Методы и модели разработки и анализа информационных структур корпоративных мультисервисных сетей

Актуальность работы.

В настоящее время все большее количество предприятий в целях повышения эффективности своей работы увеличивают степень автоматизации технологических процессов и повсеместно внедряют системы планирования ресурсов и управления бизнес процессами. Для построения таких систем, особенно на базе разветвленной филиальной структуры предприятий, необходимо создавать интегрированную информационно-транспортную инфраструктуру для обеспечения эффективной передачи данных между подразделениями предприятий. Таким образом, практически каждому предприятию необходимо решать задачу создания новой корпоративной информационной сети или модернизации существующей. Помимо задач обеспечения инфраструктурных решений по организации автоматизированных систем не менее актуальными для современного предприятия являются вопросы обеспечения филиалов качественной телефонной связью, централизованным доступом к сети Интернет, сетью передачи данных и другого бизнес-контента. Поэтому с этой целью обеспечения качества предоставления вышеперечисленных сервисов и услуг создаются и внедряются современные корпоративные мульти-сервисные сети (KMC).

Создание корпоративной мультисервисной сети, особенно для крупных предприятий, сопряжено с привлечением больших капиталовложений и поэтому эффективность работы KMC и, следовательно, окупаемость, напрямую связано с тем, насколько точно внедренная корпоративная сеть соответствует требованиям предприятия, насколько эффективно и качественно она способна решать поставленные перед ней задачи. При построении сети разработчики сталкиваются с рядом проблем, напрямую связанных с последующей эффективностью KMC и влияющих на конечную стоимость, например, выбор сетевой технологии, выбор типа оборудования и производителя, определение параметров каналов связи, объединяющих филиалы, выбор топологии сети и т. д. При проектировании KMC большинство интеграторов опираются на собственный опыт и, как следствие, часто реализованные корпоративные сети не всегда удовлетворяет всем требованиям заказчика. Для достижения поставленных целей необходим комплексный подход к решению задач создания и внедрения KMC. Обеспечение соответствия создаваемой сети требованиям заказчика представляет сложную научную задачу, связанную с разработкой научно-обоснованных методов.

В настоящее время существует два основных подхода к построению корпоративных мультисервисных сетей. Первый подход базируется на использовании разработчиком собственного опыта, а так же набора стандартных решений при построении сетей, предлагаемых известными вендорами, такими как Cisco, Alcatel, HP и другими. Данный подход характеризуется относительно низким уровнем временных и финансовых затрат на проектирование. Однако полученное решение, как правило, не в полной мере отвечает предъявляемым заказчиком требованиям и является более дорогостоящим в реализации из-за большей функциональной избыточности оборудования.

Второй подход основан на глубоком анализе бизнес-процессов предприятия, на основе которого создается бизнес-модель, определяющая основные параметры и требования для разработки KMC. Данный подход позволяет создавать сети, наиболее полно отвечающие задачам предприятия и учитывающие специфику конкретного производства. Хотя он характеризуется относительно большей трудоемкостью и временем разработки проекта, в конечном итоге сама реализация оказывается в финансовой части менее затратной по сравнению с первым подходом. Экономия финансовых средств обуславливается тем, что на основе данных, полученных в результате расчётов, организуется оптимальная информационно-транспортная система и приобретается аппаратно-программное обеспечение с требуемым набором функций не обладающим избыточностью. Метод позволяет без лишних затрат разработать конечную структуру KMC под конкретные бизнес-задачи предприятия с учетом интенсивности распределения информационных потоков и требуемой производительности программных средств, но одновременно с этим повышается время и сложность процесса проектирования. Поэтому разработка подхода, позволяющего повысить эффективность и сократить время реализации этапов создания KMC, является актуальной задачей.

Цель работы.

Целью данной диссертационной работы является разработка подхода, позволяющего повысить эффективность процесса создания корпоративных мультисервисных сетей путем введения дополнительного этапа формирования и анализа информационной структуры сети на стадии проектирования.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1.Анализ существующих технологий, применяемых при построении KMC, и инструментальных средств моделирования KMC.

2.Разработка метода, позволяющего повысить эффективность процесса реализации KMC.

3.Разработка и адаптация математических моделей для анализа и формирования информационной структуры KMC.

4.0ценка критериев сравнения проектов информационных структур

KMC.

5.Анализ и обоснованный выбор методов теории принятия решений для реализации задач выбора конечной информационной структуры KMC.

6.Решение задачи выбора конечной информационной структуры KMC с использованием метода анализа иерархий.

7.Разработка методики и алгоритма, реализующих предложенный подход к проектированию KMC.

8.Апробация предложенной методики на примерах создания современных KMC.

Методы исследований.

В основу проводимых исследований положены методы: теории массового обслуживания, теории множеств, матричной алгебры, теории принятия решений.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. Метод, позволяющий повысить эффективность разработки KMC.

2. Модели для анализа и формирования информационной структуры KMC.

3. Решение задачи выбора среди существующих альтернатив конечного проекта информационной структуры KMC путем применения метода анализа иерархий.

4. Методика и алгоритм, реализующие предложенный подход к разработке KMC.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. Разработан метод создания KMC, основанный на введении дополнительного этапа формирования и анализа информационной структуры сети на стадии проектирования.

2. Адаптированы математические модели расчета информационной структуры сети.

3. Предложено решение задачи выбора конечной информационной структуры KMC с использованием метода анализа иерархий.

4. Разработана методика и алгоритм, реализующие предложенный подход к проектированию KMC.

Практическая значимость работы состоит в разработке методики, позволяющей повысить эффективность процесса создания KMC.

Достоверность и обоснованность результатов диссертации основаны на:

1. Использовании результатов анализа состава и возможностей современных и перспективных средств и методов управления корпоративными сетями при проведении теоретических исследований и построении математических моделей, что позволило учесть специфику их применения;

2. Корректности вывода математических зависимостей для расчета параметров сети;

3. Согласованности с имеющимися результатами других авторов, опубликованными в отечественной и зарубежной литературе;

4. Данных об их успешном практическом применении на стадии разработки структуры реальной мультисервисной корпоративной сети предприятия.

Внедрение.

Результаты, полученные в работе, использовались для формирования сетевой транспортной инфраструктуры KMC при решении задач создания центра обработки данных ФГУП «Государственный Рязанский приборный завод». Применение разработанного в рамках диссертационной работы метода позволило, применительно к задачам предприятия, выбрать оптимальные структурные решения по информационным системам, подобрать требуемое оборудование, повысить общую производительность работы KMC. Предложенная методика показала свою эффективность и пригодность для практического использования.

Основные результаты диссертационной работы были внедрены в учебный процесс на кафедрах «Вычислительные системы и сети» (ВСиС) и «Информационно-коммуникационные технологии» (ИКТ) Московского государственного института электроники и математики (технического университета).

Исходя из вышеизложенного принята следующая структура диссертации:

Во введении обоснована актуальность работы, определена её цель и задачи, сформулированы положения, выносимые на защиту, их научная новизна и практическая ценность. Приведены основания для выполнения работы, её апробация и структура.

В первой главе проведен анализ состояния, перспектив и тенденций развития корпоративных мультисервисных сетей. Дано определение предмету исследования с точки зрения структурного, системно-технического и функционального аспектов. Проведен сравнительный анализ аспектов проектирования корпоративных мультисервисных сетей, который показал, что эффективность реализованного проекта сети напрямую зависит от степени его соответствия структуре и параметрам бизнес-модели предприятия. Дан обзор типовых этапов процесса проектирования KMC и проведен сравнительный анализ инструментальных средств проектирования мультисервисных сетей, позволяющий оценить слабые и сильные стороны существующих на сегодняшний день на рынке продуктов.

Вторая глава работы посвящена описанию предлагаемого подхода, разработке метода, основанного на введении дополнительного этапа формирования и анализа информационной структуры KMC, и моделей, реализующих предлагаемый подход. Рассмотрены математические модели, рекомендуемые к использованию на этапах формирования сети. Основная идея повышения эффективности процесса разработки KMC заключается в использовании данных анализа бизнес-процессов предприятия (дерева информационных потоков, дерева организационной структуры и т. п.) на стадии формирования информационной модели сети. Количественные показатели и численные параметры элементов бизнес-модели будут являться основой для кастомизации на различных этапах проектирования, а также критериями выбора наилучшего решения из возможных альтернатив.

В третьей главе, применительно к задаче выбора конечной структуры сети с заданным набором критериев из существующих альтернатив, проведен сравнительный анализ основных существующих методов теории принятия решений. Выявлены и описаны основные преимущества и недостатки каждого из методов, произведен обоснованный выбор метода анализа иерархий (МАИ) для решения задач определения степени соответствия расчетных информационных структур требованиям бизнес-модели предприятия при одновременном соответствии исходным данным.

В четвертой главе разработана методика, применение которой позволяет повысить эффективность процесса разработки KMC на стадиях формирования моделей. Как пример применения разработанного подхода, был рассмотрен вариант формирования нескольких структур информационных моделей небольшого сегмента KMC ФГУП «Государственный Рязанский приборный завод» с последующим их анализом и выбором структуры наиболее соответствующей поставленным задачам.

В заключении изложены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложении представлены авторские свидетельства, патенты и акты внедрения результатов работы.

Апробация работы.

Основные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на научных мероприятиях различного уровня. В том числе на:

1. Всероссийской научно-методической конференции «Телематика», Санкт-Петербург, 2009 г.

2. Международном форуме «Новые информационные технологии и менеджмент качества» (NIT&QM), Белек (Турция), 2009 г. '.

Результаты выполненных исследований и технических разработок, связанных с темой диссертации, опубликованы в соавторстве в одной монографии, в трех публикациях научных журналов рекомендованных ВАК, сборниках международных и всероссийских конференций. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК и других изданиях:

Основные положения диссертации отражены в 6 публикациях, в том числе в опубликованной в соавторстве 1 монографии, 3 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, а также в 2 трудах отечественных и зарубежных научно-технических конференций.

Результаты работы могут быть полезны разработчикам корпоративных мультисервисных сетей, администраторам и сетевым интеграторам.

Заключение

.

В ходе диссертационного исследования получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. На основе анализа существующего состояния телекоммуникационной отрасли обоснована необходимость разработки подходов, позволяющих повысить эффективность процесса создания корпоративных мультисервис-ных сетей с целью сократить риски финансовых затрат и повысить степень соответствия разработанных сетей заявленным требованиям технического задания.

2. Проведен анализ технологий для создания современных KMC. Полученные результаты анализа позволили разработать рекомендации по использованию существующих технологий при разработке современных KMC.

3. Разработан метод создания KMC, основанный на введения дополнительного этапа формирования и анализа информационной структуры сети на стадии проектирования.

4. Адаптированы модели для анализа и формирования информационной структуры KMC, учитывающие гетерогенный трафик KMC.

5. Проведен сравнительный анализ методов теории принятия решений и выбор наиболее подходящего для реализации задач выбора конечной структуры KMC.

6. Предложено решение задачи выбора, из существующих альтернатив, конечной структуры KMC с использованием метода анализа иерархий.

7. Разработан алгоритм и предложена методика, позволяющих повысить эффективность процесса разработки корпоративных мультисервисных сетей за счет введения этапа формирования информационных структур в классическую процедуру проектирования KMC, анализа и формирования альтернативных информационных структур с последующим выбором одной, используя метод анализа иерархий.

8. В соответствии с разработанной методикой произведен расчет структуры сегмента корпоративной мультисервисной сети ФГУП «Государственный Рязанский приборный завод».

Таким образом, в диссертационной работе предложен новый подход, позволяющий повысить эффективность процесса создания KMC путем введения дополнительного этапа формирования и анализа информационных структур KMC.