автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Анализ и оптимизация структуры коммуникационной и терминальной подсистем локальной компьютерной сети

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ'

На правах рукопису

Кондратова Людмила Павлівна

УДК 681.324:519.85

АНАЛІЗ ІОПТИМІЗАЦІЯСТРУКТУРИ КОМУНІКАЦІЙНОЇ!

ТЕРМІНАЛЬНОЇ ПІДСИСТЕМ ЛОКАЛЬНОЇ КОМП'ЮТЕРНОЇ МЕРЕЖІ

Спеціальність 05.13.13 - ■Обчислювальні машини, системи та мережі'

РГб од

2 З

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ 1997

Дисертацією е рукопис. . . ' . ' ч, \

Робота виконана у Національному технічному університеті України ; ‘Київський політехнічний інститут”

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Печурін Микола Капітонович

Офіційни опоненти: - доктор технічних наук, професор

Зайченко Юрій Петрович,

•• кандидат технічних наук ' : .

■ ■ ■ . ' Шалугін Сергій Сергійович. . • ••

Провідна організація: Іксшут проблем реєстрації .

інформації НАН України.

Захист відбудеться 1997 р. о 14.30 год. на засіданні

Спеціалізованої Ради Д2А0И2.02у Національному технічному університеті України Київський політехнічний інститут* (Київ, пр.Перемоги, 37, корп.1^, ч ауд.306).

Відгуки на автореферат у двох екземплярах, завірені печаткою, установи, просимо надсилати за адресою: 252056, Київ, лр.Перемоги, 37, Вченому секретареві НТУУ *КПІ”.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”.

Автореферат розіслано '2.С' 0 1997 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої Ради, канд. техн. наук

/

І

АНОТАЦІЯ

Дисертаційна робота полягає в створенні і дослідженні комплексу моделей і методів синтезу структури локальних мереж, які забезпечують отримання програмно-технічного комплексу сумісних апаратних і програмних засобів і показники якості сервісу 1-4 рівнів моделі ВВС/МОС.

Поставлена мета досягається розв’язанням наступних задач:

- виділення структурних і функціональних параметрів локальної мережі з

метою визначення проекту сумісних апаратних і програмних засобів; -.

- порівняльний аналіз і узагальнення існуючих моделей, методів і програмних засобів структурного синтезу мереж ЕОМ;

(- розробка математичних моделей, методів і програмних засобів оптимального синтезу структури локальної мережі, яка представляє 1- 4 рівні моделі ВВС/МОС;

- дослідження параметрів математичних моделей синтезу структури локальної мережі щодо оптимальності та/або допустимості проектного рішення.

Автор захищає:

- способи формування альтернативних варіантів структури локальної мережі, які засновані на використанні методів морфологічного аналізу; -

- метод розрахунку структури підсистеми з комутацією пакетів за критерій ями часу затримки і надійності, який забезпечує скорочення області пошуку рішень;

- алгоритм багатокритеріальної оптимізації структури локальної мережі, який заснований на апроксимації множини Парето.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проСлаиц.Пш створенні ло:шльних мереж на основі персональних (сомп’юг'їрїв «к важг'ке'шсго атр'.л£уту інфраструктури інформатизації підприємство має місце проблема апаратно-програмної сумісності через складну структуру програмного забезпечення та різну архітектуру мііфопроцесорів.

Для дослідження ефективності функціонування комп’ютерних мереж розроблені і використовуються методи на основі математичного та імітаційного моделювання. Даній проблемі присвячені роботи Додонова О.Г., Ніитіна А.І., Зсй-ченко Ю.П., Вінницького В.П., Янбиха Г.Ф., Вииіневського В.М., Лазарева В.Г. та інших провідних вчених в Україні і СНД, Клейнрока Л., Мартіна Дж., Кубатв П., Му-рати М., Кершенбаума А. - за кордоном. Розроблені методи і моделі призначені для створення проектів інформаційно-обчислювальних мереж (ІОМ), які орієнтовані на виконання прикладних процесів і представляють 4-7 рівні моделі ВВС/МОС. Структура ІОМ визначається на множині універсальних технічних засобів або технічних засобах заданоТ номенклатури. Необхідністю врахування впа-ратно-лрограмноТ сумісності визначено МЕТУ ДИСЕРТАЦІЇ - створення та дослідження комплексу моделей і методів синтезу структури локальноГ мережі, які забезпечують отримання проекту програмно-технічного комплексу (ПТК), що містить сумісні апаратні і програмні засоби з урахуванням показників якості сервису 1-4 рівнів ВВС/МОС. Для досягнення цісТ мети у дисертації розв’язуються наступні задачі:

- виявлення структурних та функціональних параметрів підсистем локальної мережі з метою визначення проекту сумісних апаратних і програмних засобів;

- порівняльний аналіз та узагальнення існуючих математичних моделей, методів і програмних засобів структурного синтезу мереж ЕОМ;

- розробха математичні« моделей, методів і програмних засобів оптимального синтезу структури локальної мережі, що представляє 1-4 рівні ВЗС/МОС;

-дослідження параметрів математичних моделей оптимізацй структури локальної мережі щодо оптимально сті та/або допустимості проектного рішення.

Изгоям послідждиь можна поділити на три групи. До першої групи нглэ-жеть методи морфологічного аналізу підсистем локальної мережі. Другу групу матодів становлять аналітичні методи, яга використовуються для визначення оптимального проектного рішення, а саме: методи математичного програмування,. богзтокретеріальнсГ оптимізації, елементи теорії графів і масового обслуговування, чисельні методи розв'язання систем лінійних рівнянь. Третю групу методіз становлять методи модульного і структурного програмування, які використані при побудові програмної системи конфгурування локальної мережі.

Наукова новизна роботи полягає у розробці способів формування альтернативних варіантів сумісних апаратних і програмних засобів дпя підсистем локальної мережі на основі методів морфологічного аналізу (доцільно декомпозувата морфологічну множину варіантів у випадку, коли кількість розглядаемих варіантів кас порядок не менш, ніж 3); в отриманні нового методу розрахунку структури підсистеми комутації пакетів за критеріями часу затримки і надійності, який забезпечує скорочення області допустимих рішень до класу регулярних графів; у розробці нового способу, який заснований, на відміну від відомих способів, на апроксимації множини Парето (запропонований алгоритм доцільно використовувати у випадку, коли частинні критерії представлені сбо апрохснмовані несуворо уютутими функціями, а область допустимих рішень е випуклою).

Практична цінність результатів дисертаційної роботи полягає в тому, що розроблені методи і алгоритми розрахунку структури підсистем локальної мережі забезпечують отримання проекту, що містить сумісні апаратні і програмні засоби, враховуючи показники якості сервісу. .

Вірогідність висновків і рекомендацій підтверджується математичними доведеннями, обчислювальними експериментами нз ЕОМ, результатами розв’язання практичних задач, актами про впровадження результатів розробок. Реалізація вазупьтатів роботи. Результати дисертації використані при втинанні науково-дослідних госпдоговірних робіт між Київським політехнічним інститутом та інститутом кібернетики ім.В.М.Глушкова НАНУ, ПОЦ Мінелекгро-тахпрому, програми МІниауки України 'інформатизація в галузі освіти*, проектів Міносвіти. Загальний економічний ефект юд впровадження результатів роботе склзз 23,21 ткс.крб. (у цінах 1891 p.). Теоретичні і практичні результат роботи Еияеристеиі при підготовці методичних вхазізех а дисциплін "Меряжі ЕСМ",

"Математичні методи дослідження операцій” за спеціальностями “Автоматизовані системи оЬриОки інформації і управління" і "Комп'ютерна інженерія".

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на наступних конференціях і семінарах: Загальносоюзних конференціях “Діалог “Людина-ЕОМ" (Протвіно, 1983 р., Свердловськ, 1989 р.), Республіканському семінарі “Інтерактивні системи" (Київ, 1983 р.), конференції 'Методи і засоби підвищення ефективності вживання засобів мікропроцесорної техніки, мікро-ЕОМ і персональних ЕОМ на їх основі" (Київ, 1986 р.). Загально-союзній конференції "Живучість і реконфігурація інформаційно-обчислювальних і управляючих систем” (Апушта, 1988 р.), конференції “Комплексування апаратно-програмних засобів мереж ЕОМ та обробки зображень' (Київ, 1989 р.), Загальносоюзному семінарі "Банки даних в інформаційних системах” (Москва, 1989 р.), 1-ї Міжнародної науково-практичної конференції “САПР СВТ-89” (Ленінград, 1989 р.), конференції “Проблеми комплексної автоматизації гідрофізичних досліджень” (Севастополь, 1989 р.), Загальносоюзної нараді “Проблеми вживання обчислювальної техніки і автоматизованих систем в управлінні комплексним соціально-економічним розвитком регіонів" (Донецьк, 1989 р.), 4-й Загальносоюзній нарад “Методи і програми розв'язання оптимізаційних задач на графах і мережах* (Новосибірськ, 1989 р.), 5-му Загальносоюзному семінарі “Методи синтезу і планування розвитку структур крупномасштабних систем’ (Звені-город, 1990).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані у 19 друкованих працях, що наведені наприкінці автореферата.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, 4 глав, заключної частини та додатків (загалом 16/ с.).

У вступі наведено обгрунтування актуальності дисертаційної роботи, формулюються мета та задачі дослідження і основні положення, які винесено на захист.

У першій і'паві сформульовано задачу синтезу структури локальної мережі для і-4 рівнів БВС'МОС, проведс-нии порівняльний аналіз математичних моделей, методів і програмних засобів проектування комп'ютерних мереж, що дозволив виявити особливості їх використання для проектування локальних мереж.

У др^пй глосі аталсно комплекс крітгсріТз ефективності структури локальної мережі, що регламентується стандартами 8602, Х25, міжмеражзвих протокола, розроблені математичні моделі, проведений системний аналіз з метою віь язлення повноти ыоядмвих рішень І на цій основі запропонований двостопний морфологічний аналіз структури моноканала, що доїесляї скоротиш час пошуку проектного рішення за рахунок відсихання меншої кількості несумісних апаратних І ,. програмних згсобів.

У третій главі розглянуті методи сштезу структури підсистем локальної мережі, проведено дослідзкгння параметрів математичних моделей щодо слти-мальності і допустимості проектного рішення. Розгпздсються алгоритми багаток-ритеріальної огттимізації структури підсистем локальної мережі. Пропонується . новий спосіб розрахунку оптимальної структури підсясте^а з кокутеціаа пгкотіз, який обмвжуе область пошуху СЙЗ!2ЧЗСЧИ П у класі регулярні« гргфіз.

У четвер^ главі розггшугітрсістйчнійадсчісйигвзу структури сіфемях і^деїстам локапьног мережі: моноканала, підсистеми з комутвціео гтгквтіз, терм!нальної підсистеми за допомогою фограмнот системи, в основу розробки якої покладені з&пролоноеЫ олтортіи

У гсключкій часгені сформульовані основні результата роботи.

Додатки містять математичні викладки, доведення ггслсхаа», що сформульовані в основному тексті дисертації, допоміжні роіфяхуіжи, документ, {»і підтверджують впровадження результата роботи.

ОСНООНИЙ ЗШСТ РОБОТИ Задача сштезу структури лохгльної мгрсм формулюється наступним ч*-ІюМ. € МНОЖИНИ [=0,2,...,П} індеі^в кінцевих систем (ЮС), індсксіз

• .«V , Д* V Є . •• - • А •• * -■ - *-

вузлів комутації (ВК). Для кожної КС задені значення пропускної здатності \ОД і коефіцієнта використання ц 0=1,п). Технічні ззсо&« ЮЗ представлені множиН2‘.ш Т'код, Ґ мя ¡ндеиаа ткпіаапгратнкх засобі» кінцевого сбхеднзння дених (КОД) і апаратури закінчення пеналу даних (АКД). Програмні засоби КС представлені множинам» Р1 н проірамних зассбіз підтримки АКД і Р1 лс прикладних систем. Апаратні і програмні засоби ВК представлені множинами 7і к Індексів тнпа апа-рзтшх засобів І індзкйа типів програмних засобів комутації пакетів. Для в^ашодіТ КС на фігжному рівні задані мнокмни Тп позтсркгзч'.з, Т«ц Індсксіз '.уії~ :Ж«;єнтї*г^в і м Кдак:«-5 тя^з лМЗ передачі. Обмін дзниш кіж ВК

здійснюється з інтенсивностями, я» задані у матриці Н*$ЬчЛ, г,ср1,..,К, а=1,..т (гп

- кількість індексів типів повідомлень, які передаються між ВК).

Необхідно визначити структуру локальної мережі, яка забезпечує сумісність апарат« і програмних засобів і показники якості сервісу (Ланів ВВС. ГЦд структурою локальної мережі розуміється склад і взаємодія П гёд систем, які становлять ГТГТС.

Поставлена задача описусться моделлю багагокрмтеріальної оптимізації вигляду:

визначиш уей Р = { ^00, РяСО, Ті(У)} (1)

за умовою У с А, (2)

де Яе, Рй, Тг - частинні критерії ефективності функцювання ПЖ локальної мережі, які характеризують вартість, надійність, час затримки; У, А - відповідна множини ефективних і допустимих варіантів структури ПТК локальної мережі.

Сумісність апаратних 1 програмних засобе летальної мережі визначається згідно наступному виразу:

п к

У* П (ТкодхТ'авдхР'нхР'пс)* П (Г\с хР^яТпХТщХТі\В,

N1 Н

де В - множина несумісних апаратних І програмних засобів.

Оггшміаація структури локальної мере» за окремими критеріям* виконується з вихорисгенням методів математичного програмування. Запропоновано нову ознаку класифікації магтематтних моделей проектування - тип моделі, на відміну від відомих способів класифікації, де основною ознакою класифікації е тип об'єкту. Класифікацію математичних моделей проектування комп'ютерних мереж наведено на малюнку. Розроблені у дисертації моделі оптимізації описують ПТК під систем локальної мережі: комунікаційної та абонентської. В останнє десятиріччя приймається концепція інтермережі на основі технологій, що використовують протоколи ТСРЛР, 1ЭО, ГООІ. Базову множину інтермережі визначають моноканал, підсистема з комутацією пакетів, абонентська гід система. Проблема вибору топології абонентської підсистеми виникав лише для однієї П різновидності - термінальної підсистеми. У зв'язку з цим розглядання моделей обмежується вказаними підсистемами, що регламентуються стандартами 6602, Х25, міжмережзш» протокола.

>

Математичні моделі проектування мереж ЕОМ

Моделі математичного програмування

Аналітиксимітацйні моделі

Розрахуй« пьнихпар хціонуван жоптима-аметрів фун-нямерескі

Вибір складу апаратних засобів вузлів мережі

Мал. Класифікація математичних моделей проектування мереж ЕОМ.

і’шіиіо.пєч! ангори і ми огиимвації с «руктури. і вдйіс і ем тканьніч мерелі базуються на використанні різних методів морфолоїічного аналізу у зв'язку з різними способами опису пірсисг.ем локальної 'мережі або . різними способами »штченмя і«іьтерн;-тшн№д варіанта. Оиобтьіиіь. методів морфолшмною аналізу' полягає у виявленні характерних для досліджуваної системи структурних і функЦіональних параметрів.

.Генерація-варіантів структури моноканала здійснюється з використанням двоетапного морфологічного аналізу. Вживання багаторівневого методу Р.Колпера для даної двоетапної процедури зводиться до першолочаткового дослідження функціонування частин об’єкту з подальшим дослідженням їх взаємозв'язаного функціонування. Морфологічна множина варіантів структури моноканала представляється декартовим добутком множин змінних, що визначають параметри ПТК. Серед множини всіх можливих варіантів структури моно-

7 • ■ .

канала виявляється підмнююіна Б = и наборів змінних, значення яких визна-

р=2 -. * чають несумісні апаратні і програмні засоби. Виявлення підмножини Б виконується на основі двоетапної морфологічної таблиці, яку наведено нижче.

Аналіз структури .підсистеМй-з комутацією пакетів виконується з використанням методу аналізу взаємозв'язаних областей рішення. Для аналізу структури термінальної підсистеми використовується метод морфологічних дерев у зв’язку з їі зображенням у вигляді дворівневої структури. .

Математичні моделі опгимізації структури моноканала і термінальної підсистеми е аналогом моделей побудови деревовидної структури. Дана математична модель використовувалась для розрахунку структури термінальної мережі оЬластних центрів України. Ьули проведені статистичні випробування для значень інтенсивності вхідного потоку, які змінювались в.інтервалі [0,5; 4,0]. відносно початкових величин. Аналіз результатів показав наявність зсуву оцінки вартості, термінальної мереж відносно її середнього значення (матемаїичною оІш<ування), яка склала 2,19%. Крім тою, точне рішення даної задачі потребуе кількості варіантів перебору, яка оцінюється величиною

. •' пх(п-1)/?хк + пхп +пхп

и кц п

Таблиця

Структурні та функціональні параметри моноканала.

Параметри Часткові рішення

Технічні гасоби КОД УАХ11 =ОРИ ЇРгоЗОО ІУТЮО ...

Програмні гасоби кп/1 тош. роіуСОМ ІРАТШО.ЧКЗ 1 отиз 1-2-3 |...

Технічні засоби АКД ОЕІІМА ЗЕС№ Н8575 |ОЕОМА ...

Технічні засоби коп УАХИ РОР11 РгоЗОО /Т100

ПІНІТ перед 8ЧІ „№Ж _ ВС16С НК43 ЗИЕ2А $N53 №Е4 ...

Програмні гасоби гёдтрккхи АХД Оесп^ УАХ Оести* кэх Оеспй Рго Заспсї 003 Э«пЫ 1Ш ...

вартості • - єеш- ЕЗЗЯУО- -овгах ...

Засоби взаємодії сегментів аероні на ^йаіЛРйс ОЕЯЕРАА ОЕКЕРЯА ОЕМРРІ ОЕЭРК | ...

У випадку п=5 (1^*1, Пц-І, п„ »1} кількість верігнтіа перебору досягає езлячнни 2а. У зв'язку з нзточнкто ветчин інтенсивності Одного потоку та потребами велиш часових витрат дпя етрішснкя точною рішенім задачі запропоновано нодифкацію пріїбгссного шггариту. Ефекпвкість сесорнстетя даного алгоритму показано при порівнянні з промислова» методикою на прикладі розрахунку тололопТ локальних |нформац!йш мереж для єе2ц!Яно-т«н!чноГ бази та тежічного унізерагтоту і схпвлз відповідно 12,1 % і 43,7%.

Моделі олткмізації структури моноканала і термінальної підсистеми за критерієм надійності, які описані у класі иодепай НЛП, зведено до класу моделей ЦЛП. Показано співпадання областей рішежя для моделей з нелінійною цільовою функцию та відповідно» лінійною цільово» функцією. Доведення такого сгтврдавдая базується на умові олтмальноегі задачі ЛП та необхідних і доо-татнЬт умов існування оптимального рішення задачі НЛП. Це дає мсокпмаість ви-ксрястосузата спрощені гвс»5и нзтамзггечного програмування. Задам* сп-

тимізації структури моноканала підвищеної продуктивності описується у класі моделей ЦЛП з бульовськими змінними.

Межа кількості цілочисельних змінних у ППП ЛП АСУ перевищується при значеннях п > 819, к» -5, Пі=5. Використання програмних засобів ППП ЛП АСУ, МікроПП в цьому випадку пов'язано зі значними витратами: час розв'язання да ної задачі на комп'ютері середньої продуктивності перевищує величину, яка дорівнює 30,79 хвил. Зменшення часу пошуку оптимального рішення задач даного класу забезпечується використанням алгоритму Балаша' що базується на ідеї скорочення області допустимих рішень завдяки “фільтруючого" обмеження. При п=10 час пошуку оптимального рішення зменшується у 4 рази.

Моделі оптимізації структури підсистеми з комутацією пакетів належать до класу моделей ЦНП. В основу розв’язання задачі оптимізації структури підсистеми з комутацією пакетів за критерієм вартості покладено побудову най-коротшого остова та гамільтонового контур а. Рішення, яке отримується у кожному із цих випадків, використовується як початкове для поліпшення характеристики “пропускна здатність - вартість". Шляхом статистичних випробувань даної модель визначено границю області рішень для вибору найбільш економічного способу організації зв’язку ВК. Аналогічний результат отриманий у роботах Нікітіна А.І. для мережі з комутацією каналів. Результати статистичних випробувань підтверджені лри розрахунку топології мережі з комутацією пакетів (МКП) для дослідної зони телекомунікаційної мережі Міносвіти, яка містить 3 вузли комутації,. Варіанти МКП, що представлені у вигляді найкоротшого остова і гамільтонового контура, отримані при різних значеннях інтенсивності інформаційного обміну даними між ВК. У кожному випадку варіанти зрівнювалися за величиною вартості з'єднання. Для варіанту, що представлений найкоротшим остовом, економія склала 11,1%, у другому випадку економія склала 46,4"/«.

Для моделей оптимізації структури підсистеми з комутацією пакетів за критеріями часу затримки і надійності показано скорочення облає>і допусіимих рішень до класу реіулярних ірафів. Справедливість''даного ствердження підтверджена статистичними випробуваннями, які проведено за умовою, що !.м:|П'іцм ін внешностей інформаційного обміну даними мік ВК не є симетрич ною. . .

Таким чином, отриманий новий спосіб розрахунку структури підсистеми з комутацією накеїів, якт забезпечує скорочення часу пошуку оптимального рішення за рахунок відсікання варіантів, які не належать до класу реіулярних графів.

Показано, що для моноканала кожний з частинних критеріїв моделі (1) -(2) апроксимується лінійною або увігнутою функцією, а область допустимих рішень уявляє випуклий компакт. В цих умовах відображення ф:У->Р множини ефективних рішень у множину Р значень критеріїв (паретова границя множини V) породжує неперервну просторову криву, яка може бути задана системою параметричних рівнянь. Для розв’язання системи параметричних рівнянь використовується кусково-лінійна апроксимація. Кусково-лінійна апроксимація множини Парето зводиться до послідовної оптимізацііз частинних критеріїв.

Таким чином, запропоновано новий алгоритм оптимйації структури моио-канала, який забезпечує, на відміну від відомих способів, Парето-оптимальні рішення.

Параметри математичних моделей оптимізації структури локальної мережі, які характеризують коефіцієнти використання станцій і терміналів і інтенсивності інформаційного обміну даними між ВК, змінюються. Отримані рекур-рентні співвідношення для діапазонів змінення коефіцієнтів використання станцій моноканала, в яких забезпечується стійкість проектного рішення. Рекуррентні співвідношення, які отримані для коефіцієнтів використання терміналів, забезпечують допустиму область проектного рішення. Шляхом дослідження математичних моделей оптимізації структури підсистеми з комутацією пакетів за критеріями часу затримки і надійності встановлено зв'язок інтенсивностей інформаційного обміну дпнмми між ВіСі ймопірностей безвідмовної роботи маршрутів.

співвідношення, яке вислоппюе зв'язок вказаних параметрів, має вигляд' {її,} -------------------------------------;-------

к к г-1 q-1

. X {;■>'>. | і ]'-1, ,к, 5-1. ,П1}

Запропоновані алгоритми реалізовані у вигляді програмної системи, яка призначена для експлуатації в середовищах МБ 008, Лїпсіо'лге. За допомогою програмної системи розв'язані практичні задачі синтезу структури локальної

інформаційної мережі для авіаційно-технічної бази, пакетної радіомережі, локальної мережі інформаційного центру, телекомунікаційної мережі Міносвіти. В результаті розв'язання цих задач був отриман економічним ефект.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

1. Сформульовано та формалізовано задачу синтезу структури локальної мережі, яка, на відміну від відомих постановок, забезпечує сумісність апаратних

і програмних засобів та показники якості сервісу 1- 4 рівнів ВВС/МОС.

2. Запропоновано метод дослідження ПТК, який заснований на викори-

станні морфологічного аналізу. Доцільно декомпозувати морфологічну множину варіантів у випадку, коли кількість- мои*ливих варіантів рішення має порядок не менш, ніж 3 (під порядком розуміється кількість параметрів ПТК, які залежать від технічних засобів кінцевих систем). Це забезпечує скорочення часу пошуку проектного рішення за рахунок відсікання меншої кількості варіантів несумісних апаратних і програмних засобів. . .

X. Розроблено процедуру розв'язання задач оптимізації структури моноканала і термінальної підсистеми за критерієм вартості з використанням модифікації приблизного алгоритму. Використання даної процедури забезпечило зменшення вартості проекту, що підтверджено при порівнянні з промисловою методикою.

4. Математичні моделі оптимізації структури моноканала і термінальної підсистеми за критерієм надійності зведено до класу моделей ЦЛП. Показано співпадання рішень для задач з нелінійною цільовою функцією та відповідною їй лінійною цільовою функцією. Це забезпечило можливість використання спрощених засобів математичного програмування.

5. Шляхом статистичних випробувань моделі оптимізації структури підсистеми з комутацією пакетів за критерієм вартості отримано границю обі гас іі рішень, яка визначає найбільш економічний спосіб організації зв'язігу ВК. Це за безгіечило можливість поширення аналогічного результату, що отриманим для мережі ^ комутаціьіо каналів. Запропонований новии спосіб розрахунку струкіури підсистеми з комутацією пакетів за критеріями часу затримки і наді йності, якии забезпечує зменшення часу пошуку оптимального рішення за рахунок відсікання варіантів, які не належать кі.асу регулярних графів.

6. Запропоновано алгоритм багатокритеріальної оптимізації структури моноканальної мереж, який заснований, на відміну від відомих способів, на побудові множини Парето. Цей алгоритм може бути використаний у випадку, коли частинні критерії становлять або апроксимуються нєсуворо увігнутими функціями, а область допустимих рішень є випуклою.

7. Отримані рекуррентні співвідношення для визначення діапазонів змінення коефіцієнтів використання станцій моноканала, в яких забезпечується стійкість проектного рішення. Рекуррентні співвідношення, які отримано для коефіцієнтів використання терміналів, забезпечують допустиму область проектного рішення. Для інтенсивностей інформаційного обміну даними між ВК отримано рекуррентні співвідношення, які забезпечують допустиму область проектного рішення та визначають зв’язок інтенсивностей інформаційного обміну з Ймовірностями безвідмовної роботи маршрутів між ВК.

Основні результати дисертації' опубліковані у наступних роботах.

1. Печурін М.К., Кондратова Л.П. Оцінка ефективності локальної обчислювальної мережі мікро-ЕОМ на етапі проектування // Тези допов.наук.-практ. конф. “Теорія і практика оцінки народно-господарської ефективності наук,-техн.прогресу", Новосибірськ,1986. - С.75.

2. Печурін М.К., Бандуренко В.О., Кондратова Л.П. Автоматизоване проектування структури технічного комплексу галузевої мережі обчислювальних центрів. - УСІМ. - 1986. - N 5. - С.8-12.

3. Печурін М.К., Кондратова П.П. Метод морфологічного аналізу проекту локальної обчислювальної мережі мікро-ЕОМ. - Механізація І автоматизація

м »гіл . ~ ідо ( . - 14 О. “ О . 14* (О .

4. Красиловець Л.В., Печурін М.К., Кондратова П.П., Драч М.Д., Захар'яще-ва Н.В. Метод розрахунку параметрів транспортної мережі пакетного радіозв'язку. - ЛОТ. - 1989. N 3. - С.48-51.

■з. Красиловець Н.6., Печурін М.К.. Драч М.Д.. Кондратова Я П. Синтез архі іекгури трансікіріної мережі з використанням імітаційного моделювання, - В кн.: Методологія побудови інтегрованих систем управління на основі мереж ЕОМ. -К., 1989. - С.34-39.

6. Печурін М.К., Драч М.Д., Кондратова Л.П. Проектування транспортної мі ре>и пакетного радіозв'язку для організації інформаційної системи регіональ го управління. - В кн.: Проблей» вживання обчислювальної техніки і автом; тизованих систем в управлінні комплексним соціально економічним розви ком регіонів, Донецьк, 4-8 вересня 1989 р. - Донецьк, 1989. - С.223-224.

7. Печурін М.К., Драч М.Д., Кондратова П.П. Автоматизоване проектування л кальної' мережі пакетного радіозв'язку. - Тези допов. конф. * Проблеми комплексної автоматизації гідрофізичних досліджень*, травень, 1939 р. - Севастс поль, 1989. - С.32.

В. Красилоаець Л.В., Печурін М.К., Кондратова Л.П., Драч М.Д. Структурна оптмізація радіомережі підвищеної продуктивності. - В кн.: Методи і прогр ми розв'язання оптюлЬаірних задач на графах І мережах'. - Новосибірськ, 1989. - С.96-97.

9. СамофаловК.Г., Печурін М.К., Драч М.Д., Кондратова Л.П. Система автоматизованого проектування пакетних радіомереж. Тези допов. 1-ї Міжнародної наук.-пракг.конф. "САПР СВТ-89", Ленінград, 17-21 квітня 1989 р. - Л. 1989.-С. 181-187.

10. Самофалоа К.Г., Печурін М.К., Драч М.Д., Кондрагева Л.П. інтерахтавн система проектування пакетних радіомереж • Тези догкш. конф. 'Діалог "Людина-ЕОМ*. Сведповськ, 4-9 вересня 1989 р. ; Свардловськ, 1989. - С.207 209.

11. Самофалов К.Г., Печурін М.К., Драч М.Д., Кондратова Л.П. Синтез структури мереж! наземних станцій системи управління повітряним рухом. В кн.: Методи синтезу і планування розвитку крупномасштабных систем. -5-і Всесоюзний семінар, Звенігород, 1990. Тези допов. - М., 1990. - С.134-135.

12. Драч МД, Кондратова Л.П., Красиловець П.В., Печурін М.К. Система аг томатизованого розрахунку параметрів транспортної мерезгі пакетного радіозв'язку. - УСІМ. -1990. - N 8. - С.48-52.

13. Печурін М.К., Драч М.Д., Кондратова il.il. Конфігуратор мережі ЕОМ з комутацією пакетів. -15 Всесоюзна шкопа-сомінар по обчислювальним мережам Тезидопов., ч.1. -М.-Л., 1990. - С.30-34.

14. Печурін М.К., Кондратова Л.П. Про один підхід до розв’язання задачі синтезу топології моноканалз. - У зб.: Вісн.Київ.політехн.ін-ту. Техн.кібернетика. 8ип.17. -1994. - С.86-88.

15. Печурін М.К., Кондратова Л П. Процедури прийняття рішень при проектуванні структури технічного комплексу абонентсько)' підмережі ГАСУ. - Деп. в УкрНДІНТІ 14.0S.1985 р., N 1307Ук-85Деп. - К,, 1985. - 10 с,

16. Кондратова Л.П. Моделі і методи оптимваії структури локальних обчислювальних»» ереж.-Деп. в УкрНДІНТІ 7.01.1986 р., N 178-Ук86. -Київ, 1986.- 17с.

17. Печурін М.К., Кондратова Л.П. Підвищення точності оцінки затрат на створення комплексу технічних засобів мережі телеобробки даних. - Деп. в УкрНДІНТІ4.02.1993 р., N 102-Ук93. - К., 1993. - 6 с.

18. Печурін М.К., Кондратова Л.П. Вживання конфігуратору для вибору програмно-технічного комплексу мережі пакетної комутації. - Деп. в УкрНДІНТІ 4.03.1993 p,N378-yK93.-K., 1993.-11 с.

19. Кондратова Л.П. Метод багатокритеріальної оптимізації структури монокана-льної мережі, - Деп. у ДНТБ України 1S.06.1995 р., N 1529-Ук95.-Київ, 1995. - 9с.

У роботах 1,3 автором запропоновано та розроблено двоетапний метод морфологічного аналізу структури локальної мережі специфікації Ethernet. У роботі

2 розроблені програмні засоби автоматизованої системи проектування технічного комплексу комп’ютерної мережі, які забезпечують управління засобами математичного і імітаційного моделювання. У роботах 4, 8 запропоновані методи розрахунку структури мережі з комутацією пакетів, які забезпечують отримання проектного рішення за критеріями продуктивності і надійності. У роботах 5,6,7,9,10,11,

12, 13, 18 запропоновано програмно-методичні засоби розробки проектних рішень щодо структури транспортної мережі, яка використовує комутацію пакетів. У роботі 14 запропоновано процедуру розрахунку структури моноканала, яка відрізняється використанням нелінійного програмування. У роботі 15 розроблено процедуру розрахунку термінальної мережі з урахуванням сумісності апаратних і програмних засобів. У роботі 16 проведений порівняльний аналіз математичних моделей І методів проектування комп’ютерних мереж, який дозволив виявити можливості ЇХ використання для проектування локальних мереж. У роботі 17 проведено експериментальна дослідження математичної моделі синтезу структури термінальної «ер:.«- з ре. .ультая якою виявлені пропозиції pro» Сіпиш течкії оцінки параметрів

мережі телеобробки. У роботі 19 обгрунтований та розглянутий метод, який забез печуе розв’язання багатокритеріальної задачі структурної оптимізації моноканзль ної мережі.

Кондратова Людмила Павловна.

Анализ и оптимизация структуры коммуникационной и терминальной подсисте* локальной компьютерной сети.

Работой является рукопись на соискание ученой степени кандидате технических наук по специальности 05.13.13 - Вычислительные машины, системы і сети. •

Защита состоится _________1987 г. в Национальном техническом

университете Украины “Киевский политехнический институт*.

г.Киев, 1997 г.

Целью диссертационной работы является создание и исследование комплекса иоде лей и методов синтеза структуры локальной сети, обеспечивающей совместимость аппаратных и программных средств и показателей качества сервиса уровней модели ВОС/МОС.

Защищаются следующие результаты:

- способы формирования альтернативных вариантов структуры локальной сети, основанные на использовании методов морфологического анализа;

- метод расчета структуры подсистемы коммутации пакетов по критериям времени задержхи и надежности, обеспечивающий сокращение области поиска решений;

- алгоритм многокритериальной оптимизации структуры локальной сети, осн ованный на аппроксимации множества Парето.

Kondrafova ljudmila Pavlovna. •

Analysis and optimization of local computer network’s communication and terminai subsystems structure.

This scientific work is a manuscript to submit one’s thesis for candidate’s sciences in speciality 05.13.13 - Computers, systems and networks.

National Technical University of Ukraine Kie/Polytechnical Institute“.

Kiev, 1997.

The aim of the thesis is to create and research the mathematical models and methods of local network structure designing which provide the software and hardware compatibility and characteristics of 1-4 OSI levels service quality. Following scientific results are defending: - the manners for forming of local network structure alternative variants with using the morfological analysis methods; - the calculation method of packet switching subsystem structure on delay and reliability criterias which provides a reduction of decision search area; - an algorihm of local network structure with many criterias is founded on Pareto multitude approximation.

Ключові слова: локальна мережа, комунікаційна підсистема, термінальна підсистема, морфологічний аналіз, математичне програмування, топологія, граф, валентність вузлів підсистеми з комутацією пакетів, регулярний граф.