Моделирование и оптимизация цифровых сетей передачи данных в САПР информационно-телекоммуникационных систем

• Автор: Сапегин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
1Л. Этапы проектирования современных ИТС
1.2. Анализ существующих САПР СПД
1.3. Модели и методы, используемые при проектировании ИТС
1.4. Цели и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ИТС
2.1. Особенности применения системного подхода к разработке модели СПД
2.2. Разработка компонентно-ориентированной модели СПД
2.3. Адаптация процедур расчета и анализа СПД к компонентноориентированной модели
2.4. Выводы второй главы
3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ СПД
3.1. Формирование комплекса методов оптимизации структуры

3.2. Прогнозирование трафика в СПД
3.3. Разработка процедур комплексной оценки проектных решений
3.4. Выводы третьей главы
4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПД
4.1. Алгоритм оценки эффективности использования САПР СПД
4.2. Архитектура разработанной САПД СПД
4.3. Пример использования прототипа САПР СПД
4.4. Выводы четвертой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время с развитием информационных технологий человечество стоит на пороге “информационного общества”. Информация в значительной степени определяет поведение людей, формирование общественно-политических движений и социальную стабильность государства. Кроме того, информационное обеспечение является важнейшим фактором развития экономики и оказывает влияние на обороноспособность страны. Поэтому одной из важнейших национальных проблем является создание высокоэффективной телекоммуникационной среды. Без решения проблемы доступа к распределенным информационным ресурсам проблематично построение информационного общества и внедрение в сферы производства, бизнеса, науки, образования, медицины, культуры и развлечений новейших информационных технологий.
В проблеме создания и развития информационно-телекоммуникационных систем (ИТС) важное место занимают вопросы оптимизации технико-экономических вариантов построения сетей связи. Современные сети связи характеризуются высокими требованиями к пропускной способности каналов, что, в свою очередь, накладывает дополнительные ограничения на разработку сетевой структуры, а также повышает себестоимость сетей. Известно, что применение научных методов при проектировании и разработке сетей сокращает затраты материалов и рабочей силы примерно на 5-10 %. Поэтому использование современных инструментальных программных средств проектирования сетей передачи данных позволяет ускорить процесс проектирования, а также сэкономить средства, которые могут быть использованы на улучшение параметров проектируемой сети и ее модернизацию. Однако известные пакеты, используемые при проектировании ИТС, как правило, в своей работе направлены, в первую очередь, на моделирование структуры сети, не учитывая в должном объеме такие важные факторы, как выбор телекоммуникационной технологии, топологию сети, вопросы прогнозирования трафика. Таким образом, разработка комплекса методов и

инструментальных средств, охватывающих весь процесс построения сетей передачи данных, является актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР ГБ 96.04 «Моделирование и оптимизация в автоматизированных системах» и в соответствии с научным направлением ВГТУ «Системы автоматизированного проектирования и автоматизации производства».
Цель работы заключается в разработке информационной системы, предназначенной для проектирования, моделирования, исследования и оптимизации сетей передачи данных, а также комплексной задачи оценки проектов сетей передачи данных на основе экспертной информации. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные задачи:
разработать комплекс требований к САПР сетей передачи данных на основе анализа экспертного опыта использования существующих САПР СПД и потребностей, возникающих при проектировании сетей на основе различных технологий;
осуществить разработку комплекса методов и средств, охватывающих различные аспекты процесса проектирования сетей передачи данных и реализующих функции расчета и моделирования сетей, оптимизации структуры сетей, выбора оптимального оборудования и комплексной оценки проектов на основе экспертной информации;
разработать проект САПР СПД на основе объектно-ориентированного подхода с использованием компонентной идеологии разработки программного обеспечения;
определить состав и структуру разрабатываемого программного средства, а также способы взаимодействия подсистем интегрированной САПР СПД и способы взаимодействия разрабатываемой САПР с внешними программными продуктами;
произвести разработку программного продукта на основе использования методологии управления процессом разработки информационных систем Rational Unified Process.
Методы исследования. При выполнении работы использованы элементы общей теории систем, теории массового обслуживания, теории автоматов, теории графов, методы многокритериальной оптимизации,

Мг= |/р(?)Л= ^Хе МШ = Х/А,,

£>г = |Др(ґ)<* - М2г- ]72Ае ^Л-Х/Х2 - X/X2 ,

ог = -ЛХг = Х/г.

При объединении нескольких независимых простейших потоков образуется также простейший поток с параметром, равным сумме параметров исходных потоков. При разъединении поступающего простейшего потока с параметром Л на п направлений так, что каждый
вызов исходного потока с вероятностью Р;(ТаР, = 1) поступает на г'-е направ-
ление, поток г-го направления также будет простейшим с параметром Хр1.
Нестационарный пуассоновский поток - это ординарный поток без последействия, для которого в любой момент t существует конечный параметр ЛО). Различают потоки с переменными и случайными параметрами. В первом случае функция Л(0 заранее известна и ее значение зависит только от I, а во втором случае Л({) - случайная функция. Для пуассонов-ского потока с переменным параметром известно, что
промежутке До, 1о+т).
Отношение ЛДо, Л)/т есть средняя интенсивность потоков вызовов в этом промежутке. Модель пуассоновского потока с переменным параметром позволяет при соответствующем выборе зависимости Л(Д достаточно хорошо описать реальный нестационарный поток, например, процесс поступления вызовов на коммутационный узел в течение суток.
Стационарный поток без последействия называется неординарным пуассоновским потоком. Вызывающие моменты данного потока образуют простейший поток с параметром Л. Поэтому вероятность наступления г вызывающих моментов в промежутке / определяется согласно

математическое ожидание числа вызовов в