МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Современная территориальная система связи (ТСС) с точки зрения управления представляет собой сложный иерархический объект, характеризующийся высокой динамикой изменения своего состояния. Под иерархичностью ТСС понимается многоступенчатый, пирамидальный принцип ее построения с подчинением низших ступеней, подсистем, высшим.

Специфика структуры ТСС, наличие большого количества подсистем приводит к тому, что автоматизированная система управления (АСУ) связью строится по многоступенчатому принципу с разветвленной системой информационных связей как внутри отдельных подсистем ТСС, так и между ними. Функции контроля и управления при этом распределяются на несколько уровней с приоритетом управляющих воздействий старших уровней.

Автоматизированная система управления связью как информационная система реализует распределенный подход в управлении и базируется на применении концепции баз данных.

Оперативное обеспечение должностных лиц, принимающих решения по управлению ТСС актуальной, достоверной информацией является важнейшей функциональной задачей АСУ связью. Эффективность управления, таким образом, напрямую зависит от качества данных в базах данных АСУ связью.

Современное поколение систем управления базами данных (СУБД), применяемых в АСУ связью, практически полностью базируется на классической реляционной модели представления данных, которая в той или иной степени развивается и модифицируется в разных информационных системах.

Как известно, реляционная модель данных обладает рядом достоинств и недостатков. К числу достоинств можно отнести математическую основу реляционной модели представления данных, базирующейся на аппаратах теории множеств и формальной логике первого порядка. Реляционная модель представляет собой хорошо сбалансированное решение с точки зрения соответствия применяемого математического аппарата получаемым от этого преимуществ. Интуитивная понятность реляционного подхода рядовому оператору автоматизированной системы управления системы. Пользователю информационной системы в ходе эксплуатации нет необходимости изучать и глубоко вникать в математические принципы, лежащие в основе функционирования системы.

Основу реляционной модели составляют достаточно простые и понятные объекты: таблиц (отношения), записи (кортежи), поля (атрибуты). Эти объекты плоские, операции над ними понятны рядовому пользователю на бытовом уровне.

Недостатки реляционного подхода представляют собой обратную сторону его достоинств. Представлять информацию в виде регулярных плоских таблиц, в которых каждая строка имеет одну и ту же структуру, а в столбцах могут храниться только простые данные атомарной структуры – достаточно просто. Но для хранения сложноструктурированной информации при использовании реляционных баз данных возникают сложности. Требование нормализации отношений приводит к тому, что сложные объекты отображаются набором плоских таблиц и при выполнении сложного запроса СУБД выполняет большое количество операций объединения для построения универсального отношения. Как известно, операция объединения является наиболее трудоемкой и ресурсоемкой в реляционных СУБД. Следовательно при отображении в реляционных СУБД такого структурно сложного объекта управления как ТСС, который в процессе функционирования способен динамично изменять не только значение атрибутов учета, но и структуру внутренних связей, физическую структуру, с высокой вероятностью может возникнуть ситуация, когда информация от СУБД, получаемая лицом, принимающим решения, не адекватно отражает управляемый объект.

Таким образом, актуальной проблемой реляционных СУБД, применяемых в АСУ связью, является проблема обеспечения качества данных, необходимых для принятия адекватных управленческих решений.

Традиционно для оценки качества данных в СУБД используются следующие показатели: непротиворечивость, полнота и целостность. В настоящее время не существует единого подхода как к оценке надежности автоматизированных систем управления, так и к оценке целостности, полноты и непротиворечивости данных.

Понятия целостности, полноты и непротиворечивости могут толковаться по-разному применительно к разным объектам, поскольку они существенно зависят от природы объекта.

Непротиворечивость данных определяется как в классической логике (невозможность вывода в одной системе двух взаимоисключающих утверждений) и означает, что одинаковые атрибуты одних и тех же объектов совпадают. Следовательно, например, дублирование данных в базе повышает риск противоречивости.

Непротиворечивость – комплексный показатель качества базы данных, проявляющийся в динамике ее ведения, когда возникают цепочки корректировок, в процессе выполнения которых база данных находится в противоречивом состоянии. Этот показатель напрямую связан с ограничениями целостности базы данных, сложностью схемы данных. Повышение непротиворечивости базы данных приводит к повышению показателя защищенности информационной системы, в которой эта база применяется. Фактически, в динамике ведения, база данных автоматизированной системы управления постоянно находится в противоречивом состоянии. Тогда, в качестве показателя непротиворечивости базы данных в данный момент времени может быть выбрано отношение количества непротиворечивых данных (записей таблиц базы данных) к общему количеству данных в базе (записей в таблицах базы данных). Целью исследований, проводимых в этом направлении, является поиск решений по минимизации времени нахождения базы данных в противоречивом состоянии.

Особую актуальность вопросы обеспечения непротиворечивости базы данных приобретают в том случае, когда база данных автоматизированной системы управления связью строится по распределенной технологии, то есть когда существует множество независимых и разнесенных территориально источников обновления и хранения данных.

Полнота данных в базе определяется как степень соответствия количества объектов учета реально необходимому для принятия адекватного решения и предполагает, что все запросы пользователя в рамках решения задачи эффективного управления системой должны быть удовлетворены. Чтобы формализовать этот критерий следует представить требования к области использования также в терминах формальной логики, язык предикатов вполне приемлем для этих целей.

Целостность базы данных (точнее, ограничения целостности данных) предполагает согласованное представление информации для связанных объектов и понимается как правильность данных в любой момент времени. Но это может быть достигнуто лишь в определенных пределах: СУБД не может контролировать правильность каждого отдельного значения, вводимого в базу данных (однако каждое значение можно проверить на достоверность). Поддержание целостности базы данных может рассматриваться как защита данных от неверных изменений или разрушений. Выделяют три группы правил целостности: целостность по сущностям, целостность по ссылкам, целостность, определяемая пользователем. Все связи в базе данных должны быть явно описаны в спецификациях системы.

В реляционных СУБД существуют механизмы поддержания непротиворечивости, полноты и целостности данных (например, механизм транзакций и блокировок). Транзакция или логическая единица работы по изменению данных в нескольких связанных таблицах - это в общем случае последовательность ряда таких операций, которые преобразуют некоторое непротиворечивое, полное и целостное состояние базы данных в другое непротиворечивое, полное и целостное состояние, но не гарантируют сохранения качества по этим показателям во все промежуточные моменты времени.

Никто, кроме пользователя, генерирующего ту или иную последовательность SQL-предложений, не может знать о том, когда может возникнуть состояние базы данных не отвечающее требованиям по указанным выше показателям и после выполнения каких SQL-предложений оно исчезнет, т.е. база данных вновь станет актуальной. Кроме того, применение механизма транзакций и блокировок приводит к снижению качества по другим показателям, не менее важным с точки зрения управления (оперативность и достоверность, например).

Отчасти, такое положение дел складывается из-за ограничений реляционной модели представления данных. Оно усугубляется в случае распределенных баз данных, где к указанным проблемам добавляется еще и необходимость решения задачи оптимизации распределения данных по узлам распределенной базы. Неоптимальное размещение данных приводит к повышению служебного трафика по поддержанию базы в актуальном, то есть непротиворечивом, полном и целостном состоянии, что также приводит к снижению производительности системы в целом. Более эффективно проблему обеспечения непротиворечивости базы данных можно решить за счет применения расширенной реляционной модели представления данных для построения баз данных информационных систем. Исследования в этой области показывают, что алгоритмы обеспечения целостности и непротиворечивости данных в расширенных реляционных моделях представления данных позволяют обеспечить высокие показатели по непротиворечивости без снижения качества других показателей.

Литература

1. Костогрызов А.И., Петухов А.В., Щербина А.М. Основы оценки, обеспечения и повышения качества выходной информации в АСУ организационного типа. М.: Изд. “Вооружение. Политика. Конверсия”, 1994. 278с.

2. Саенко И.Б., Панюшев С.В. Построение баз динамических данных в АСУ связью // Модели и методы построения информационных систем. Сб.научных трудов МАИ. Вып.1. – СПб.: ТЕМА, 1999. – С.61–66.

3. Саенко И. Б. Применение постреляционных моделей для представления данных в АСУ связью. // Модели и методы построения информационных систем. Сб. науч. трудов МАИ. – СПб.: ТЕМА, 1999. – С.67–68.