Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сегодня самым распространенным видом подключения к сети Интернет является коммутируемый доступ через телефонную сеть общего пользования. В этом случае для подключения к Интернету пользователю необходимо иметь компьютер, телефонный модем, городскую телефонную линию и программу для работы в Интернете (browser). Как известно, работа в Интернете - это обмен данными между пользователем и сетью Интернет. Этот обмен осуществляется по протоколу TCP/IP, одна из особенностей которого заключается в том, что передача информации организована так, что пользователь кроме приема информации должен направлять запрос на нужную информацию, а также подтверждать факт корректного приема информации. Таким образом, работа в Интернете -- это двунаправленный обмен данными между пользователем и сетью.

На сегодняшний день фактор скорости становится одним из определяющих при работе с Интернетом. Объемы информации на каждом сайте становятся больше. Количество самих сайтов растет, и требуется все больше времени для их обработки.

С учетом вышеописанных требований к скорости передачи информации возникает необходимость применения новых, более скоростных технологий передачи данных в Интернете.

И они появились. Это ISDN (Integrated System Digital Network - интегрированные цифровые сети), DSL (Digital Subscriber Line- цифровая абонентская линия), оптоволоконные линии и некоторые другие. Всё это различные виды наземных коммуникаций. Эти достаточно дорогие технологии получили развитие только в крупных городах. А как быть с организацией скоростного доступа в тех местах, где нет средств на организацию таких систем, или в принципе нет никакого кабеля? Здесь на помощь пришли спутниковые технологии. Благодаря покрытию лучом спутника большой территории, со спутника есть возможность принимать данные в любой точке покрытия. А так как технологии передачи данных со спутника являются достаточно высокоскоростными, то необходимость прокладки высокоскоростных и дорогих наземных коммуникаций отпадает.

Таким образом, такие положительные особенности спутникового Интернета, как высокая скорость (широкополосность), относительная мобильность (перенести антенну значительно проще, чем перепроложить кабель) и относительная дешевизна (по сравнению с прокладкой скоростных глобальных наземных магистралей), обеспечили ему выход на рынок Интернет-услуг.

Итак, работа в Интернете подразумевает двусторонний обмен данными. С точки зрения пользователя, условно можно выразиться, что в системе присутствует входящий и исходящий каналы передачи данных. В системе доступа через городскую телефонную сеть, как и в симметричном спутниковом Интернете, оба эти канала объединены в один: в первом случае - это провод, во втором - спутниковый канал. Однако первая технология имеет недостаток в виде низкой скорости передачи данных, вторая - достаточно дорога для среднестатистического пользователя Интернет. На стыке этих двух технологий появилась третья - асимметричный доступ в Интернет через спутник. В такой системе обмен данными осуществляется следующим образом: передача данных из Интернета к клиенту производится через спутник, а от клиента в Интернет - по телефонной линии. Это обусловлено тем, что по результатам статистических исследований объем данных, получаемых среднестатистическим пользователем из Интернета, превосходит в несколько раз объем данных, переданных от пользователей в глобальную сеть.

Для функционирования спутникового Интернета помимо аппаратных средств необходимо также программное обеспечение, которое имеет название - биллинговые системы или Автоматизированные Системы Расчетов (АСР).

Биллинговые системы разрабатывались для телекоммуникационных компаний, специализирующихся на различных видах связи (сотовая и проводная связь, радиосвязь, пейджинг, спутниковое и кабельное телевидение). Они успешно справляются с основным своим назначением - тарификацией предоставляемых услуг и выставлением счетов клиентам по итогам обработки их трафика.

Современные биллинговые системы могут применяться глобальными провайдерами сети Интернет, которые имеют спутники, выделенные линии и другие, передают данные по различным сетям и протоколам, и предоставляют доступ в Интернет своим клиентам. Биллинговые системы для Интернет-провайдеров помогут вводить такие тарифные планы, которые удовлетворят потребности любого клиента, позволят выяснить и понять, где находятся дополнительные группы клиентов, что в итоге поможет привлечь дополнительное число клиентов. АСР автоматизируют весь цикл работы провайдера с абонентами, позволят тарифицировать все предоставляемые услуги, выставлять счета за пользованье сетью и контролировать их оплату. Системы помогут компаниям-провайдерам проводить гибкую маркетинговую политику и расширять спектр предоставляемых услуг.

Вследствие изложенного материала и отсутствия, полнофункциональных биллинговых систем для спутникого Интернета асимметричного доступа с исходными кодами или возможности адаптации систем к конкретным условиям работы провайдера спутникого Интернета на Российском рынке разработка биллинговой системы достаточно актуальна.

1. Специальный раздел

1.1 Введение

Развитие современной компьютерной техники и программного обеспечения для нее делает необходимым максимальную автоматизацию различных производственных процессов и делопроизводства с использованием самых совершенных компьютеров, которые позволяют ускорить и облегчить работу человека, следовательно, и снизить себестоимость предоставляемых услуг и повысить их качество.

Одной из задач которую постоянно приходится решать современным предприятиям, является проблема учета различных данных. Целью настоящего проекта является разработка программного модуля, позволяющей администратору биллинговой системы быстро и эффективно вносить новые данные в базу данных, гибко реагировать на изменение тарифных планов, получать всю информацию о тарифах и счетах клиентов, формировать документы статистической и информационно-аналитической отчетности по оказанным услугам. Пользователю биллинговой системы программный модуль автоматизированной тарификации позволит просматривать статистическую информацию о своей работе в Интернет, получать информацию о своем текущем счете, а также изменять личную информацию.

Функционирование программы позволит сократить трудовые и временные затраты администратора биллинговой системы “ОТИК-Интернет” и на этой основе повысить качество и скорость обработки данных.

1.2 Исследовательская часть

1.2.1 Обзор существующих продуктов на рынке

Для обоснования актуальности разработки биллинговой системы представлен краткий обзор российского рынка биллинговых систем, предназначенных для поставщиков услуг Internet.

В нашей стране этот сегмент рынка начал развиваться не очень давно, поэтому пока не отличается широкой номенклатурой продуктов.

Еще совсем недавно тиражируемые биллинговые системы (БС) для Интернет-провайдеров (ISP - Internet Service Provider) на российском рынке попросту отсутствовали. Сегодня предлагается уже около десятка.

Итак, рассмотрим следующие системы биллинга для ISP, имеющиеся на российском рынке:

1) Тизона 2.0 от Quarta-Тelecommunications

2) «Биллинг АйТи» компании «АйТи»;

3) «АЛМАЗ-Биллинг» (АО «КРЭГГ»);

4) Traffic Inspector производства компании “СМАРТ-СОФТ»

5) Zenon производства Zenon N.S.P.

Для покупателя БС немаловажны три показателя: стоимость продукта, его аппаратная конфигурация и наличие документации. Минимальные аппаратные требования, а также стоимость каждой из систем определяют «масштабность» провайдера (число обслуживаемых им пользователей), на которого ориентируется производитель.

Рассмотрим особенности каждого из продуктов.

Тизона 2.0

Производитель Quarta-Telecommunications № ОС/1-СТ-243

Заметим, что первая «проба пера» Quarta-Telecommunications состоялась еще в 2000г.: тогда ее БС была установлена у нескольких провайдеров. Рекомендации пользователей и опыт эксплуатации были полностью учтены при создании новой БС.

Тизона 2.0 ориентирована на обслуживание Интернет-провайдеров среднего и мелкого масштаба.

Система выполняет следующие функции:

- Публичная регистрация пользователей через WWW. Генерация лицевого счета, входного имени и пароля;

- Доступ пользователей к статистике их работы через WWW, в том числе к отчетам по трафику и сеансам связи;

- Просмотр подробной статистики по трафику с указанием направлений, объемов, времени приема и передачи информации, суммарно по лицевому счету и подробно по подсетям и отдельным IP адресам;

- Просмотр списаний с лицевых счетов за услуги;

- Смена пароля через WWW интерфейс;

- Изменение параметров услуги;

- Возможность назначения управляющего лицевым счетом для управления доступом других пользователей данного счета к услугам.

- Установка различных прав для управляющего лицевым счетом и обычного пользователя того же счета;

- Автоматическое выставление счетов на оплату, счетов фактуры;

- Изменение реквизитов клиента через оператора системы;

- Пополнение лицевого счета через Интернет-карту;

В состав биллинговой системы Тизона входят следующие основные компоненты:

- Сервер системы биллинга, на котором выполняются основные приложения, входящие в систему;

- Программное ядро системы биллинга, выполняющееся на соответствующем сервере;

- Web-интерфейс системы биллинга, реализующий доступ к возможностям системы со стороны операторов и пользователей узла;

- Система Управления Базами Данных (СУБД), хранящая все необходимые для системы биллинга данные;

- Виртуальная Java-машина, выполняющая процедуры тарификации, ограничения доступа и расчёта накопительных параметров.

Система биллинга устанавливается на платформе Linux 2.2.14 и старше.

Всё необходимое для функционирования системы биллинга ПО входит в комплект поставки.

Существенным отличием данного ПО от других систем биллинга является применение языка Java для написания пользователем-оператором тарифных планов, что позволяет создавать практически любые тарифные планы. В комплект поставки входят подробная и понятная инструкция по использованию языка Java, а также образцы тарифных планов.

Тизона 2.0 характеризуется невысокими требованиями к аппаратной платформе. Ее (пожалуй, единственную из рассматриваемых) можно назвать тиражируемой (если интерпретировать это понятие как «сам купил -- сам установил»). Она действительно поставляется в коробке, в которой находятся также инсталляционный компакт-диск, подробная инструкция для самостоятельной установки и настройки, наконец, полная документация на систему.

Биллинг АйТи

Производитель Компания АйТи № ОС/1-СТ-155

Биллинг АйТи - автоматизированная система расчетов для предприятия.

Система выполняет следующие функции:

- регистрация и учет клиентов и абонентов;

- ведение договоров и соглашений с физическими и юридическими лицами;

- назначение тарифов и других условий обслуживания;

- обработка заявок на подключение/отключение ресурсов и предоставление услуг;

- сбор и обработка первичных данных, поступающих от ПО телекоммуникационного оборудования и других источников информации;

- учет предоставленных услуг и ресурсов;

- тарификация и расчет стоимости услуг, начисление на лицевые счета;

- формирование счетов, счетов-фактур, извещений и прочих;

- учет поступления платежей;

- ведение и контроль состояния лицевых счетов, выявление задолженностей, начисление пеней и штрафов;

- формирование отчетов;

- информационно-справочное обслуживание клиентов, в том числе через Web-интерфейс;

- взаиморасчеты с провайдерами услуг, дилерами и партнерами;

- обработка статистической и аналитической информации;

- оперативный биллинг (контроль состояния лицевого счета и управление ресурсами);

- ведение и настройка услуг и ресурсов;

- ведение и настройка тарифов и тарифных планов;

- и т.д.

АСР Биллинг АйТи может быть настроена практически на любую номенклатуру предоставляемых услуг, используемых ресурсов и условий расчета за эти услуги и ресурсы.

Система "Биллинг АйТи" обеспечивает учет предоставления услуг внешним и внутренним клиентам организации, физическим и юридическим лицам, квартирным абонентам, а также учет потребления услуг, предоставленных организации внешними провайдерами.

АЛМАЗ-Биллинг

Акционерное общество "КРЭГГ"

Отсутствует информация о сертификации

Автоматизированная биллинговая система "АЛМАЗ-Биллинг" предназначена для выполнения в реальном масштабе времени следующих операций:

- авторизация пользователей;

- сбор и хранение информации о сессиях пользователей;

- учет объема и номенклатуры предоставленных услуг, расчет их стоимости и формирование счетов для оплаты;

- ведение лицевых счетов клиентов и взимание начисленной платы;

- контроль за оплатой оказанных услуг и автоматическое отключение клиента в случае отсутствия денег на лицевом счете;

- информационно-справочное обслуживание пользователей;

Система реализована на базе ОС UNIX и реляционной СУБД INFORMIX и обеспечивает непрерывный круглосуточный режим работы. Применение технологии баз данных INFORMIX снимает все технические проблемы и делает возможным гибкое определение программно-аппаратной конфигурации системы с учетом текущих потребностей и перспектив развития.

Основная функция системы - реализация политики оплаты услуг Internet-провайдера. При этом система оперирует условными денежными единицами, не связанными напрямую ни с одной реальной валютой. Выбор реальной валюты и курс пересчета условных единиц в реальные определяется бухгалтерией Internet-провайдера.

Система состоит из следующих специализированных подсистем:

- подсистема авторизации пользователей и первичного сбора информации;

- подсистема оперативного учёта пользователей, услуг, платежей.

Информация о сессиях пользователей, поступающая от предыдущей подсистемы, записывается в специальную таблицу в области данных INFORMIX в «родном» (присущем данной среде) формате. Оттуда затем ее берет специальная задача, запускаемая по расписанию, перерабатывает и записывает в таблицы долговременного хранения. Механизм биллинга использует уже переработанную таким образом информацию. Для ведения биллинга в системе определены следующие основные информационные объекты: клиент, лицевой счет, пользователь, услуга, схема обслуживания, сессия, платеж, денежная операция. Для каждого клиента, имеющего лицевой счет, определена схема обслуживания, т.е. список доступных услуг. Каждая услуга характеризуется периодичностью начисления платежа за ее использование (немедленно, ежедневно, еженедельно, ежемесячно и т.д.) и тарификационной зависимостью, по которой начисляется плата (от времени соединения и/или от трафика передачи/приема, от времени суток, от дня недели, от суммарного трафика клиента за месяц и т.д.). Для каждого пользователя клиента, проведшего сессию, система генерирует немедленный платеж. Сумма всех начисленных платежей списывается с лицевого счета клиента с помощью дебетовой денежной операции автоматически с нужной периодичностью (обычно раз в месяц). Клиент пополняет свой лицевой счет с помощью кредитовой денежной операции. Для каждого клиента определено 3 границы (количество денежных единиц на лицевом счете): желтая зона, красная зона и зона отключения. Если количество денежных единиц на счету клиента меньше, чем желтая зона или красная зона, то ему будет послано предупреждение по электронной почте. Если же это количество будет меньше, чем зона отключения, то клиент будет снят с обслуживания, т.е. все его пользователи будут отключены. Такой подход позволяет использовать как дебетовую, так и кредитовую политику по отношению к различным клиентам.

В биллинговой системе "АЛМАЗ-Биллинг" предусмотрены возможности ее развития и внесения изменений:

- расширением номенклатуры предоставляемых услуг и используемых форм оплаты;

- изменение форм оперативных отчетов - счетов, приходно-расходных ведомостей, справок о состоянии лицевых счетов и т.д.;

- изменение форм статистических и информационно-аналитических отчетов, включая произвольное формирование формул для расчета значений показателей;

- адаптирование и интегрирование с другими подсистемами.

- и другое

Traffic Inspector

Компания «СМАРТ-СОФТ»

Отсутствует информация о сертификации.

Traffic Inspector - биллинговая система, сочетающая в себе достаточно мощную биллинг платформу и прокси-сервер.

Система обладает следующими характеристиками:

Внутренние и внешние сети - протоколы и топология.

- Сервер может работать с несколькими внутренними интерфейсами в сложной по топологии сети.

- Для съема трафика пользователей через другие сервера внутренней сети может также использоваться специальный режим сниффера ("прослушивания").

- Сервер может работать с несколькими внешними интерфейсами. Т.е. может быть несколько подключений к сети Интернет.

- Для работы с динамическими внешними интерфейсами имеется режим автоматического их выбора.

- Обеспечивается корректная работа при разделении входящего и исходящего трафика на внешних интерфейсах (например, при работе через спутник).

- и другие

Авторизация пользователей.

- Авторизация по сетевому адресу - IP, MAC или обеим. Также можно задать диапазон IP адресов.

- Аутентификация по имени и паролю. Может использоваться при работе с прокси-сервером или через клиентского агента с использованием как собственных паролей, так и через домен сети Windows.

- По адресам электронной почты - используется в SMTP шлюзе.

Реализовано ограничения работы пользователей .по датам, по расписанию (может быть задано индивидуально для пользователя, для группы или сразу для всех), по доступу к ресурсам (имеются групповые и общие фильтры на запрещение и разрешение), по IP и MAC адресам клиента.

Контроль внешнего трафика.

- Для учета общего трафика, потребляемого у провайдера, имеются контролируемые счетчики, которые описываются как IP сети. С их помощью можно учитывать трафик от провайдера. Несколько таких счетчиков позволяют вести раздельный учет разного вида трафика (льготный или бесплатный).

- Для контролируемых счетчиков задаются лимиты - предупреждения, перерасхода и ежедневный, при превышении которых выдается оповещение администратора или данное направление (трафик) может быть заблокировано.

- и другие

Клиентский сервис.

С помощью специальной программы - клиентского агента - пользователь может самостоятельно: видеть текущий баланс, переключать уровни фильтрации контента - работать в режиме "сбережения" трафика.

Zenon

Производитель Zenon N.S.P. Сертификат № ОС/1-СТ-50

Zenon вправе претендовать на титул первой российской системы биллинга, поскольку обслуживает пользователей компании Zenon N.S.P. (хорошо известной по ее серверу aha.ru) уже более пяти лет. Причем Zenon обеспечивает не только биллинг -- эта комплексная система поддерживает и весь бухгалтерский учет ISP. Для подготовки отчетов для представления в налоговую инспекцию достаточно провести экспорт данных в «1С:Бухгалтерию». Система многофункциональна, оснащена аналитическими функциями для обработки статистических данных и вполне надежна, что подтверждается практикой ее эксплуатации. Правда, ее никак не назовешь тиражируемой: слишком «тесно» она подогнана к особенностям и требованиям того поставщика услуг, который ее породил.

В данный момент описание системы и отдельных ее модулей практически отсутствует. Кроме того, немалая цена, жесткие требования к аппаратной платформе (только SUN) и необходимость в дорогостоящем комплекте СУБД Oracle 8i существенно ограничивают круг покупателей системы.

Были рассмотрены следующие системы: Биллинговая система Тизона 2.0, Биллинг АйТи, АЛМАЗ-Биллинг, Traffic Inspector и Zenon. Вследствие отсутствия полнофункциональных биллинговых систем для спутникого интернета асимметричного доступа с исходными кодами нет возможности адаптации системы к конкретным условиям работы провайдера спутникого интернета на Российском рынке. Общим недостатком всех вышеперечисленных систем является то, что они не могут осуществлять урезание (шейпинг) пользовательского интернет-канала, не предоставляют исходных кодов, не могут ограничивать трафик более, чем на месяц, и что самое главное - у них нет интеграции с Microsoft ISA Server. Таким образом, вследствие вышеприведенных недостатков, а также из-за дороговизны существующих, разработка биллинговой системы, в настоящее время достаточно актуальна.

1.2.2 Основные типы тарифных планов российских Internet-провайдеров

Все тарифные планы можно подразделить:

- для служб доступа;

- для телематических служб.

Кроме того, все множество тарифных планов легко распределить по семи категориям: повременная оплата соединения, плата за трафик, абонентская, смешанные тарифы, оплата www-хостинга, доступа к usenet и почтовых услуг. При этом реализации каждого из тарифных планов, относящихся к какой-либо категории, могут быть различными.

Повременная оплата соединения

Набор таких тарифных планов есть практически у каждого Internet-провайдера.

«Плоский» -- оплата производится независимо от того, когда задействовалось соединение, и от объема прокачанного трафика. В плане указывается стоимость одного часа работы, а абонентская плата не взимается. Точность тарификации составляет несколько секунд. Используется 99% поставщиков услуг при dial-up-подключении.

«День/ночь» -- аналогичен предыдущему, но расчет производится в зависимости от времени суток, в которое происходила сессия. Обычно происходит деление суток на «день» и «ночь», но бывают планы, учитывающие до четырех временных интервалов с различной оплатой для каждого. Абонентская плата не взимается.

«Первый час дороже» -- повременной тарифный план, аналогичный «плоскому», только первый час работы (например, в начале недели) оплачивается по другим расценкам. По сути, в этом тарифе используется скрытая форма абонентской платы.

«Разные номера» -- почасовая оплата производится в зависимости от используемого абонентом номера доступа к провайдеру, т.е. при подключении по разным номерам взимается разная плата.

«Премиальный» -- повременной тарифный план «с накоплением». При превышении за некоторый период (обычно месяц) установленного времени работы в Интернет стоимость последующего часа (минуты) уменьшается.

Плата за трафик

Данный тип тарифных планов используется в основном при предоставлении услуг по некоммутируемым соединениям. Но существуют и исключения.

«При коммутируемом соединении» -- оплачивается только каждый мегабайт прокачанного трафика. Время, в течение которого абонент занимает линию, не учитывается.

«При условно коммутируемом соединении» -- аналогичен предыдущему, но отличается от него тем, что в этом случае для каждого конкретного абонента резервируется отдельная линия. На практике такой тип подключения иногда используется как дешевый выделенный канал.

«При некоммутируемом соединении» -- оплачивается только прокачанный объем трафика.

«Раздельная оплата» -- расчет оплаты производится отдельно для зарубежного и российского трафика.

«В зависимости от объема» -- стоимость единицы объема прокачанного трафика изменяется после достижения установленной величины.

Абонентская плата

Как правило, в случае взимания абонентской платы в тарифном плане не учитываются ни время работы, ни объем трафика. Подобные тарифные планы часто используются новичками рынка Интернет-услуг, пытающимися завоевать место под солнцем.

«Неограниченный» -- тариф, при котором плата взимается за определенный период -- обычно за один месяц, но используются и планы с периодом один-два дня (выходные) или одна неделя. Этот тарифный план применяют и в случае предоставления услуг по коммутируемому соединению, и при организации доступа по выделенным линиям.

«Не ограниченный по времени суток» -- позволяет получать доступ без ограничения только в определенные часы (ночь, вечер, утро) либо в определенные дни недели (обычно в выходные).

Смешанные тарифы

Таких тарифных планов больше, чем относящихся к другим категориям, поскольку именно они дают возможность учесть многочисленные требования абонентов и обеспечить некую «универсализацию» тарифов. Рассмотрим наиболее популярные тарифные планы.

«Абонемент» -- доступ обычно оплачивается с помощью Интернет-карт, в стоимость которых включена плата за несколько часов работы. Этот тариф позволяет работать в Интернет в течение определенного периода (месяца, 10 дней, недели).

«Неограниченный по времени суток + плоский» -- тариф, аналогичный неограниченному по времени суток, но доступ в определенный период оплачивается по повременному тарифу.

«Повременной доступ с минимальным списанием» -- в этом случае при повременном доступе абонент должен выплачивать определенные суммы через оговоренные в плане периоды работы (обычно один месяц).

«Абонемент один час в сутки» -- аналогичен тарифному плану «абонемент» с той разницей, что при его использовании продолжительность работы абонента в сети не может превышать нескольких часов (чаще -- одного) в течение суток. Обычно действует в течение одного месяца. На данном этапе развития российского рынка Интернет этот тарифный план представляется достаточно удобным как для ISP, так и для абонентов, постоянно пользующихся сетью.

1.2.3 Постановка задачи

Целью данного дипломного проекта является создание программного модуля, который обеспечивает выполнение следующих функций:

- добавление, изменение и удаление записей о тарифах;

- поиск и сортировку информации о тарифах;

- предоставление всей информации о тарифе;

- изменение параметров просмотра информации о тарифах;

- контроль целостности баз данных;

- контроль входных и выходных данных;

- обработка входной информации, полученной из log-файла, поступающего от Proxy в базу данных учета трафика;

- создание учетных записей на каждый день;

- занесение служебной информации в базу данных пользователей;

- возможность работы в системе нескольких пользователей с различным уровнем доступа к хранимой информации

- простой, интуитивно понятный пользовательский интерфейс;

Программный модуль должен работать под управлением Windows 2003 Server, реализован в среде разработки Microsoft Visual 2003.NET с компонентами для работы с MySQL и должен состоять из трех компонентов - системы баз данных, пользовательского интерфейса и программы мониторинга клиентов. Структура самой БД реализована при помощи MySQL, что позволяет всей системе работать на сетевом уровне.

Надежность программы и хранимой информации должна достигаться следующим образом:

1) Автоматическое резервное копирование информации, что обеспечивает возможность её восстановления в случае сбоя программы или случайной её порче.

2) Шифрование БД учета трафика и БД учета тарифов средствами MySQL.

3) При любой случайной попытке удаления данных программа выдает соответствующие сообщения.

4) Программа снабжена различного рода защитами и паролями, затрудняющая свободный доступ к данным.

5) В программе предусмотрена система “черного ящика”, который записывает некорректные действия программы и который позволяет вывести причину сбоя программы.

Используемые в биллинговой системе технические средства должны быть рассчитаны на непрерывную и круглосуточную работу без постоянного присутствия персонала технического обслуживания.

1.3 Конструкторская часть

1.3.1 Концепция баз данных

Активная деятельность по отысканию приемлемых способов обобществления непрерывно растущего объема информации привела к созданию в начале 60-х годов специальных программных комплексов, называемых "Системы управления базами данных" (СУБД). Вот список лишь нескольких потребностей, которые не покрывались возможностями систем управления файлами:

- поддержание логически согласованного набора файлов;

- обеспечение языка манипулирования данными;

- восстановление информации после разного рода сбоев;

- реально параллельная работа нескольких пользователей.

Можно считать, что если прикладная информационная система опирается на некоторую систему управления данными, обладающую этими свойствами, то эта система управления данными является системой управления базами данных (СУБД). Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД).

Архитектура СУБД

СУБД должна предоставлять доступ к данным любым пользователям, включая и тех, которые практически не имеют и (или) не хотят иметь представления о:

- физическом размещении в памяти данных и их описаний;

- механизмах поиска запрашиваемых данных;

- проблемах, возникающих при одновременном запросе одних и тех же данных многими пользователями (прикладными программами);

- способах обеспечения защиты данных от некорректных обновлений и (или) несанкционированного доступа;

- поддержании баз данных в актуальном состоянии и множестве других функций СУБД.

При выполнении основных из этих функций СУБД должна использовать различные описания данных. Отметим, что проектирование этих описаний обычно поручается человеку (группе лиц) - администратору базы данных .

Объединяя частные представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, администратор базы данных сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных. Это описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных (рис. 1.1).

Такая человеко-ориентированная модель полностью независима от физических параметров среды хранения данных.. Поэтому инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель продолжала отражать предметную область.

Остальные модели, показанные на рис.1.1, являются компьютеро-ориентированными. С их помощью СУБД дает возможность программам и пользователям осуществлять доступ к хранимым данным лишь по их именам, не заботясь о физическом расположении этих данных. Нужные данные отыскиваются СУБД на внешних запоминающих устройствах по физической модели данных.

Так как указанный доступ осуществляется с помощью конкретной СУБД, то модели должны быть описаны на языке описания данных этой СУБД. Такое описание, создаваемое администратором базы данных по инфологической модели данных, называют даталогической моделью данных.

Трехуровневая архитектура (инфологический, даталогический и физический уровни) позволяет обеспечить независимость хранимых данных от использующих их программ.

Инфологическая модель данных "Сущность-связь"

Цель инфологического моделирования - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическую модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком. Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты).

Сущность - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром - Москва.

Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: СОБАКА, АВТОМОБИЛЬ, ДЫМ и т.д.). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например, для автомобильного завода цвет - это только атрибут продукта производства, а для лакокрасочной фабрики цвет - тип сущности.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Связь - ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.

Реляционная структура данных

В конце 60-х годов появились работа сотрудника компании IBM доктора Э.Колда, в которой вероятно, впервые был применен термин "реляционная модель данных". Будучи математиком по образованию, Э.Кодд предложил использовать для обработки данных аппарат теории множеств (объединение, пересечение, разность, декартово произведение). Он показал, что любое представление данных сводится к совокупности двумерных таблиц особого вида, известного в математике как отношение - relation

Наименьшая единица данных реляционной модели - это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой - как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута.

Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов A1, A2, ..., An, что существует взаимно однозначное соответствие между этими атрибутами Ai и определяющими их доменами Di (i=1,2,...,n).

Тело состоит из меняющегося во времени множества кортежей, где каждый кортеж состоит в свою очередь из множества пар атрибут-значение (Ai:Vi), (i=1,2,...,n), по одной такой паре для каждого атрибута Ai в заголовке. Для любой заданной пары атрибут-значение (Ai:Vi) Vi является значением из единственного домена Di, который связан с атрибутом Ai.

Степень отношения - это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два - бинарным, степени три - тернарным, а степени n - n-арным. Кардинальное число или мощность отношения - это число его кортежей. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение - это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени.

Уникальность: в произвольный заданный момент времени никакие два различных кортежа R не имеют одного и того же значения для Ai, Aj, ..., Ak.

Минимальность: ни один из атрибутов Ai, Aj, ..., Ak не может быть исключен из K без нарушения уникальности.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку, по меньшей мере, комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.

Вышеупомянутые и некоторые другие математические понятия явились теоретической базой для создания реляционных СУБД, разработки соответствующих языковых средств и программных систем, обеспечивающих их высокую производительность, и создания основ теории проектирования баз данных.

Реляционная база данных - это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц.

1.3.2 Общая структура системы

Асимметричный доступ в Интернет через спутник

Для организации двустороннего (симметричного) обмена данными через спутник необходимо понести много затрат. Стоимость приемо-передающей станции для симметричного спутникового доступа в Интернет (рис.1.3) составляет несколько тысяч долларов. Да и аренда спутникового канала стоит немалых денег. Эта технология эффективна при работе с очень большими объемами передаваемой информации.

Работа в Интернете подразумевает двусторонний обмен данными. С точки зрения пользователя, условно можно выразиться, что в системе присутствует входящий и исходящий каналы передачи данных. В системе доступа через городскую телефонную сеть, как и в симметричном спутниковом Интернете, оба эти канала объединены в один: в первом случае - это провод, во втором - спутниковый канал. Однако первая технология имеет недостаток в виде низкой скорости передачи данных, вторая - достаточно дорога для среднестатистического пользователя Интернет. Поэтому появилась третья - асимметричный доступ в Интернет через спутник. В такой системе обмен данными осуществляется следующим образом: передача данных из Интернета к клиенту производится через спутник, а от клиента в Интернет - по телефонной линии. Появление такой технологии было обусловлено следующими обстоятельствами. Если проанализировать характер работы среднестатистического пользователя с точки зрения объемов передаваемой и принимаемой информации, то статистика указывает на следующую особенность. Общий объем данных, переданный в обоих направлениях, делится в следующем соотношении от 80% до 90% -- данные, полученные пользователем из Интернета, и, соответственно, от 20% до 10% -- данные, переданные от пользователя в Интернет. То есть пользователь - это потребитель информации (текстов, картинок, программ, файлов, аудио- и видеоинформации), а от себя он посылает только короткие объемы данных в виде запросов и подтверждений о полученной информации.

Благодаря тому, что комплект приемного оборудования значительно дешевле, чем передающий, и пользователь освобожден от необходимости согласовывать установку передающего устройства в разрешительных органах, а расходы по оплате канала связи взяли на себя фирмы-операторы спутникового Интернета, этот канал стал очень привлекательным. Его организация стала сравнительно дешевой, сохранив при этом преимущества высокой скорости передачи.

Появление такого решения было ускорено еще и тем фактором, что в приемных комплектах можно было использовать оборудование из обычных систем для приема спутникового телевидения, в частности антенну, конвертор и кабель. Отличие состояло только в приемном устройстве. Так как эти системы достаточно распространены, то устройство асимметричных систем спутникового Интернета стало понятным для потенциальных пользователей.

Как уже было сказано, для работы с асимметричной системой доступа в Интернете необходимо не только приобрести приемный спутниковый комплект, но и иметь наземное соединение с провайдером Интернета (рис.1.4).

Термин "наземное" здесь достаточно условен. Это может быть радиоканал к наземному провайдеру, к примеру, через мобильный или любой другой канал, по которому данные передаются от пользователя в Интернет.

Для работы ассиметричных систем пользователь должен иметь компьютер, обычный модем для связи с наземным провайдером, спутниковую антенну (с кабелем и другими необходимыми аксессуарами), настроенную на спутник, с которого ведется передача Интернета, и спутниковый модем. Для получения услуги пользователь должен оплачивать доступ в Интернет двум провайдерам - наземному и спутниковому.

Работа биллинговой системы провайдера спутникого Интернета

Биллинговая система провайдера спутникого интернета получает информацию о работе клиентов в интернете из log-файла, который поступает от Proxy Internet Security and Acceleration Server (ISA). Еще не менее важные данные для работы биллинговой системы храниться в базах данных, в которых находиться информация обо всех клиентах, контрактах, тарифах и другая служебная информации. Информацию в базы данных заносит, удаляет и изменяет Администратор биллинговой системы, он так же просматривает служебную информацию в специально отведенных для этого файлах, следит за статистической, аналитической информацией и корректной работой биллинговой системы. Пользователь через web-интерфейс может просматривать статистическую информацию о своей работе в Интернет, информацию о своем текущем счете, изменять личную информацию.

1.3.3 Схема информационных потоков

Основную информацию биллинговая система получает от Proxy в виде log-файла, который обрабатывается в модуле учета трафика. В результате обработки модуль учета трафика систематизирует данные, которые содержат информацию о трафике, и заносит их в базу данных Traffic. После чего модуль учета тарифов, исходя из информации в базе данных Traffic, информации в базе данных Tarif, которая содержит данные о тарифе, и информации из базы данных Billing, которая содержит информацию о клиентах и их контрактах изменяет соответствующим образом данные во всех трех базах. Модуль учета пользователей предоставляет web-интерфейс для администратора и пользователей через Интернет. Вследствие изменения предоставляемых данных, меняется информация в базе данных Billing. Администратор биллинговой системы через модуль учета пользователей имеет доступ к более обширной информации, чем пользователь. Так как пользователь имеет доступ только к модулю учета пользователей, а администратор ко всем трем (модуль учета трафика, тарифов и пользователей), то схему информационных потоков можно представить:

Рис 1.6.Схема информационных потоков биллинговой системы.

1.3.4 Структура данных модуля учёта тарифов

Для работы программного модуля учета тарифов биллинговой системы были разработаны две базы данных: БД тариф (tarif), БД трафик (traffic). Для мониторинга клиентов используется БД биллинг (billing).

Структура объектов базы данных Tarif

Инфологическая модель базы данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.7. Инфологическая модель базы данных Tarif.

Даталогическая модель базы данных

База данных Tarif представлена таблицами Name_Tarif (Название тарифа), Time_Payment (Повременная плата), IdSinglePayment (Разовые платежи). Даталогическая модель этой базы данных представлена на рис.1.8.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.8. Даталогическая модель базы данных Tarif

Таблица 1.1 Таблица Name_Tarif

Название поля	Описание поля
NameTarif	Уникальное название тарифа. Данный атрибут является ключевым.
AbonPayment	Абонентская плата.
IdSinglePayment	Поле для связи двух таблиц: Name_tarif и Single_Payment.
IdTimePayment	Поле для связи двух таблиц: Name_tarif и Time_Payment.
IdWeekEndPayment	Поле для связи двух таблиц: Name_tarif и Time_Payment.
FreeFavour	Бесплатное количество байт, входящих в абонентскую плату.

Таблица 1.2 Таблица Single_Payment

Название поля	Описание поля
IdSinglePayment	Идентификатор одиночной оплаты. Данный атрибут является ключевым.
WhithEquipment	Цена за подключение с оборудованием.
WhithoutEquipment	Цена за подключение без оборудования.
MinPayment	Минимальная плата.

Таблица 1.3 Таблица Time_Payment

Название поля	Описание поля
NumberTimePayment	Уникальный номер повременной оплаты. Данный атрибут является ключевым.
IdTimePayment	Идентификационный номер повременной оплаты.
TimeBegin	Начало периода.
TimeEnd	Конец периода.
Price	Цена за соответствующий период входящего трафика.
PriceOut	Цена за соответствующий период исходящего трафика.

Таблица 1.4 Физическая структура БД Billing

Таблица БД	Атрибут	Тип	Размер	Допусти-мые значения	Значение по умолчанию
Contract	FIO Adr Tphone Login* Password MAC IP CommBalance JPPerson NumContract DateContract	Varchar Varchar Varchar Varchar binary Varchar binary Varchar Varchar Decimal(15,6) Enum Varchar Date Varchar	50 70 15 20 20 12 15 15 50	{P, J}	NULL NULL NULL 0.000000 P 0000-00-00 NULL
Paccess	IdService* Login* NameTarif FreeFavour Status DateDisconnect	Int(10) Varchar binary Varchar Int(10) Enum Date	30 20 255	{C, D, B}	0 NULL B NULL
Traffic	Devent* IdService* Login* IIntraffic CIntraffic Outtraffic	Date Int(10) Varchar binary Int(10) Int(10) Int(10)	20		0000-00-00 0 0 0 0
Pcount	Login* Devent* IdService* Income Expense Balance	Varchar binary Date Int(10) Decimal(10,2) Decimal (10,4) Decimal (10,4)	20 20		0000-00-00 0 0.00 0.00 0.00

Таблица 1.5 Таблица Contract (Контракт)

Название поля	Описание поля
Login	Уникальное имя пользователя в системе. Данный атрибут является ключевым.
Password	Пароль пользователя.
FIO	Фамилия, имя и отчество пользователя.
Adr	Адрес проживания пользователя.
Tphone	Контактный телефон.
MAC	MAC-адрес компьютера пользователя.
IP	IP-адрес пользователя.
CommBalance	Денежный баланс пользователя.
JPPerson	Юридическое (J) или физическое (P) лицо.
DateContract	Дата заключения контракта.
NumContract	Номер контракта.
Email	Email пользователя.

Таблица 1.6 Таблица Paccess (Точка доступа)

Название поля	Описание поля
Id_Service	Уникальный идентификатор услуги в системе. Данный атрибут является ключевым.
Login	Уникальное имя пользователя в системе. Является внешним ключом.
NameTarif	Уникальный идентификатор тарифа. Берётся из БД учета тарифов.
FreeFavour	Количество бесплатного трафика в байтах, входящего в абонентскую плату. Берётся из БД учета тарифов.
Status	Статус услуги. Услуга может быть включена, выключена и заблокирована.
Ddisconnect	Дата отключения/блокирования услуги.

Таблица 1.7 Таблица Traffic (Журнал долговременного трафика)

Название поля	Описание поля
Devent	Дата сбора информации о суммарном трафике. Данный атрибут ключевой.
IdService	Уникальный идентификатор услуги в системе. Данный атрибут ключевой.
Login	Уникальное имя пользователя в системе. Данный атрибут ключевой.
Iintraffic	Суммарный входящий трафик из Интернет.
Cintraffic	Суммарный входящий трафик из кэша прокси-сервера.
Outtraffic	Исходящий трафик.

Таблица 1.8 Таблица Pcount (Журнал лицевого счёта)

Название поля	Описание поля
Login	Уникальное имя пользователя в системе. Данный атрибут ключевой.
Devent	Дата сбора информации о суммарном денежном балансе. Данный атрибут ключевой.
IdService	Уникальный идентификатор услуги в системе. Данный атрибут ключевой.
Income	Денежный приход за указанную дату.
Expense	Денежный расход за указанную дату.
Balance	Денежный баланс за указанную дату.

1.3.5 Схемы алгоритмов модуля учёта тарифов

В данной программе предусмотрено несколько режимов работы. Вначале работы с биллинговой системой происходит аутентификация пользователей. В случае успешной идентификации проводится мониторинг клиентов, а затем пользователь может выбрать режим работы с базой Tarif. Этот алгоритм изображен на рис.1.9.:



Рис.1.9 Общий алгоритм работы биллинговой системы.

Вначале работы с модулем учёта тарифов пользователю предлагается выбрать один из них и, если он не ведет к завершению работы программы, происходит выполнение данного этапа и затем программа вновь переходит в режим ожидания.

Главный алгоритм работы подсистема автоматизированной тарификации представлен на рис.1.10.



Рис.1.10. Главный алгоритм работы подсистемы тарификации.

1.3.6 Описание работы программного модуля

При запуске программного модуля появляется диалоговое окно, позволяющее идентифицировать пользователя и защищающее систему от несанкционированного доступа.

При правильном вводе пароля открывается форма мониторинга клиентов и производится расчет необходимых параметров, изменение и ввод данных в базу данных Billing и Traffic.

В представленной форме пользователь (под пользователем в данном случае понимается администратор) может изменить два значения:

- “Будущий праздник”, что позволяет указывать биллинговой системе на день, который будет определяться как “выходной” для тарифных планов.

- “Период работы”, который указывает на период времени, по истечении которого осуществляется мониторинг клиентов, т.е. расчет параметров необходимых для учета трафика.

Для ввода, редактирования и удаления тарифных планов необходимо нажать кнопку “Работа с тарифами ”, что приведет к вызову диалогового окна для ввода пароля.

После ввода правильного пароля появляется главная форма для работы с тарифами.

Главная форма предоставляет администратору полную информацию о тарифе, который будет выбран. Здесь же можно осуществлять поиск и сортировку тарифного плана по названию, а также сортировать по абонентской плате. Есть возможность, с помощью падающего меню, просматривать объем трафика включенного в абонентскую плату в Гигабайтах, Мегабайтах, Килобайтах, Байтах. Выход из формы возможен нажатием на кнопку “Выход” или на кнопку в виде креста, расположенной правом верхнем углу. В главной форме возможен только просмотр данных.

Для добавления нового тарифного плана необходимо нажать кнопку “Добавить”. После чего появляется форма для ввода/редактирования тарифа.

Здесь необходимо ввести следующие данные:

- Название тарифа (любой текст до 255 символов);

- Абонентская плата (число до 999999,99, означающее ежемесячный платеж клиента);

- Объем трафика, включенного в абонентскую плату, который означает количество байт, которое клиент может скачать, заплатив абонентскую плату. Число, вводимое в данное поле, может интерпретироваться как Гигабайты, Мегабайты, Килобайты и Байты. Выбор единицы измерения осуществляется с помощью падающего меню, которое находиться рядом с полем. Максимальное значение, которое можно задать в Гигабайтах - 9313, в Мегабайтах - 9536743, в Килобайтах - 9765624999, в Байтах - 9999999999999.