Một cách tiếp cận trong xây dựng cơ sở dữ liệu trạng thái dựa vào chuỗi thời gian

Bài báo này có 4 phần: Phần 1 cơ sở lý thuyết trình bày một số vấn đề liên quan đến lý thuyết về cơ sở dữ liệu thời gian. Phần 2 mô tả cơ sở dữ liệu trạng thái và phần 3 đề xuất bài toán và cài đặt thử nghiệm. Cuối cùng là kết luận và hướng phát triển.

Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 25 - 30 MỘT CÁCH TIẾP CẬN TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TRẠNG THÁI DỰA VÀO CHUỖI THỜI GIAN Dương Thị Nhung1*, Nguyễn Văn Đoài2 Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên Học viện Quản lý Giáo dục TÓM TẮT Cơ sở liệu thời gian thực mơ hình liệu lý thuyết thể chất liệu thực tế, việc cài đặt việc gần không thực Trong báo đề xuất dạng rút gọn của sở liệu thời gian thực sở liệu trạng thái dựa vào chuỗi thời gian Dữ liệu thể ba trạng thái xảy (dữ liệu lưu trữ), (dữ liệu cập nhật) dự báo (dữ liệu suy diễn ra) tương ứng với trạng thái thời gian khứ, tương lai Chúng tiến hành cài đặt thử nghiệm kỹ thuật xây dựng CSDL dự báo cho thời điểm tương lai sử dụng sở liệu International Revenue công ty viễn thông Telstra Úc để kiểm chứng Kết cài đặt tỏ có hiệu quả, đáp ứng yêu cầu thực tế tổng hợp báo cáo thời điểm liệu Bài báo có phần: Phần sở lý thuyết trình bày số vấn đề liên quan đến lý thuyết sở liệu thời gian Phần mô tả sở liệu trạng thái phần Đề xuất toán cài đặt thử nghiệm Cuối kết luận hướng phát triển Từ khoá: Cơ sở liệu thời gian thực, chuỗi thời gian, dự báo, trạng thái ĐẶT VẤN ĐỀ* Cơ sở liệu thời gian thực mơ hình liệu xây dựng lý thuyết để thể mối quan hệ thực tế đời sống cụ thể hóa dạng liệu thời gian Đã có nhiều nghiên cứu mặt học thuật xây dựng mơ hình để biểu diễn liệu thời gian, thiết lập quan hệ, xây dựng ngôn ngữ truy vấn sở liệu thời gian, biểu diễn sở liệu thực, thiết kế tối ưu hóa sở liệu thời gian [1], [5] Tuy nhiên việc cài đặt thực tế sở liệu thời gian thực khó khăn phức tạp Nếu với lý thuyết sở liệu thời gian việc cài đặt, biểu diễn máy tính việc gần khơng thể thực Vì vậy, để đơn giản hóa mà khơng làm tính chất sở liệu thời gian thực, báo đề xuất dạng rút gọn sở liêu thời gian thực sở liệu trạng thái dựa vào chuỗi thời gian, thể liệu ba trạng thái: khứ, tương lai Trong liệu dạng khứ số liệu toán, * Tel: 0914 340700, Email: dtnhungtn@gmail.com liệu số liệu có liệu tương lai số liệu dự đoán xảy tương lai sở vào liệu số liệu toán liệu có [7] Dữ liệu tương lai sinh ta chủ động thực lệnh tạo thực việc truy xuất liệu cho báo cáo thời điểm dự báo tương lai dựa vào liệu khứ KHÁI QUÁT LÝ THUYẾT VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU THỜI GIAN Một sở liệu thiết kế, xây dựng lưu trữ với mục đích xác định phục vụ lưu trữ, truy xuất liệu cho ứng dụng hay người dùng [6] Thực tế liệu lưu trữ sở liệu, thể trạng thái cở sở liệu thời gian định [8] Bởi nội dung sở liệu thay đổi thông tin cập nhật bị xóa từ sở liệu nên định nghĩa sở liệu với tập đối tượng liệu, tập liệu biến thay đổi theo thời gian trạng thái sở liệu thời điểm t giá trị biến cho đối tượng 25 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ liệu thời điểm t Mỗi sở liệu thường có tập ràng buộc tồn vẹn mà liệu sở liệu phải thỏa mãn Một hệ sở liệu thời gian thực bao gồm hệ quản trị sở liệu truyền thống hệ thống thời gian thực Trong hệ sở liệu thời gian thực đối tượng liệu chia thành đối tượng liệu liên tục đối tượng liệu rời rạc [5] Mơ hình hệ thống sở liệu mơ tả hình 135(05): 25 - 30 (trong sở liệu) [4] Hai thể có quan hệ với quan hệ gọi quan hệ quán thời gian Có hai kiểu quán thời gian liệu là: quán tuyệt đối quán tương đối Mối quan hệ quán tuyệt đối tương đối liệu mơ tả hình Thể ngồi (x) Thể (y) TM- Tran saction Manager DOS- Data Operator System DM- Data manager Giao tác suy diễn Cơ sở liệu Sensor Thiết bị vật lý TM DOS DM Giao tác USER Thể (x) Thể (y) Nhất quán tương đối Sensor CƠ SỞ DỮ LIỆU Đối tượng liệu liên tục Đối tượng liệu rời rạc Bộ điều khiển Hình 1: Mơ hình sở liệu thời gian thực Một giá trị đối tượng liệu liên tục phản ánh trạng thái đối tượng sở liệu thời gian thực Giá trị khơng khoảng thời gian trôi qua Các đối tượng liệu rời rạc tĩnh giá trị khơng phụ thuộc vào thời gian Các đối tượng liệu liên tục chia thành đối tượng liệu sở đối tượng liệu suy diễn Giá trị đối tượng liệu sở nhận trực tiếp từ sensor, giá trị đối tượng suy diễn tính tốn từ tập giá trị đối tượng sở [3] Trong hệ sở liệu thời gian thực ngồi tính logic sở liệu truyền thống, liệu phải thỏa mãn tính quán thời gian Có hai thể khác đối tượng liệu thể bên ngồi (ở mơi trường giới thực) thể bên Hình 2: Mối quan hệ kiểu quán tuyệt đối tương đối liệu Nhất quán tuyệt đối: thể bên liệu gần so với thể bên liệu thời điểm thời gian Nhất quán tương đối: Tồn giá trị tập đối tượng liệu sử dụng thời điểm định Định lý [2]: Một đơn vị liệu sở liệu thời gian thực ký hiệu d ( value,avi ,timestamp) Trong value thời điểm d, timestamp thời điểm quan sát tạo d, avi khoảng hợp lệ tuyệt đối d Ký hiệu R tập quán tương đối nghĩa tập đối tượng liệu nhận từ đơn vị liệu Mỗi tập R kết hợp với khoảng hợp lệ tương đối ký hiệu Ravi , Giả thiết d  R , d có trạng thái khi: 1) d value quán logic thỏa mãn tất ràng buộc toàn vẹn 2) d quán thời gian Tuyệt đối: (d currenttim e  d timestamp )  d avi Tương đối: d '  R | dtimestamp  d 'timestamp )  Ravi 26 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐỀ XUẤT BÀI TOÁN VÀ CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM Đề xuất toán Để biểu diễn trạng thái liệu, sở liệu sử dụng thêm thuộc tính trạng thái, ghi có trạng thái tương ứng Dữ liệu tương lai thuộc tính trạng thái có giá trị dự báo (E), dạng với số liệu thực cập nhật, thuộc tính trạng thái có giá trị thực (A), ứng với liệu tốn thuộc tính trạng thái có giá trị khứ (S) Dữ liệu dự báo sinh thực lệnh tạo thực việc truy xuất liệu cho báo cáo Các liệu tự động sinh nhờ thuật toán ngoại suy liệu, gồm liệu tham số thuộc tính thời gian xác định liệu thời điểm tương lai Tuy nhiên, ta lựa chọn giá trị liệu cho thời điểm ứng với trạng thái khứ để suy liệu tương lai Để xây dựng liệu ngoại suy sử dụng chuỗi thời gian Như nói cơng thức cho việc nhận dạng chuỗi thời gian rõ ràng [5] số liệu để ngoại suy thoả mãn điều kiện Nhưng vài trường hợp, dãy số liệu mà có lại thể chuỗi thời gian nên việc dùng đặc trưng mẫu tính tốn khơng thể đảm bảo tính xác cho mơ hình, trường hợp để lựa chọn tham số cho mơ hình phải xin ý kiến chuyên gia Vì sau đã tìm hiểu chuỗi thời gian, chúng tơi xây dựng cơng cụ cho phép phân tích nhận dạng chuỗi thời gian cách trực quan Trong hình thể hình ảnh chuỗi số đầu vào với 28 số liệu Sau thấy hình ảnh chuỗi số liệu ban đầu, thực dự báo tự động cách bấm chuột vào nút "du bao" (dự báo) Tham số p: biểu thị số số hạng tự hồi quy; d: bậc sai phân chuỗi thời gian; q số số hạng bình trượt trung Đầu tiên d, p, q khởi tạo có hình ảnh chuỗi số liệu ban đầu, sau bấm vào nút "dubao" (dự báo)chương trình 135(05): 25 - 30 dựa vào chuỗi số liệu để thực dò tìm d, p, q cho sai số nhỏ Khi bên phải nút dự báo hệ số (p, d, q) tìm bên trái hệ số  a1 , a2 , , b1 , b2 ,  Cho công thức dự báo p q i 0 j 0 X  t    pX  t  i    b j p  t  j  X(t) : quan sát dừng tại; X(t-i),   t  j  : quan sát dừng sai số dự báo khứ a0, a1, a2, , b1, b2, : hệ số phân tích hồi quy Để hiển thị kết trực quan cho chuỗi mô kết dự báo ta bấm chuột vào nút "MoPhong" (mơ phỏng) Kết thu hình ảnh chuỗi số liệu chuỗi mơ (Hình 4) chuỗi số liệu (đường màu đen) sau lấy sai phân lần cho hình ảnh chuỗi mơ (đường màu xanh) Hình 3: Chuỗi số liệu Hình 4: Chuỗi số liệu đầu vào chuỗi mô 27 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ Ta làm thực nghiệm dự báo cách điều chỉnh bậc dự báo giả sử lấy bậc (có nghĩa phát sinh chuỗi mơ sau cắt bỏ số liệu cuối chuỗi ban đầu) sau bấm chuột vào nút "bandau" (ban đầu) (Hình 5a), làm tương tự với bậc 2, bậc (Hình 5b, Hình 5c) Hình 5a: Bậc Hình 5b: Bậc Hình 5c: Bậc Hình 5: Chuỗi số liệu đầu vào chuỗi mô sau điều chỉnh Có thể dự báo cách tự chọn bậc (p,d,q) cách chủ quan dựa hình ảnh 135(05): 25 - 30 giá trị tự tương quan tự tương quan riêng cho bậc sai phân có cách bấm vào nút TuTuongQuan (Từ tương quan), TuongQuanRieng (tương quan riêng) tương ứng lựa chọn ba (p,d,q) có mơ hình phù hợp (nhờ cung cấp hình ảnh trực quan chuỗi số liệu ban đầu chuỗi mô ba (p,d,q) tương ứng) dựng lại thực dự báo làm Cài đặt thử nghiệm Telstra công ty viễn thông hàng đầu giới Australia Cơng ty Telstra có thời gian dài cho VNPT thuê kênh truyền quốc tế vệ tinh, cáp biển v.v Để tính tốn lợi nhuận cần phải có tốn khấu trừ quốc tế Chẳng hạn, gọi điện từ Việt Nam sang Mỹ Việt Nam thu tiền Mỹ chịu chi phí đường dây đảm bảo cho gọi Ngược lại, có điện thoại gọi từ Mỹ Việt Nam Mỹ lại nơi thu tiền Việt Nam lại phải chịu phí tổn đường dây Lợi nhuận xây dựng sở có khấu trừ gọi gọi đến Nhưng thực tế để có thơng tin khấu trừ xác nhận đối tác thường chậm trễ Thơng thường việc có số liệu thực phải chậm hàng tháng, việc tốn lại chậm hàng quý Bài toán thực tế đặt thời điểm tại, số liệu thực chưa có ta có báo cáo liên quan khơng Điều có nghĩa phải báo cáo có tính chất dự báo Công việc công việc nặng nhọc cơng ty Telstra chi nhánh Việt Nam, có địa tầng 6, tồ nhà 17 Ngơ Quyền, Hà Nội Hàng tháng, đến thời điểm cần có báo cáo, thường có đến nhân viên phải làm công việc cách bảng tính Excel theo cách thức dự báo nhà lập kế hoạch, phòng kế hoạch quan ta Chúng cài đặt kỹ thuật đề xuất vào tổ chức liệu trạng thái chương trình quản trị sở liệu International Revenue công ty viễn thông Telstra Úc (tại 28 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ nhà 17 Ngơ Quyền, Hà Nội) Chương trình sử dụng hiệu quả, đưa kết quả, liệu, thông tin đáp ứng với nhu cầu yêu cầu thực tế công ty viễn thơng Telstra đặt ra, rút ngắn thời gian tính tốn tiết kiệm kinh phí cho cơng ty Hình thể số kêt chương trình, báo cáo tổng hợp thực thời điểm liệu Nếu có liệu tốn liệu tốn lựa chọn, có liệu thực chưa có liệu tốn liệu thực lựa chọn, thời điểm chưa có liệu thực, liệu dự báo tính tốn 135(05): 25 - 30 KẾT LUẬN Cơ sở liệu thời gian thực mơ hình liệu lý thuyết thể chất liệu thực tế, việc cài đặt việc gần khơng thực Bài báo đưa đề xuất dạng rút gọn sở liêu thời gian thực sở liệu trạng thái dựa vào chuỗi thời gian, thể liệu ba trạng thái dự báo, thực toán tương ứng với trạng thái liệu thời gian tương lai, khứ Kỹ thuật xây dựng sở liệu thời gian cài đặt thử nghiệm chương trình quản trị sở liệu International Revenue công ty viễn thông Telstra Úc tỏ có hiệu quả, đáp ứng yêu cầu thực tế đòi hỏi tổng hợp báo cáo thời điểm liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 6a: Màn hình giao diện Hình 6b: Màn hình giao diện quản trị sở liệu Hình 6c: Báo cáo tổng hợp Hình 6: Một số kết chương trình A Artale, R Kontchakov, V Ryzhikov, and M Zakharyaschev, Tailoring Temporal Description Logics for Reasoning over Temporal Models, Lecture Notes in Computer Science, 2011, volume 6989/2011 Box G.E.P Jenkins G.M Time Series AnalysisForecasting And Control Holden –Day 1970 Naresh K Malhotra: Marketing Research - An Applied Orientation , 2sd Edi, 1996 Brockwell P.J & David R.A “Time Series:Theory And Method” Springer – Verlag, New York, 1991 Nguyễn Thị Hội (2006), Cơ sở liệu hướng đối tượng thời gian xử lý truy vấn sở liệu hướng đối tượng thời gian, Luận văn Thạc sỹ Khoa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội Hồ Thuần, Hồ Cẩm Hà, Các hệ CSDL lý thuyết thực hành, Nxb Giáo dục, 2005 Nguyễn Trung Hòa (1997), Chuỗi Thời Gian Mô Phỏng Và Chặt Khúc, Luận án Tiến sỹ Ngành Toán ĐHBK Hà Nội 1997 Nguyễn Trung Hòa (1996), "Về Một Thuật Tốn Mơ Phỏng Chuỗi Thời Gian Tự Hồi Quy AR(P)", Tạp Chí Tin Học Và Điều Khiển, Tập 12 Số 1, năm 1996 29 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland Dương Thị Nhung Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 135(05): 25 - 30 SUMMARY AN APPROACH TO THE STATUS DATABASE CONSTRUCTION BASING ON TIME SERIES Duong Thi Nhung1*, Nguyen Van Doai2 College of Information & Communication Technology - TNU Nationnal Institute of Education Management Real-time data Database is a theoretical model to describe the actual data, but installing it is an almost impossible In this paper we propose a simple type of the real-time database based on time series In this model, three kinds of data are used such as: settled, actual and forecast corresponding to the real-time status is past, present and future We conducted experiment to build the database forecast for a time in the future based on this model for the International Revenue database of Telstra, an Australia company Results install proved effective, meet the requirements of actual synthesis report at any time for data This paper has four parts: Part presents the theoretical basis of a number of issues related to the theory of database time The next describes the database status The part are experiments and the last are conclusions Keywords: real-time database, time series, status Ngày nhận bài:20/3/2015; Ngày phản biện:07/4/2015; Ngày duyệt đăng: 31/5/2015 Phản biện khoa học: TS Vũ Đức Thái – Trường Đại học Công nghệ Thông tin & Truyền thông - ĐHTN * Tel: 0914 340700, Email: dtnhungtn@gmail.com 30 Nitro PDF Software 100 Portable Document Lane Wonderland ... chuỗi thời gian, thể liệu ba trạng thái dự báo, thực toán tương ứng với trạng thái liệu thời gian tương lai, khứ Kỹ thuật xây dựng sở liệu thời gian cài đặt thử nghiệm chương trình quản trị sở liệu. .. LUẬN Cơ sở liệu thời gian thực mơ hình liệu lý thuyết thể chất liệu thực tế, việc cài đặt việc gần không thực Bài báo đưa đề xuất dạng rút gọn sở liêu thời gian thực sở liệu trạng thái dựa vào chuỗi. .. NGHỆ liệu thời điểm t Mỗi sở liệu thường có tập ràng buộc toàn vẹn mà liệu sở liệu phải thỏa mãn Một hệ sở liệu thời gian thực bao gồm hệ quản trị sở liệu truyền thống hệ thống thời gian thực Trong