Автоматизированная информационная система технико-экономического учета линейных сооружений связи

Технико-экономический учет линейных сооружений связи является одной из рутинных и наиболее трудоемких работ в отрасли, суть которой заключается в накоплении и объединении всей информации о линейных сооружениях, магистральных и распределительных линиях за период их строительства и эксплуатации. С ростом числа абонентов городской телефонной сети (ГТС) и соответствующим увеличением количества используемого оборудования все острее встает задача автоматизации технического учета сооружений ГТС. Объем хранимой документации характеризуют следующие примеры. Для г. Астрахани: около 180 000 абонентов ГТС, порядка 19 000 распределительных коробок, 400 распределительных шкафов, 38 АТС. Для г. Кирова: 137 000 абонентов, порядка 10 000 распределительных коробок, 170 распределительных шкафов, 34 АТС. Объем документов только по перечисленным объектам ГТС достигает 6 — 8 тыс. страниц, а с учетом документации по объектам кабельной канализации общий объем документов возрастает до десятков тысяч страниц [62]. В более крупных городах эти цифры на порядок выше. Результатом этого являются временные затраты на обслуживание абонентов и, как следствие, снижение экономической эффективности производственной деятельности оператора связи. Поиск и оформление документации занимает в среднем от 15 до 30% рабочего времени сотрудников. Например, решение одной из основных задач технического отдела — определение технической возможности на установку телефона и определения топологии подключения абонента — может потребовать срока до нескольких дней. Также около 20% рабочего времени отводится на деятельность, связанную с восстановлением обветшалой документации [41].

Одной из главных проблем операторов электросвязи является развитие сети. Для этого недостаточно установки новых станций, необходимо обеспечить также подключение абонентов к ним, что является гораздо более трудоемкой задачей (необходимо обеспечить прокладку кабеля к абоненту).

Одним из эффективных способов решения данной проблемы является уплотнение абонентских линий. Однако, выбор соответствующих устройств невозможен без учета всех технических характеристик используемых каналов связи. Также при подключении абонентов необходимо выбирать маршрут подключения с учетом различных технико-экономических критериев, в частности, длины маршрута, резервной кабельной емкости, стоимости и т. д. Поиск оптимального маршрута между двумя точками сети, а также оптимизация существующих линейных сетей являются задачами, решение которых вручную практически невозможно либо крайне трудоемко.

Перечисленные факторы характеризуют экономическую эффективность автоматизации деятельности служб технического учета линейных сооружений ГТС, использование компьютерных хранилищ данных и средств электронного документооборота, а также потребность разработки методов оптимизации топологии подключения абонентов.

Существующие на рынке аналогичные информационные системы (ИБС «Буеръ-Телесеть», АРМ «Техотдел», VisioNet, ADD «Техотдел» и др.) не реализуют все требуемые функции в полном объеме. Часть решений обеспечивают хорошую проработку технологического описания объектов, но при этом не позволяют полностью автоматизировать процесс установки телефона, а также не дают возможности учитывать при этом различные нестандартные способы подключения (например, устройства уплотнения абонентских линий). Другие системы, предлагая возможности по автоматизации собственно процесса подключения абонентов, не имеют модели данных, позволяющей детально описать установленное оборудование. Поэтому представляется целесообразным исследование предметной области с целью создания хорошо детализированной модели данных и разработка алгоритмов поиска оптимальной топологии маршрута подключения абонента.

Целью работы является:

1. Реализация комплексного технико-экономического учета линейных сооружений связи на основе созданной концептуальной модели автоматизированной информационной системы с привлечением аналитических возможностей современных геоинформационных систем.

2. Автоматизация процесса поиска оптимальной топологии подключения абонента к сети по комплексному технико-экономическому критерию.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач: проведение системного анализа предметной области, построение концептуальной модели информационной системы, разработка модели данных для системы, разработка математической модели для представления телефонной сети, разработка методов решения пространственных задач по планированию сети с использованием технологий геоинформационных систем.

В работе используются методы структурного системного анализа, теория баз данных, методы комбинаторной математики и теории графов, методы цифровой картографии, методы теории принятия решений.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана концептуальная модель автоматизированной информационной системы технико-экономического учета линейных сооружений связи, позволяющая использовать комплексный технико-экономический критерий поиска оптимальных топологий подключения абонента и аналитические возможности геоинформационных систем для более эффективного использования кабельной емкости.

2. Предложена математическая модель представления линейных объектов городской телефонной сети в виде взвешенного ориентированного графа, на основе которой разработан алгоритм многокритериального поиска оптимальной топологии маршрута абонентского подключения, объединяющий алгоритмы поиска путей на графах и алгоритмы теории принятия решений с целью повышения эффективности и производительности поиска.

3. Используя аналитические возможности геоинформационных системразработан комплекс картографических моделей для решения пространственных задач планирования развития городской телефонной сети, позволяющий интегрировать операции по учету объектов на карте города с функциями проектирования сети.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе предложенных моделей и алгоритмов разработана автоматизированная информационная система «Технический учет», позволяющая вести комплексный учет всех линейных объектов и средств коммуникаций ГТС. Система обеспечивает возможности ручного и автоматического поиска оптимальной топологии маршрута абонентского подключения.

Показано, что использование системы является экономически целесообразным, сокращая общую трудоемкость операций по техническому учету в 2,2 раза. Внедрение системы позволяет автоматизировать деятельность служб технического учета оператора связи, увеличить производительность труда сотрудников данных подразделений, оптимизировать нагрузку объектов ITC и повысить качество обслуживания абонентов.

Система внедрена в отделе технического учета и паспортизации регионального филиала ОАО ЮТК «Связьинформ» Астраханской области.

Основные положения работы докладывались на научной конференции преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2001 г.) — международной конференции «Информационные технологии в образовании» (г. Москва, 2001 г.) — 3-ей Всероссийской интернет-конференции «Компьютерное и математическое моделирование» (2001 г.) — международной конференции «Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре и образовании» (г. Астрахань, 2001 г.).

Результаты исследования использовались в подготовке курсов «Геоинформационные системы» и «Базы данных» для студентов специальности 71 900 «Информационные системы».

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. В первой главе описываются общие принципы построения системы технического учета. Дается описание всех объектов, подлежащих учету в техническом отделе, исследуются существующие системы технического учета и их функциональные характеристики. Во второй главе описывается концептуальная модель системы технического учета. Подробно рассматривается процесс построения и детализации модели. В третьей главе рассматриваются вопросы интеграции системы технического учета с геоинформационными системами и разрабатываются картографические модели для решения основных пространственных задач по развитию ГТС. В четвертой главе описывается математическая модель ГТС, а также алгоритмы поиска оптимальных топологий абонентских подключений. В пятой главе проверяется корректность предложенной модели представления ГТС, а также проводится технико-экономическое обоснование целесообразности использования системы.

5.3. Выводы.

1. Для проверки предложенных алгоритмов поиска оптимальных решений применялось две методики. Проведенная путем сравнения выдаваемых системой результатов с экспертными проверка корректности алгоритмов показала, что результаты работы системы являются логически верными (полное совпадение с экспертными вариантами в 78% случаев).

Для оценки эффективности алгоритмов проводилось имитационное моделирование загрузки фрагмента телефонной сети. Использование преложенных методик позволяет более эффективно использовать существующую кабельную емкость, что, в свою очередь, приводит к снижению затрат на прокладку новых коммуникаций.

Проведенный расчет экономического эффекта от разработки и внедрения системы показал, что использование системы экономически целесообразно. Автоматизация деятельности технического отдела сократит трудоемкость основных операций по технико-экономическому учету в 2,2 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Анализ существующих автоматизированных систем технико-экономического учета линейных сооружений связи показал, что на рынке отсутствуют решения, обладающие полным набором функций по комплексному ведению учета линейных объектов, аналитическими функциями проектирования сети в географическом пространстве и возможностями поиска оптимальных топологий подключения абонентов.

2. Предложена модель представления городской телефонной сети в виде взвешенного ориентированного графапредложено использование алгоритмов на основе математического аппарата теории графов совместно с алгоритмами теории принятия решений для поиска оптимальных топологий маршрутов абонентских подключений.

3. Разработана подсистема поиска оптимальных топологий абонентских подключений, позволяющая оптимизировать загрузку сети и высвободить дополнительный кабельный резерв (до 30%) — с целью повышения производительности и эффективности в подсистеме реализован комплексный алгоритм поиска оптимальных маршрутов.

4. Показана целесообразность интеграции системы технического учета с геоинформационными системами и предложено использование инструментов пространственного анализа ГИС при решении пространственных задач планирования развития ГТС. Разработан комплекс картографических моделей для решения данных задач и соответствующий инструментарий, позволяющий интегрировать в системе технического учета операции по учету объектов на карте города с функциями проектирования сети.

5. На основе полученных теоретических положений разработана концептуальная модель автоматизированной системы технико-экономического учета линейных сооружений связи, позволяющая использовать комплексный технико-экономический критерий поиска оптимальных топологий подключения абонента и аналитические возможности геоинформационных систем для более эффективного использования кабельной емкости.

6. На основе разработанной концептуальной модели создана автоматизированная информационная система «Технический учет», позволяющая полностью автоматизировать все основные функции технических отделов и повысить качество и производительность труда данных подразделений. Система внедрена в отделе технического учета и паспортизации регионального филиала ОАО ЮТК «Связьинформ» Астраханской области.

7. Проведена проверка корректности разработанных моделей и алгоритмов на фрагменте телефонной сети. Показано, что в целом предлагаемые системой решения совпадают с экспертными (совпадение в 78% случаев, остальные признаны корректными).