WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

При составлении математической модели сети используем подход, в соответствии с которым, система представляется в виде объекта с входными сигналами, выходными сигналами, управляющими сигналами и системой PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ограничений. Управляющими параметрами будут параметры, определяющие структуру сети – сетевые технологии.

Представим структуру сети в виде неориентированного графа G=(V,R), V – множество вершин графа, соответствующих блокам физической структуры сети кампуса. R – множество КС. Для обеспечения необходимой надежности сети ядра необходимо предусмотреть дублирование активного сетевого оборудования и КС. Согласно структуре СКС сеть ядра имеет звездообразную топологию – рисунок 3.

Входные параметры сети разделим на две группы – параметры, характеризующие узлы сети отдела, параметры, характеризующие сетевые технологии.

Характеристиками узлов сети являются:

1. n – общее число узлов сети. vk V, k=1, n, n= +2, – число блоков «сеть здания» rk – магистральный КС, rk R, k=1,n. При дублировании каждый количество ЛС в магистральном КС удваивается.

2. lk расстояние (длина кабеля) между k-м РПЗ и РПК, или между ЦОД и РПК; расстояние между WAN и РПК принимается равным 10 м;

3. F{ f 1,…,f, fSD,fWAN } - множество трафиков fk F, k=1, n, n = +2, где f g – трафик между блоком «сеть здания» и ядром сети, g=1,, Мбит/с; fSD – трафик между блоком «ЦОД» и ядром сети, Мбит/с; fWAN – трафик между блоком «WAN» и ядром сети, Мбит/с;

• • • • • • РПЗ 1 РПЗ g РПЗ fg r1 r frg f РПК Активное rWAN rsd оборудование ядра сети ЦОД WAN fWAN fsd Рисунок 3. Физическая структура ядра кампусной сети Характеристиками сетевых технологий (управляющие параметры) являются:

1. Q – множество, элемент которого, представляет собой КС определенного типа: СПД и протокол физического уровня, который может быть реализован на данной СПД, qm Q, m=1,c. Элементы множества Q при построения ядра должны включать технологии, основанные на использовании оптоволокна.

2. lm – максимальная длина сегмента для m-й технологии, м., m =1,c;

3. pm – пропускная способность m-ой технологии, m =1,c, Мбит/с;

4. sm – стоимость погонного метра ЛС для m-ой технологии, m =1,c, руб.;

5. portm –стоимость порта модульного коммутатора для m-ой технологии;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Характеристики активного оборудования уровней доступа и распределения 1. Csw – стоимость шасси модульного коммутатора, руб.;

Ограничения на параметры сети:

1. Ограничение на пропускную способность КС rk, k=1, :

c pm* x m k* uk fg, k=1, m=где xm k –переменная для выбора одной сетевой технологи из множества Q.

c x m k = {0,1}: m=1 1, k=1, x m k 2. Целая переменная uk определяет количество ЛС в транке и может принимать значения от 1 до 10: 1 uk 10.

Диапазон значений переменной uk выбран исходя из максимального количества агрегируемых портов. Если для k-го КС uk=1, то это означает, что агрегирования связей нет.

3.Ограничение на длину кабеля от РПЭ до РПЗ – согласно стандарту ANSI/TIA/EIA-568 длина магистрали комплекса для любой технологии не должна превышать 1500 метров: lk 1500, k=1,n, 4. Ограничение на длину, накладываемую протоколом физического уровня lk lm, k=1, n, m =1,c, Постановка задачи выбора лучшей структуры. Поскольку для увеличения надежности проектируемой сети ядра возможно дублирование оборудования и КС, то для уменьшения размерности задачи будем рассматривать сеть без резервирования, а затем полученную стоимость умножим на 2:

с n с n Найти min E C = k=1 (uk –1)*portm* xmk uk*(sm * lk) * xmk + k=m=1 m=при ограничениях 1 - 4.

С учетом дублирования оборудования стоимость «ядра сети» выглядит так:

EC = (E C + Csw )*Выходные данные:

1. EC - ориентировочные затраты на создание блока «ядро сети»;

2. qmk - сетевая технология. Для каждого КС определяется в ходе решения задачи выбора лучшей структуры;

шаг 2: выбор логической структуры сети уровня а=2 и определение функциональности активного сетевого оборудования. Этот шаг необходим, поскольку кампусные сети являются распределенными гетерогенными сетями и помимо расчета параметров физической структуры необходимо принимать во внимание логику взаимодействия узлов сети, их функциональность. Выбор лучшей логической структуры осуществляется с использованием средств имитационного моделирования: строятся имитационные модели в соответствии с каждой из логических структур.

Выбирается логическая структура с лучшими показателями работы сети.

шаг 3: решение задачи выбора лучшей структуры подсети, формирование данных для вышестоящего иерархического уровня. Для автоматизации процесса решения задачи выбора лучшей структуры подсетей КИВС разработан набор ПО. Программы написаны на специализированном NPPDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com языке, позволяющем формулировать и решать задачи ЦП и СЦП. Решение задачи происходит в интегрированной среде Np-Soft с использованием алгоритмов Балаша и динамического программирования.

Шаг 1 и шаг 3 выполняются для всех подсетей уровней а=1 и а=2. Шаг 2 выполняется только для подсетей уровня а=2.

В результате реализации предложенной методики выбора структуры КИВС, разработаны инструментальные средства в виде набора ПО, позволяющего частично автоматизировать процесс выбора структуры сети.

методика хорошо модифицируема и расширяема за счет возможности добавления новых сетевых технологий и изменения параметров (стоимость отдельных компонентов) уже имеющихся. Результаты работы методики представлены в виде физической структуры сети (конкретные модели активного оборудования, его размещение и соединение, параметры КС и т.д.) и параметров работы сети, полученных с использованием средств имитационного моделирования (загрузка КС, время задержки передачи сообщений между отдельными абонентами, уровень широковещательного трафика).

В четвертой главе произведена оценка точности разработанной методики и определены границы её применения. Погрешность методики возникает из-за использования процедуры иерархической декомпозиции и несовпадения оптимальных решений для задачи выбора структуры КИВС в целом и соответствующих решений для подсетей. Для оценки точности разработан метод, основанный на сравнении точного решения, полученного методом последовательного перебора и анализа всех возможных структур КИВС, и решения, полученного при помощи предлагаемой методики, в пределах размерностей задач, где этот перебор возможен. Для автоматизации получения точного решения разработана специальная программа.

С использованием данного метода было проанализировано порядка различных структур КИВС, в рамках которых обеспечивалось варьирование параметров КИВС (общее количество АРМ, количество АРМ, относящихся к конкретным подсетям, интенсивности трафиков, количество РПЭ, расстояния между узлами сети и т.д.). Проведена статистическая обработка полученных результатов с целью определения закона и параметров распределения случайной величины ошибки Х (%) разработанной методики. С использованием критерия согласия Пирсона ( ) с числом степеней свободы равным трем подтверждена гипотеза о том, что ошибка распределена в соответствии с показательным законом распределения с параметрами Mx=3, Dx=9. Поскольку случайная величина ошибки Х распределена в соответствии с показательным законом распределения, то случайная функция Х(t), где t – количество пользователей, является стационарной, т.е. все её вероятностные характеристики не зависят от t. Поэтому можно утверждать, что для КИВС с большим числом пользователей (больше 150) величина средней ошибки не будет увеличиваться и будет иметь следующие характеристики: M[X] = 3%; D[X] = 9% – рисунок 4.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 10,9,10 8,8,8,8 Минимальная ошибка 5,Максимальная ошибка 3,4 2,96 2,Средняя 2,ошибка 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 44 70 95 110 140 165 190 250 300 Пользователи Рисунок 4. Прогнозируемая зависимость ошибки методики от числа пользователей КИВС В пятой главе представлены результаты практического применения разработанной методики выбора структуры КИВС для оценки и модернизации сегментов КИВС ОЦВ ВНИИ ЖТ. Для структуры сети, полученной с использованием методики, ожидаемое снижение по сравнению с исходной структурой составило:

• коэффициента загрузки КС уровней доступа, распределения, ядра в среднем на 20%, 15% и 40% соответственно;

• задержки передачи сообщения в среднем на 12%;

• уровня широковещательного трафика на 14%, 25% и 30% для уровней доступа, распределения и ядра соответственно.

Анализ результатов применения разработанной методики показывает, что обеспечивается существенное снижение времени и трудозатрат на получение структуры КИВС. Проекты КИВС, полученные с использованием разработанной методики обладают лучшим либо аналогичным качеством по сравнению с неавтоматизированной разработкой. По результатам внедрения сделан вывод о том, что методика обладает набором качеств, необходимых для быстрого и эффективного создания проектов как новых КИВС, так и оценки и модернизации уже существующих.

В заключении приведены основные теоретические и практические результаты диссертационной работы.

В приложениях приведены: параметры сетевых технологий канального и физического уровней; тексты программ, автоматизирующих решение задачи выбора структур подсетей КИВС; описание, алгоритм и тексты программной реализации получения точного решения задачи выбора лучшей структуры КИВС методом последовательного перебора; результаты серии экспериментов по оценке точности методики; исходная схема КИВС PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Ошибка, % ОЦВ ВНИИ ЖТ; примеры визуализации поступления сообщений на активное сетевое оборудование, полученные в процессе имитационного моделирования, акт о внедрении результатов диссертации в производственные процессы ЗАО «АСТ».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Определена специфика и сделана классификация КИВС. На основе анализа как современных, так и более ранних походов и методик к проектированию больших гетерогенных ВС сделан вывод о том, что проекты сетей, созданные с их использованием, обладают низким качеством и в массе своей не соответствуют требованиям международных стандартов, что значительно снижает их практическую ценность.

Обоснована актуальность разработки высокоэффективной методики выбора структуры малой КИВС на начальных этапах проектирования, в моделях и алгоритмах которой интегрированы требования международных стандартов, а также опыт ведущих компаний производителей активного сетевого оборудования;

2. Разработан метод создания информационной модели организации и расчета параметров информационного взаимодействия между СЭ, позволяющий формализовать большинство требований к КИВС и сформировать данные для выбора структуры КИВС с минимизированной стоимостью;

3. Разработан метод использования средств имитационного моделирования и способ формирования исходных данных для имитационных моделей, позволяющий получать достоверные параметры работы КИВС;

4. Разработана методика выбора структуры малых КИВС на начальных этапах проектирования, основанная на процедуре иерархической декомпозиции, анализе бизнес процессов, системе иерархических взаимосвязанных моделей подсетей, в которых интегрированы требования международных стандартов, опыт и идеология построения сетей от ведущих компаний производителей сетевого оборудования;

5. Предложен способ оценки точности методики выбора структуры КИВС, основанный на сравнении точных решений, полученных методом последовательного перебора всех возможных структур КИВС и результатов, полученных при помощи методики. Данный способ позволил установить погрешность методики равной 3% и доказать, что такая величина погрешности действительна для малых КИВС различных размерностей;

6. На основе моделей и алгоритмов методики было создано следующие инструментальное ПО: ПО, автоматизирующее решение задач выбора наилучшей структуры КИВС; программа, позволяющая получать точное решение методом последовательного перебора и анализа всех возможных вариантов структур КИВС;

7. Выполнено внедрение разработанной методики в производственные процессы ЗАО «АСТ». По результатам внедрения сделан вывод о PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com снижении трудозатрат на процесс проектирования КИВС, расширении возможностей анализа и оценки уже существующих КИВС, а также о повышении качества проектов корпоративных сетей. Разработанная методика использовалась для оценки качества и разработки проекта модернизации сегментов КИВС ОЦВ ВНИИ ЖТ.

Работы, опубликованные по теме диссертации 1. Данилин Г.Г., Зарвигоров Д.А. Оценка качества моделей структур кампусных вычислительных сетей // Вестник МЭИ, 2008. № 2. – с.90 -94.

2. Данилин Г.Г., Зарвигоров Д.А. Обзор подходов и методологий проектирования корпоративных сетей // Труды международной научнотехнической конференции «Информационные средства и технологии М.:

Янус-К, 2005. – с. 88-91.

3. Данилин Г.Г., Зарвигоров Д.А. Построение корпоративной сети на основе взаимодействия иерархических моделей// Труды международной научнотехнической конференции «Информационные средства и технологии». – М.: Янус-К, 2006. – с. 182-186.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»