставание в сфере приложений подобных локальных сетевых систем, выбора их структуры в зависимости от требований предметной области. Такое состояние дела в первую очередь определяется недостатком моделей и методов расчета КИТС.

В процессе проектирования КИТС необходимо располагать методами оценки их производительности, которые наряду с другими должны учитывать три фактора: особенности структурного построения КИТС, состоящей из нескольких, взаимодействующих друг с другом УО, характер влияния на характеристики КИТС параметров исполнительной системы (ИспС), способ передачи управляющей информации между УО. Объектом исследования диссертационной работы являются КИТС, которые управляют ИспС и содержат систему обработки данных управления, представляющую собой совокупность взаимосвязанных УО, и среду передачи данных управления (СПДУ) между этими УО.

Предметом исследования являются математические модели и методы расчета КИТС.

Цель работы состоит в создании моделей и методов расчета КИТС и их подсистем.

Состояние проблемы и задачи исследования. В работах Башарина Г.П., Гольдштейна Б.С., Игнатьева В.О., Колбанёва М.О., Кутузова О.И., Лазарева В.Г., Лычагина Н.И., Советова Б.Я., Хетагурова Я.А., Чагаева Н.С., Чугреева О.С., Яковлева С.А., Якубайтиса Э.А., Яновского Г.Г. и др. рассматривались принципы построения, протоколы обмена данными, модели некоторых процессов, протекающих в распределенных телекоммуникационных системах. Однако в них процессы обработки информации рассматривались в отрыве от организации процессов взаимодействия УО, без должного учета дисциплины обслуживания заявок в ИспС и без учета влияния на время выработки управляющих воздействий параметров среды передачи данных управления.

В исследуемых в данной работе КИТС обработка данных управления и обмен данными между УО являются фазами единого информационного процесса. Таким образом, моделируется новый объект - КИТС, выполняющая функции обработки и передачи данных управления.

В соответствии с указанной выше целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи.

1. Построена концептуальная модель коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем.

2. Разработан метод формализованного описания транзакций, реализуемых КИТС.

3. Разработаны модели случайных методов доступа устройств обработки КИТС к ресурсам доставки СПДУ, включая метод С8МА/СО.

4. Проведен анализ систем множественного доступа с обнаружением ошибочных блоков данных на верхних уровнях.

5. Исследованы локальные сети КИТС с выходом на мост и с ограниченной емкостью памяти.

6. Разработаны модели обработки информации в КИТС, позволяющие оценить время реализации транзакции.

7. Предложены процедуры оптимизации КИТС на основе генетических алгоритмов.

Научная новизна исследований диссертационной работы состоит в следующем: предложены новый объект исследования и соответствующие ему модели, которые в отличие от известных, учитывают режимы взаимодействия УО, структурные параметры КИТС, влияние на процесс управления параметров исполнительной системы; положенные в основу разработанных моделей и методов концептуальная модель КИТС и метод формализованного описания транзакций позволяют применять их к широкому кругу КИТС, которые могут отличаться назначением и составом решаемых функциональных задач; впервые разработана модель КИТС, использующая метод доступа С8МА/СБ; новой является модель протоколов доступа со сбросом на верхних уровнях; впервые оценено влияние параметров моста на вероятностно-временные характеристики КИТС; впервые предложен метод оптимизации КИТС, основанный на процедурах генетических алгоритмов.

Практическая ценность полученных в работе результатов сводится к следующему.

1. Разработаны методы расчета вероятностных и вероятностно-временных характеристик КИТС, учитывающие структуру подсистемы обработки данных управления, а также параметры и протоколы множественного доступа к СПДУ.

2. Получены выражения для инженерного расчета характеристик КИТС с приоритетными дисциплинами обработки заявок и различными протоколами доступа к общим ресурсам СПДУ.

3. Разработано программное обеспечение для расчета вероятностно-временных характеристик КИТС различной структуры с различными дисциплинами очередей и протоколами множественного доступа.

4. Получены алгоритмы, позволяющие по заданным требованиям выбирать параметры КИТС, а также конструировать КИТС путем выбора ее физической и программной структуры.

Реализация в народном хозяйстве. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в разработках и проектах КИТС и систем распределения информации, а также в учебном процессе, о чем имеются соответствующие документы.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на Международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта» в г. Вологда в 2001г., на 55-й НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича в 2001г., на 54-й НТК 1111С, научных сотрудников и аспирантов ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича в 2002г., на научно-технических семинарах кафедры ИУС ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в 4-х печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и содержит 147 страниц текста, 28 рисунков и 4 таблицы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модели и методы оценки характеристик КИТС должны основываться на концептуальной модели, объединяющей процессы обработки данных управления и протоколы доступа устройств обработки к СПДУ.

2. Полученные формализованное описание и аналитическая модель процесса выполнения транзакций КИТС, позволяют определить все вероятностно-временные характеристики транзакций.

3. Группа математических моделей протоколов случайного доступа УО к ресурсам доставки СПДУ.

4. Методика оценки систем множественного доступа со сбросом на верхних уровнях.

5. Методика расчета характеристик КИТС с выходом на мост с ограниченной емкостью памяти.

6. Методика расчета характеристик распределенной КИТС, включающей подсистемы обработки и доставки с различными дисциплинами очередей и протоколами множественного доступа, обеспечивающая выполнение сравнительного их анализа и оптимизации параметров.

7. Процедура оптимизации КИТС на основе генетических алгоритмов.

1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОММЕРЧЕСКИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1. Объекты и задачи исследования

Стремительное развитие сети интернет привело к появлению в экономике в 90-х годах 20 в. нового быстро развивающегося направления -электронной коммерции. Электронная коммерция — это любая форма бизнес процесса, в котором взаимодействие между субъектами происходит электронным образом с использованием телекоммуникационных технологий.

Электронная торговля — процесс покупки/продажи товаров или услуг, в котором весь цикл коммерческой транзакции или ее часть осуществляется электронным образом [1, 2]. Электронная коммерция охватывает розничную и оптовую торговлю, сделки между предприятиями, а также расчеты внутри одной организации. Единственное, что объединяет эти деловые операции - это то, что все они осуществляются в электронном виде с помощью компьютерных сетей. К числу основных областей применения технологий электронной коммерции относятся: торговля через Интернет, Интернет-банкинг, биржевая деятельность и клиринговые системы, электронная коммерция на корпоративном уровне, страхование.

В дальнейшем программно-аппаратную часть систем, с помощью которых осуществляются какие-либо взаимодействия коммерческого характера между организациями и потребителями, будем называть коммерческими интеллектуальными телекоммуникационными системами (КИТС).

Существует два класса систем для электронной коммерции [1, 2]: системы класса Бизнес-Бизнес (Business-to-Business - В2В, рис. 1.1) и системы класса Бизнес-Потребитель (Business-to-Customer - В2С, рис. 1.2). К системам В2С относятся: web-витрина - оформленный web-дизайновскими средствами прайс-лист торговой компании, не содержащий бизнес-логики торгового процесса (обычно есть возможность оформить заказ и иногда автоматически выписывается счет); интернет-магазин, содержит кроме web-витрины всю необходимую бизнес логику для управления процессом Интернет-торговли (бэк-офис), торговая Интернет-система (ТИС) - Интернет-магазин, бэк-офис которого полностью (в режиме реального времени) интегрирован в торговый бизнес-процесс компании.

В системах Бизнес-Бизнес реализована схема полностью автоматизированного взаимодействия бизнес-процесса двух организаций. На рис. 1.1. бизнес-процессы показаны прямоугольниками, а стыковочные модули (шлюзы), необходимые для привязки этих бизнес-процессов во внешнюю среду, показаны прямоугольниками со стрелками. Эти шлюзы интегрированы в системы управления организации.

Системы класса В2В

Рис. 1.1.

Среди главных признаков систем класса В2В можно назвать следующие: автоматический шлюз в Интернет из бизнес-системы, поддерживающей бизнес-процесс в организации; бесшовная интегрированность ввода/вывода данных в бизнес-процесс организации [8]; наличие единого стандарта передаваемых сообщений. Одним из наиболее распространенных типов таких стандартов является группа стандартов EDI - Electronic Data InterExchange [10, 11]; все бизнес-организации в системе Бизнес-Бизнес равноценны (нет иерархии типа Дистрибутор - Дилер, Производитель - Поставщик и т.д.), и таких организаций может быть любое количество, а не только две, как в схеме Бизнес-Потребитель.

За рубежом системы класса В2В появились лет 30 назад и получили довольно большое распространение. Решения, построенные на базе стандартов EDI, были (и остаются) весьма дорогостоящими, их могли позволить себе использовать только крупные корпорации.

Схема Бизнес-Потребитель (рис. 1.2) отличается от Бизнес-Бизнес тем, что в первой организации сохраняется стыковка шлюза с системой управления, а во второй организации внутренняя система управления никак не связана с внешними системами (с Интернет), и, следовательно, никакого автоматического обмена данными с первой организацией не происходит. Тем не менее, вторая организация может взаимодействовать с первой, то, что называется, "вручную" - через своих Менеджеров. На рис. 1.2.а это показано светлым прямоугольником.

Системы класса В2С

Рис. 1.2.

Эти Менеджеры могут общаться с первой организацией через некий интерфейс - будь это браузер или тонкий/толстый клиент (например, 1ауа-апплет). Менеджеры получают (например, по электронной почте) или сами берут (например, через браузер) информацию от первой, головной организации, а затем могут вносить какие-то данные в свою систему управления, осуществлять свой бизнес-процесс. Менеджеры второй организации в данной схеме выступают в качестве Потребителей головной, первой организации. В результате реализуются связи, характерные для класса В2С [2, 3]. Менеджеры получают информацию не только о товарах. Это могут быть информационные, производственные, маркетинговые материалы. Но основная часть обмена информацией между первой бизнес-организацией, и через менеджеров второй организацией-потребителем, касается торговых вопросов, то есть, организация 1 выступает как Продавец, а организация 2 - как Покупатель.

Если Менеджер является частным лицом - то это будет случай обычной розничной торговли, как показано на рис. 1.2.Ь.

Особенности систем класса В2С: часто сам Продавец (организация 1) ведет торговлю не с помощью автоматической торговой системы, интегрированной с Интернет интерфейсом, а "вручную", через своих же Менеджеров. Так работает большинство Интернет-магазинов России; вторая особенность связана с бизнес-процессом. Дело в том, что далеко не всегда (особенно в России) бизнес-процесс автоматизирован с помощью какой-нибудь системы управления, очень часто это понятие (бизнес-процесс) представляет собой несистематизированную массу действий отдельных менеджеров организации. Автоматизация - само по себе решение дорогостоящее и сложное в реализации, в случае же, когда действия менеджеров не систематизированы, этот процесс еще более затрудняется. В то же время, автоматический шлюз можно сделать только к автоматической системе, так что задача интеграции бизнес-процесса с Интернет-интерфейсом становится все более неопределенной.

Во всех системах класса В2С Интернет-магазин можно рассматривать как торговую часть бизнес-процесса головной организации, являющейся Поставщиком (в частном случае - Продавцом) товаров и услуг для Потребителя (Покупателя). Именно то, что обведено пунктиром на рис. 1.3, и является Интернет-магазином.

Интернет-магазин в системах В2С

Интернет-магазин это обязательно [4] (рис. 1.3): система ведения торговых операций, интегрированная с бизнес-процессом в организации;

Интернет-витрина, являющаяся автоматическим шлюзом в Интернет и интегрированная с системой ведения торговых операций.

Следующим шагом развития Интернет-магазина является ТИС. Главное отличие Торговой Интернет-Системы от Интернет-магазина заключается в интеграции ТС продавца в его корпоративную систему автоматизации (КСА), что позволяет оптимизировать финансово-хозяйственную деятельность компании за счет автоматизации торговых и логистических процессов. Таких систем практически нет у подавляющего большинства российских торгово-промышленных компаний, поэтому создание ТИС потребует затрат не только на ее разработку, но и на внедрение КСА и на решение проблем стыковки Интернет-торговли и бизнес-процессов внутри компании, затрат на внедрение процессов Интернет-торговли, включая организацию обучения своих сотрудников и т.п.

Для того, чтобы открыть свой Интернет-магазин [1, 3, 6, 9], компании необходимо решить ряд технических вопросов (рис. 1.4): приобрести сервер электронной коммерции (ЭК-сервер) - аппаратно-программный комплекс для организации и поддержки системы автоматизации Интернет-торговли; построить жесткую систему безопасности как от Интернет-хакеров, так и от внутренних мошенников; обеспечить себе выделенный канал в Интернете с достаточной пропускной способностью, через который Интернет-покупатели смогут посещать Интернет-магазин, расположенный на ЭК-сервере.

Собственный сервер электронной коммерции

Рис. 1.

ЭК-сервер и система безопасности располагаются в офисе торговой компании, подключенному к Интернету по выделенному каналу. Перечисленные вопросы являются абсолютно техническими и не они определяют успех или неуспех организации Интернет-торговли для конкретной компании. Для успешного внедрения Интернет-торговли более критичными будут вопросы, касающиеся того, чем и как будет торговать организация через Интернет, и насколько эффективно организован бизнес-процесс Интернет-торговли.

Но технология задает некий уровень стартовых затрат, нужных для начала работ по электронной коммерции. Для решения трех перечисленных выше технологических задач уровень первоначальных затрат составляет 15-20 тыс. долл. У нас в стране подобного рода затраты может позволить себе далеко не каждая торговая компания. Именно поэтому большинство из них предпочитает (особенно на первых порах) не приобретать оборудование, а арендовать все необходимое аппаратно-программное обеспечение на хосте у Интернет-провайдера (так называемый хостинг). При этом комплект средств остается тем же (см. рис. 1.5): ЭК-сервер, система безопасности, выделенный канал в Интернете. Но так как все это располагается на узле провайдера, то:

Арендованный сервер электронной коммерции

Офис торговой компании

Рис. 1.5.

• в качестве выделенного канала будет использоваться канал Интернет-провайдера, что обеспечит более быстрый доступ покупателей к Интернет-магазину, расположенному на ЭК-сервере;

• управление Интернет-магазином может осуществляться удаленным образом из офиса торговой компании. При этом можно воспользоваться простым dial-up- соединением, что будет для торговой компании более дешевым вариантом, чем содержание выделенного канала;

• выход менеджеров торговой компании на ЭК-сервер для управления Интернет-магазином возможен или напрямую через узел доступа

Интернет-провайдера (в этом случае торговая компания подключается к Интернет именно через этого Интернет провайдера), или через Интернет, то есть через тот же выделенный канал Интернет- провайдера, через который к Интернет-магазину получают доступ все его покупатели (в этом случае торговая компания подключается к Интернет через любого другого Интернет провайдера).

Функциональные возможности ТИС определяются набором возможных действий покупателя в торговом зале Интернет-магазина [2, 5]:

• Покупатель может просмотреть каталог товаров и услуг. Каталог этот может быть любой степени вложенности, любой иерархии, любого оформления и содержать рекламу.

• Покупатель видит предложения по новым товарам и товарам повышенного спроса. Менеджер Интернет-магазина может сам назначать любые товары как "новые" или как "товары повышенного спроса".

• Покупатель может активизировать полное описание товаров, изображение, аудио-видео ролики и т.д. Графическое оформление информации о товаре может быть любым. Никаких ограничений на \veb-дизайн такого оформления нет.

• Ему предоставляется информация о цене, индивидуальных скидках и о наличии товара на складе. Если товар имеет несколько модификаций (например, цвет одежды, или ее размер), то для каждой модификации может быть установлена своя цена товара. Можно неограниченно расширять описание товара, добавив дополнительные атрибуты такого описания.

• Покупатель складывает понравившийся товар в корзину. Корзину он может посмотреть в любой момент, более того, зарегистрированный покупатель может посмотреть все набранные им когда-либо корзины, даже если они и не были оплачены. Это позволяет организовывать стандартные корзины покупателей.

• Далее, Покупатель или может зарегистрироваться, или оформить разовую покупку. При оформлении разовой покупки данные о Покупателе не заносятся в базу данных постоянных покупателей. Это бывает удобно для Покупателей, не желающих регистрироваться в Интернет-магазине.

• Происходит выбор метода доставки товаров. В крупных городах наиболее предпочтительной является доставка товаров на дом с последующим расчетом на месте. По регионам можно пользоваться наложенным платежом или почтовой курьерской доставкой.

• Покупатель выбирает способ оплаты. ТИС должна иметь набор разных вариантов, чтобы Покупатель в момент оплаты сам делал выбор.

Для административного управления Интернет-магазином должны выполняться 7 функций бэк-офиса [2]:

• Создание/редактирование категорий каталога товаров. Каталоги могут быть любого размера, любой иерархии вложенности. Категории каталога и списки товаров могут демонстрироваться в любом порядке как на витрине, так и внутри системы.

• Ввод и модификация информации о товарах. Должна иметься возможность устанавливать/изменять модификации (разновидности) товаров с корректировкой цены каждой модификации.

• Управление запасами. Регистрация новых поступлений в Интернет-магазин (на склад), а также установление границы минимальных запасов для каждого товара.

• Управление закупками. Настройка необходимых систем сообщений для пополнения запасов в Интернет-магазине. Такого рода сообщения могут рассылаться производителям и поставщикам автоматически, по достижении нижней границы количества товаров данного вида.

• Управление контактами. Просмотр всей информации о зарегистрированных покупателях. Имеется импорт внешних баз данных покупателей. Здесь же может изменяться структура базы данных о покупателях.

• Управление магазином. Оперативный контроль за состоянием Интернет-магазина в целом. Получение информации о новых заказах, отслеживание прохождения заказа, счета, платежа. Генерация счетов-фактур, накладных. Это центральная административная функция бэк-офиса Интернет-магазина.

• Просмотр информации статистического характера. Она очень важна для службы маркетинга. Здесь можно видеть статистические и бизнес-отчеты по посетителям, по товарам, по периодам времени и т.д. Здесь же производится настройка системы скидок.

Эти функции могут выполняться людьми, но и сам Интернет-магазин может работать в качестве торгового автомата. Грубо говоря, вы закладываете в этот автомат 100 товаров одного наименования, 200 другого и т.д. и запускаете его. Далее он все делает сам: оформляет заказ; резервирует товар на складе; генерирует счета; осуществляет платеж; передает сообщения в службу доставки, на склад, на стол управляющему магазином, поставщикам; генерирует и пересылает данные во внешние бухгалтерские и торговые системы. Все это, а также многое другое делается автоматически по правилам, определяемым и настраиваемым менеджерами Интернет-магазина. Автоматический режим работы с покупателем (24/7/365) - главная особенность Интернет-торговли. Вот эта аббревиатура (24/7/365) означает, что Интернет-магазин работает 24 часа в день, 7 дней в неделю, 365 дней в году.

Для использования ТИС в таком режиме необходимо, чтобы в компании была разработана единая бизнес-схема, согласующая уже существующую систему ведения торговых операций с автоматически работающим Интернет-магазином.

Электронная торговля и в частности функционирование ТИС предполагает наличие определенного набора способов оплаты [6, 7]. Рассмотрим кратко основные решения, предлагаемые в России российскими операторами, или западные системы, распространившиеся в

России или прилагающие усилия к экспансии на российский рынок. В данном случае не будем рассматривать оплату наличными курьеру и наложенный платеж.

Рынок финансовых услуг, предоставляемых с помощью электронных средств коммуникации, быстро развивается. Среди них в настоящее время можно выделить следующие:

• пластиковые карточки;

• системы управления банковским счетом;

• системы передачи платежей между банками;

• биржевые торговые системы;

• клиринговые системы;

• электронные наличные.

Основные усилия в борьбе за безопасность карточных платежей в Интернет связаны с применением специальных протоколов для передачи конфиденциальной информации о плательщике (SHTTP, SSL, SET) и с организацией специальных служб по приему и авторизации карточных платежей [12-14].

Итак, основные составляющие системы электронной коммерции:

1. бизнес-процесс организации и стыковка его с собственно торговлей через Интернет

2. Система безопасности

3. Система платежей

4. Организация продвижения сайта Интернет-магазина

5. Нельзя не учитывать человеческий фактор - Менеджеров интернет-магазина.

6. Коммерческие интеллектуальные телекоммуникационные системы (КИТС) - аппаратная часть системы электронной коммерции.

Несмотря на многообразие технических решений, которые предлагаются различными фирмами- разработчиками, КИТС имеют практически одинаковую архитектуру (рис. 1.6).

Архитектура технологии КИТС

В архитектуре КИТС можно выделить 4 уровня [2]:

1-й уровень - "тонкий клиент". КИТС может устанавливаться, управляться и администрироваться через любой стандартный шеЬ-браузер. Обычный браузер использует и покупатель.

2-й уровень архитектуры КИТС - это \veb-cepBep с луеЬ-адаптерами и Маршрутизатором Запросов. \¥еЬ-сервер может быть любой. Есть 3 луеЬ-адаптера:

1. \уеЬ-адаптер 1 Вход (открытый, но защищенный) на витрину Интернет-магазина для всех покупателей.

2. \уеЬ-адаптер 2. Закрытый вход в бэк-офис системы для менеджеров Интернет-магазина;

3. \уеЬ-адаптер 3. Закрытый вход администратора сайта;

На дуеЬ-сервере устанавливается также маршрутизатор запросов, который обрабатывает информацию, поступающую от всех шеЬ-адаптеров и переадресует ее на соответствующие сервера приложений. При этом он следит за загрузкой серверов, регулируя очереди запросов к каждому

Важным направлением теоретических и экспериментальных исследований становится сегодня создание и внедрение в эксплуатацию коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем (КИТС). к и т е относятся к классу сложных систем и представляют собой компьютерные системы передачи, обработки и хранения данных о бизнес процессах, к которым относятся, в частности, торговля через интернет, интернет-банкинг, биржевая деятельность и клиринговые системы, электронная коммерция на корпоративном уровне, страхование и др.Современные КИТС содержат всю необходимую бизнес логику для управления процессом взаимодействия с клиентом (бэк-офис), а также позволяют полностью автоматизировать взаимодействие бизнес-процессов двух организаций.КИТС, с одной стороны, становятся неотъемлемой частью, важнейшим компонентом корпоративных и мировой телекоммуникационной сетей и, с другой стороны, могут рассматриваться как самостоятельные системы, решающие в процессе функционирования предприятий и телекоммуникационных сетей специфический набор функциональных задач.Как показывает опыт построения КИТС, к числу наиболее совершенных структур относятся системы, использующие принцип распределения функциональных задач между многими устройствами обработки (УО) информации, связанными при помощи локальных сетей. В настоящее время наблюдается отставание в сфере приложений подобных локальных сетевых систем, выбора их структуры в зависимости от требований предметной области. Такое состояние дела в первую очередь определяется недостатком моделей и методов расчета КИТС. В процессе проектирования КИТС необходимо располагать методами оценки их производительности, которые наряду с другими должны учитывать три фактора: особенности структурного построения КИТС, состоящей из нескольких, взаимодействующих друг с другом УО, характер влияния на характеристики КИТС параметров исполнительной системы (ИспС), способ передачи управляющей информации между УО. О б ъ е к т о м и с с л е д о в а н и я диссертационной работы являются КИТС, которые управляют ИспС и содержат систему обработки данных управления, представляющую собой совокупность взаимосвязанных УО, и среду передачи данных управления (СПДУ) между этими УО. П р е д м е т о м и с с л е д о в а н и я являются математические модели и методы расчета КИТС. Ц е л ь р а б о т ы состоит в создании моделей и методов расчета КИТС и их подсистем.С о с т о я н и е п р о б л е м ы и з а д а ч и и с с л е д о в а н и я . В работах Башарина Г.П., Гольдштейна Б.С, Игнатьева В.О., Колбанёва М.О., Кутузова О.И., Лазарева В.Г., Лычагина Н.И., Советова Б.Я., Хетагурова Я.А., Чагаева Н.С., Чугреева О.С, Яковлева СЛ. , Якубайтиса Э.А., Яновского Г.Г. и др. рассматривались принципы построения, протоколы обмена данными, модели некоторых процессов, протекающих в распределенных телекоммуникационных системах. Однако в них процессы обработки информации рассматривались в отрыве от организации процессов взаимодействия УО, без должного учета дисциплины обслуживания заявок в ИспС и без учета влияния на время выработки управляющих воздействий параметров среды передачи данных управления.В исследуемых в данной работе КИТС обработка данных управления и обмен данными между УО являются фазами единого информационного процесса. Таким образом, моделируется новый объект - КИТС, выполняющая функции обработки и передачи данных управления. в соответствии с указанной выше целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи.1. Построена концептуальная модель коммерческих интеллектуальных телекоммуникационных систем.2. Разработан метод формализованного описания транзакций, реализуемых КИТС.

3. Разработаны модели случайных методов доступа устройств обработки КИТС к ресурсам доставки СПДУ, включая метод С8МА/СВ.

4. Проведен анализ систем множественного доступа с обнаружением ошибочных блоков данных на верхних уровнях.5. Исследованы локальные сети КИТС с выходом на мост и с ограниченной емкостью памяти.6. Разработаны модели обработки информации в КИТС, позволяющие оценить время реализации транзакции.7. Предложены процедуры оптимизации КИТС на основе генетических алгоритмов.Н а у ч н а я н о в и з н а исследований диссертационной работы состоит в следующем: предложены новый объект исследования и соответствующие ему модели, которые в отличие от известных, учитывают режимы взаимодействия УО, структурные параметры КИТС, влияние на процесс управления параметров исполнительной системы; положенные в основу разработанных моделей и методов концептуальная модель КИТС и метод формализованного описания транзакций позволяют применять их к широкому кругу КИТС, которые могут отличаться назначением и составом решаемых функциональных задач; впервые разработана модель КИТС, использующая метод доступа С8МА/СВ; новой является модель протоколов доступа со сбросом на верхних уровнях; впервые оценено влияние параметров моста на вероятностновременные характеристики КИТС; впервые предложен метод оптимизации КИТС, основанный на процедурах генетических алгоритмов.П р а к т и ч е с к а я ц е н н о с т ь полученных в работе результатов сводится к следующему.1. Разработаны методы расчета вероятностных и вероятностновременных характеристик КИТС, учитывающие структуру подсистемы обработки данных управления, а также параметры и протоколы множественного доступа к СПДУ.

2. Получены выражения для инженерного расчета характеристик КИТС с приоритетными дисциплинами обработки заявок и различными протоколами доступа к общим ресурсам СПДУ.

3. Разработано программное обеспечение для расчета вероятностновременных характеристик КИТС различной структуры с различными дисциплинами очередей и протоколами множественного доступа.4. Получены алгоритмы, позволяющие по заданным требованиям выбирать параметры КИТС, а также конструировать КИТС путем выбора ее физической и программной структуры.Р е а л и з а ц и я в н а р о д н о м х о з я й с т в е . Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в разработках и проектах КИТС и систем распределения информации, а также в учебном процессе, о чем имеются соответствующие документы.А п р о б а ц и я р е з у л ь т а т о в р а б о т ы . Основные положения диссертационной работы обсуждались на Международной научно-технической конференции «Информатизация процессов формирования открытых систем на основе СУБД, САПР, АСНИ и систем искусственного интеллекта» в г. Вологда в 2001г., на 55-й НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича в 2001г., на 54-й НТК ППС, научных сотрудников и аспирантов ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича в 2002г., на научно-технических семинарах кафедры ИУС ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.П у б л и к а ц и и . Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в 4-х печатных работах.О б ъ е м р а б о т ы . Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и содержит 147 страниц текста, 28 рисунков и 4 таблицы.О с н о в н ы е п о л о ж е н и я , в ы н о с и м ы е н а з а щ и т у .1. Модели и методы оценки характеристик КИТС должны основываться на концептуальной модели, объединяющей процессы обработки данных управления и протоколы доступа устройств обработки к СПДУ.

2. Полученные формализованное описание и аналитическая модель процесса выполнения транзакций КИТС, позволяют определить все вероятностно-временные характеристики транзакций.3. Группа математических моделей протоколов случайного доступа УО к ресурсам доставки СПДУ.

4. Методика оценки систем множественного доступа со сбросом на верхних уровнях.5. Методика расчета характеристик КИТС с выходом на мост с ограниченной емкостью памяти.6. Методика расчета характеристик распределенной КИТС, включающей подсистемы обработки и доставки с различными дисциплинами очередей и протоколами множественного доступа, обеспечивающая выполнение сравнительного их анализа и оптимизации параметров.7. Процедура оптимизации КИТС на основе генетических алгоритмов.

выводы

1. Полученная совокупность аналитических выражений, позволяет рассчитать ВВХ основных компонент КИТС и транзакций при реалистичных предположениях о характере обслуживаемых потоков заявок. При этом учитывается широкий спектр факторов, включая случайный трафик, алгоритмы реализации транзакций, процедуры приоритетного доступа заявок к ресурсам обработки и протоколы множественного доступа к ресурсам доставки управляющих сообщений.

2. Сформулирована задача оптимизации КИТС, которая, соответственно архитектуре КИТС, предполагает выбор быстродействия и способов диспетчеризации заявок в УО, скорости передачи данных и алгоритмов множественного доступа СПДУ и варианта распределения программных модулей обработки заявок на обслуживание между УО.

8. Показано, что поскольку в сформулированной задаче оптимизации критерии оценки качества задаются алгоритмами (правилами) их вычисления и аналитическая структура целевой функции не может быть использована для организации поиска решения, пространство решений имеет существенно нелинейный характер и может содержать как большое число локальных минимумов и максимумов, так и некоторое множество оптимумов, а также на значение критерия оптимальности влияет большее количество, в том числе и дискретных, оптимизируемых параметров, эффективным подходом к построению процедур решения задачи оптимизации КИТС является привлечение генетических алгоритмов, которые, используя процедуры случайного поиска и комбинируя переборный и градиентный подходы, дают возможность найти если и не точное, то хотя бы приближенное решение, точность которого будет возрастать при увеличении времени расчета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача, имеющая существенное значение для практических и теоретических работ по созданию современных мультисервисных интеллектуальных сетей связи. Основные результаты исследований состоят в следующем:

1. Развит метод расчета вероятностных и вероятностно-временных характеристик КИТС, основанный на формализованном описании процессов функционирования в виде системы графических моделей и математическом аппарате преобразования Лапласа-Стильтьеса и описании протоколов доступа и обработки информации стохастическими системами в дискретном и непрерывном времени.

2. Разработана обобщенная модель протоколов случайного множественного доступа устройств обработки к ресурсам СПДУ с контролем ошибочных ситуаций и их сбросом на подуровне доступа; с контролем ошибочных ситуаций и их сбросом с верхних по отношению к подуровню доступа уровней; модель неоднородной локальной сети множественного доступа, нагруженной на многоканальный мост. На основе обобщенной модели осуществляется расчет характеристик вариантов построения КИТС.

3. Разработаны алгоритмы, методики и программы расчета характеристик КИТС и ее компонентов.

4. Предложенные методы расчета, модели и результаты исследования КИТС внедрены в разработках корпоративных сетей.

5. Предложена модель функционирования устройства обработки данных управления, использующая графическое, многоуровневое описание для переходного и устойчивого состояний процессов обработки, преобразования Лапласа-Стилтьеса, и ее вероятностные и вероятностно-временные характеристики.

6. Показано, что метод генетических алгоритмов является эффективным при решении задач оптимизации КИТС и разработана процедура оптимизации КИТС, основанная на этом методе.

1. Новомлинский J1. С чего начать создание системы электронной коммерции, http://www.e-commerce.ru, 2000.

2. Новомлинский JI. Электронная коммерция. Решения компании TopS. http://www.citforum.ru, 1998.

3. Программный комплекс управления интернет-магазином, http://www.e-commerce.ru, 2000.

4. Беляева Е.В. Комплексные системы электронной торговли. // 54-я науч.-технич. конф. профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. 2002. С. 35.

5. Хайтин А. Пространство решений для он-лайн торговли. Журнал "Мир Internet" №2 (29), 1999.

6. Просихин В.П. Безопасность электронных платежей в сети Интернет. Учебное пособие: СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, СПб, 2000/

7. Волков С., Достов В. Платежные механизмы современного Интернета. Журнал "Мир Internet" №5 (44), 2000.

8. Музакис Ч. Приоритет отдается интернет-торговле. Журнал «Сети и системы связи» №4, 2002.

9. Уитман А. Иметь или арендовать? Журнал «Сети и системы связи» №2, 2000.

10. ISO 7372. Trade Data Interchange. Trade Elements Directory. 1983.

11. ISO 9735. EDI for Administrasion, Commerci and Transport (EDIFACT): Syntax Reles. 1983.

12. CyberPlat Integrated Payment System http://www.cyberplat.com.13. iBill.com Leader in e-Transactions http://www.ibill.com.

13. Assist. Платежи в Интернет http://www.assist.ru.

14. Колбанёв М.О., Яковлев С.А. Модели и методы оценки характеристик обработки информации в интеллектуальных сетях связи. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2002. 230 с.

15. Колбанёв М.О. Концептуальное описание станций интеллектуальных сетей связи // Юбил. науч. конф. «Связисты и телекоммуникации XXI века». СПб.: СПбГУТ. 2000. С. 111.

16. JIoxmotko В.В., Пирогов К.И. Анализ и оптимизация цифровых сетей интегрального обслуживания. Минск: Навука i тэхшка, 1991. 192 с.

17. Колбанёв М.О. Системы передачи и обработки информации управления // Межд. семинар «Информационные сети, системы и технологии». Часть 1: Телекоммуникационные сети и системы. Материалы семинара ИССТ-97. -М., 1997. С. 42-45.

18. Аваков P.A., Гольденберг Л.М., Игнатьев В.О. Электронные управляющие машины. М.: Радио и связь, 1979. 224 с.

19. Колбанёв М.О. Методы комплексной оценки качества обслуживания вызовов узлами коммутации с программным управлением: Автореф. канд. дис,- Л.: ЛЭИС, 1987. 16 с.

20. Колбанёв М.О. Параметрическое описание коммутационной станции интеллектуальной сети // Межд. конф. по информац. сетям и системам -ICINAS-2000. СПб., 2000. С. 423-438.

21. Берлин А.Н. Универсальная программа и принципы ее применения.- СПб.: ПЕТЕРКОН, 2001. 228 с.

22. Колбанёв М.О., Станишевска И., Чугреев О.С. Открытые локальные сети обработки информации и управления. // Материалы семинара «Информационные сети и системы». М., 1995. С. 51-52.

23. Чугреев О.С., Дойников А.Д. Управляющие микропроцессорные локальные сети. Л.: Изд-во ЛЭИС. 1988. 52 с.

24. Суздалев A.B., Чугреев О.С. Передача данных в локальных сетях связи. -М.: Радио и связь, 1987. 168 с.

25. Хетагуров Я.А. Основы проектирования управляющих вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. 288 с.

26. Клейнрок JL Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979. 600 с.

27. Арапов В.А., Кириллов А.И., Колбанёв М.О. Анализ режимов использования канала передачи данных управления информационной управляющей системы // Материалы науч. семинара «Информационные сети и системы», 26 27 октября 1999. - М., 1999. С. 24-26.

28. Bashett F. Open, closed and mixed networks of queue with différent classes of customers // J. Association Computing Machinery. 1975. Vol. 22, №2. P. 248260.

29. Арапов В.А. Спецификация процессов взаимодействия в информационных управляющих системах // Тр. учеб. завед. связи. 1998. № 164. С. 35-47.

30. Щербо В.К., Киреичев В.М., Самойленко С.И. Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник. М.: Радио и связь, 1990.- 304с.

31. Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., Яновский Г.Г. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений. М. Радио и связь, 1984. -176 с.

32. Чугреев О.С., Яновский Г.Г. Руководство к курсовому проектированию по курсу "Передача дискретной информации и телеграфия". Ч. 2. J1. : ЛЭИС, 1975. - 72 с.

33. Клейнрок J1. Теория массового обслуживания.Ч. 1. М. : Машиностроение, 1979. - 432 с.

34. Захаров Г.П. Методы исследования сетей передачи данных. М. : Радио и связь, 1982.-236 с.

35. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Т. 1. -М.: Мир, 1984.-528 с.

36. Цыбаков B.C., Михайлов В.А. Эргодичность синхронной системы АЛОХА//Проблемы передачи информации. -1984.-T.XV, N 4. -С. 73-87.

37. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения.- М.: Сов. радио, 1971. 520 с.

38. Сипсер Р. Архитектура связи в распределенных системах.- М.: Мир, 1981. 744 с.

39. Верзун H.A. Модели и методы расчета моноканальных интегральных локальных сетей. Кандидатская диссертация. С.-Петербург, 1998.

40. Арапов В.А. Модели и методы расчета сетевых управляющих систем. Кандидатская диссертация. С.-Петербург, 1999.

41. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы.- М.:Мир,1990. -506 с.

42. Лупанов М.Ю. Модели и методы расчета многоканальных локальных широкополосных сетей интегрального обслуживания. С.-Петербург, 1995.

43. Колбанёв М.О., Кузьма Э.А., Лежоев A.C. Имитационная модель распределенной системы управления узлов коммутации и обработки информации // Междунар. конф. по информац. сетям и системам -ICINAS-2000. СПб., 2000. С. 412-422.

44. Колбанёв М.О. Имитационное моделирование коммутационных станций интеллектуальных сетей связи. СПб.: Изд-во СПбГУТ. 2001. 72 с.

45. Аваков P.A., Игнатьев В.О., Колбанёв М.О. Агрегативная имитационная модель узла коммутации с программным управлением. Коммутация и управление потоками в сетях связи: Сб. науч. тр. учеб. ин-ов связи. 1987. С. 3-10.

46. Арапов В.А., Семенов Ю.В. Имитационная модель функций обслуживания вызовов ISDN // Тр. учеб. завед. связи. 1991. № 154. С. 33-39.

47. Гольдштейн Б.С. Модели и методы оптимизации структуры телекоммуникационных сетей: Автореф. докт. дис. СПб.: Изд-во СПбГУТ. 1998. 32 с.

48. Беляева Е.В. Вероятностно-временные характеристики информационных управляющих систем и защита информации управления. // 55-я науч.-технич. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2001. С.42.

49. Костенко В.А., Смелянский Р.Л., Трекин А.Г. Генетические алгоритмы: синтез структур вычислительных систем // <Ьйр ://стс.cs.msu.su/labs/lvk/tezg98.doc>

50. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г. К. Вороновский, К. В. Махотило, С. Н. Петрашев, С. А. Сергеев.— X.: ОСНОВА, 1997.— 112 с.