автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Методы и модели оценивания производительности структурообразующих звеньев корпоративных сетей

На правах рукописи

Сергеев Владимир Григорьевич

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ ОЦЕНИВАНИЯ ПРОГОВОДИТЕЛЬНОСГИ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ЗВЕНЬЕВ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ

Специальность: 05.13.18. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2004 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Кутузов Олег Иванович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, старший научный сотрудник Кулибанов Владимир Николаевич

Доктор технических наук, профессор Сапожников Владимир Владимирович

Доктор технических наук, профессор Варжапетян Артемий Георгиевич

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук (СПИИРАН)

Защита состоится «23» апреля 2004 г. в «14» часов в ауд. 455 на заседании диссертационного совета D223.009.03 в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан марта 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета D223.009.03 доктор технических наук, профессор

Кулибанов Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Основой современного информационного обеспечения крупных объединений, корпораций становятся сетевые технологии. Предприятия, отделения, административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на значительных расстояниях друг от друга. Но решаемые ими задачи взаимосвязаны. Принцип сквозного управления требует объединения всех разрозненных программных и аппаратных ресурсов в единую систему. Корпоративная сеть становится важнейшим информационным ресурсом предприятия.

Собственные корпоративные системы большинства российских компаний являются надстройками готовых систем, спроектированных разработчиками других фирм (как правило, зарубежных). Мы обязаны ориентироваться на общемировой уровень и тенденции вхождения новых информационных технологий (ИТ) на рынок. Другими словами, доминирующим аспектом при создании корпоративной сети становится комплексирование информационной системы готовыми аппаратно-программными решениями.

На рынке ИТ имеется широкий спектр унифицированных аппаратно-программных средств, обеспечивающих реализацию стандартных функций и процедур, составляющих скелет и механизм функционирования информационных систем (ИС) управления. Однако «слепое» приобретение все новых и новых серверов, систем хранения, межсетевых устройств, локальных сетей для рабочих групп должно смениться обоснованным выбором интеллектуальных решений в области управления. Такие решения должны стать ключом к оптимизации и сокращению затрат на приобретение нового оборудования.

Таким образом, при построении корпоративной сети, а также на этапах настройки, доводки и модернизации сети комплексирование готовых аппаратных решений актуализирует разработку соответствующих методов и средств оценивания их характеристик требуемому качеству обслуживания при заданном либо прогнозируемом трафике.

Отечественные заказчики подходят к построению собственных сетевых инфраструктур с большой ответственностью, но проекты реализуются в сжатые сроки (рыночные отношения в стране сформированы не до конца, вложения обязаны окупаться быстро). Поэтому формирование требований и выбор принципиальных решений переносят на этап структурно-функционального анализа, который выполняется на базе математических моделей с привлечением компьютерных средств.

По вопросам моделирования сетей опубликовано большое число работ отечественных и зарубежных ученых. Значительное внимание уделяется разработке методов и средств, обеспечивающих повышение эффективности проведения машинных экспериментов с имитационными моделями систем. В этом смысле показательны работы, направленные на комбинирование анали-

тических и статистических методов

При системном проектировании сечей можно выделить три группы задач: связанных с синтезом топологической структуры сети; обусловленных реализацией технологии доставки информации по сети; управления потоками на сети.

Специфической особенностью создания корпоративных систем является стремление сохранить имеющийся ресурс, провести масштабирование и с помощью опорной сети объединить разрозненные локальные сети (ЛС) служб, рабочих групп, отдельных производств, офисов в единую интегрированную сеть. Все это в определенной степени предопределяет состав и геометрию корпоративной сети.

Создаваемую корпоративную сеть определяют три структурообразующих звена: - ЛС, обеспечивающие управление различными службами; опорная магистральная сеть, через которую реализуется взаимодействие между ЛС различных служб и подразделений корпорации; межсетевые устройства -коммутаторы, которые обеспечивают сопряжение локальных сетей с опорной сетью.

Математической базой методологии структурно - функционального анализа мультипроцессорных систем и сетей стали сети массового обслуживания - СеМО. Наиболее разработана теория экспоненциальных СеМО и ее широко применяют для исследования мультипроцессорных вычислительных систем (ВС) и сетей. Экспоненциальность, однако, довольно сильное ограничение. Поэтому для анализа СеМО используют и алгоритмические методы, реализуемые с помощью имитационные моделей.

При имитационном моделировании сетей возникают, прежде всего, две основные проблемы: одна обусловлена большой размерностью сети, другая связана с необходимостью оценки редких событий.

Проблема размерности обычно решается за счет декомпозиции сложной системы. Однако при декомпозиции сети важно сохранить сетевой аспект при анализе отдельных моделируемых частей. Не менее важно обеспечить однотипность моделей, их вложенность при агрегировании.

Анализ влияния редких событий становится особенно актуальным при оценивании связности и живучести сети, которые являются наряду с производительностью важнейшими функциональными характеристиками.

Широкий круг проблем, возникающих при проектировании корпоративных сетей, требует разработки специализированных модельных средств, применение которых позволяет осуществить обоснованный выбор варианта проекта, сократить сроки и помочь в обосновании стратегии дальнейшего развития и расширения корпоративной информационной системы.

Таким образом, совокупность задач по созданию корпоративных сетей и соответствующих методов и моделей для оценки ВВХ структурообразующих звеньев корпоративных сетей представляет собой важную научную проблему, имеющую большое значение для экономики страны. Выделенная проблематика определила актуальность основного направления работы.

Цель диссертационной работы состоит в теоретическом обосновании, разработке и исследовании методов, моделей и алгоритмов расчета оценок функциональных характеристик структурообразующих звеньев и создании на УШИ основе инженерной методики построения корпоративных сетей.

В соответствии с указанной целью в работе поставлены, обоснованы и решены следующие задачи:

1. Анализ сложившихся методов и средств построения корпоративных сетей и разработка концепции математического обеспечения аналитического и ускоренного статистического моделирования их структурообразующих звеньев;

2. Анализ аппарата экспоненциальных сетей массового обслуживания и разработка методов аналитического расчета оценок производительности ЛС и коммутаторов с общей разделяемой памятью;

3. Разработка способа формализации и классификации множества маршрутов матричного коммутатора и путей обмена информацией опорной сети, основанного на процедуре кластерного анализа и обеспечивающего снижение размерностей соответствующих имитационных моделей;

4. Разработка комплекса моделей, обеспечивающих расчет вероятностно-временных характеристик матричного коммутатора и опорной сети методом ускоренного статистического моделирования;

5. Создание аналитико-статистических методов расчета оценок вероятностно-временных характеристик матричного коммутатора и опорной сети корпоративных телекоммуникаций.

Объектом исследования являются корпоративные сети и их структурообразующие звенья: ЛВС, опорные сети и межсетевые устройства -коммутаторы.

Предметом исследования является применение аналитических и аналитико-статистических методов и имитационных моделей для структурно-функционального анализа проектных вариантов интегральных информационных систем управления.

Методы исследования. Решение сформулированной в диссертационной работе проблемы анализа вероятностно-временных характеристик (ВВХ) структурообразующих звеньев корпоративных сетей базируется на математических методах системного анализа и теорий вероятности, случайных процессов и математической статистики, сетей массового обслуживания; методов численного анализа, исследования операций и имитационного моделирования.

Научная новизна. В результате проведенного исследования осуществлено теоретическое обоснование и решение проблемы, имеющей важное хозяйственное значение - проблемы создания комплекса методов расчета ВВХ структурообразующих звеньев корпоративных сетей. Исследование выполнено на основе разработанных автором аналитических и аналитико-статистических методов и моделей, позволяющих эффективно (с меньшими затратами ресурсов ЭВМ) решать задачи структурно-функционального ана-

лиза проектных вариантов ИС управления посредством аналитических расчетов и машинной имитации.

Новые основные результаты, полученные в работе и выносимые на защиту:

1. Развитие теории аналитико-статистического моделирования, состоящее в:

- формализации декомпозиции сетевых структур на основе разработанного способа классификации множества маршрутов и путей обмена информацией в распределенных АСУ;

- в совместном использовании расслоенной выборки и взвешенного моделирования для оценивания структурной и функциональной надежности сети;

2. Комплекс моделей и алгоритмов, обеспечивающий расчет оценок дифференциальных и системных характеристик сети и ее звеньев и включающий концептуальные модели архитектуры «клиент-сервер» и модели технических средств коммутации, аналитическую модель для расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью, модель виртуального канала в качестве модели маршрута в матрице коммутации и модели пути в опорной сети, имитационную модель установления соединения (доставки вызова) на сети; алгоритм двухступенчатой декомпозиции двоичной матрицы коммутации (МК) типа «баньян» и опорной сети и ряд вспомогательных алгоритмов, обеспечивающих аналитико-статистическое моделирование;

3. Аналитические методы расчета оценок производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер» и коммутатора с общей разделяемой памятью, аналитико-статистичсскис методы расчета оценок производительно -сти и других функциональных характеристик матричного коммутатора и опорной сети;

4. Человеко-машинные методики построения межсетевых устройств - коммутаторов и ускоренного анализа характеристик сетей, основанные на декомпозиции сетей на классы маршрутов коммутации и путей обмена информацией.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в полученных расчетных выражениях, алгоритмах и методиках, реализующих оценивание функциональных характеристик структурообразующих звеньев корпоративной сети аналитическим методом и ускоренным методом имитации, что позволяет сократить машинное время и дает возможность исследования сетей большой размерности.

Разработанные в диссертации модели и методы аналитического и ускоренного статистического моделирования нашли практическое применение при разработке интегральных сетей и сетей с коммутацией пакетов. Перечисленный комплекс исследований и разработок выполнялся в 1990-2002 г.г. при непосредственном участии автора в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и научного руководителя.

Основные научные результаты диссертации используются в учебном процессе на кафедре (ах) при изучении дисциплин ("Моделирование систем", "Информационные сети" (для студентов специальности 22.02)).

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на Международной НТК "Транском-94" (Санкт-Петербург, 1994), ^й Международной конференции «Региональная информатика - 96» (Санкт-Петербург, 1996), Международной НТК "Транском-97" (Санкт-Петербург, 1997), 1998, 1999, 2001, Научно-методических конференциях НМК- 96, 98, 2000, 2002 (Санкт-Петербург, СПбГУВК, 1999,2000,2001,2002).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 46 печатных работах, в том числе 4 монографиях, 9 брошюрах, более чем в 30 научных статьях, в том числе 9 статьях в изданиях по перечню ВАК, материалах докладов на международных и всероссийских конференциях; значительная часть результатов работы отражена в 5 отчетах по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы (всего 169 источников). Общий объем работы - 346 машинописных страниц сквозной нумерации, в том числе 106 рисунков и графиков, 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы разработки моделей и методов оценивания производительности и других функциональных характеристик структурообразующих звеньев корпоративной сети, определены цель и задачи исследования, сформулированы основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ принципов построения корпоративных сетей» проведен анализ принципов построения телекоммуникационных сетей как подсистем распределенных автоматизированных систем обработки информации и управления и современных подходов к интеграции разнородных сетей.

На примере Северо-Западного речного пароходства, достаточно типичном для российских предприятий, показано, что реорганизация пароходства в акционерное общество потребовала новых децентрализованных методов руководства, сочетающих финансовую самостоятельность и оперативную активность подразделений с центром общего стратегического финансового и технологического регулирования.

Показано, что структуру современных корпоративных распределенных автоматизированных систем (КРАС) определяет принцип сквозного управления, основой которого являются горизонтальные и вертикальные информационные связи, обеспечивающие полный контроль над информационной структурой предприятия. Ядром КРАС, обеспечивающей взаимодействие

вертикального и горизонтального слоев ИС, распределенного хранения данных являются телекоммуникационные сети.

Установлено, что характерной особенностью развития распределенных автоматизированных систем обработки информации и управления является сочетание сегментации локальных вычислительных сетей (ЛВС) и объединения разнородных сетей в единую корпоративную интерсеть.

Рассмотрены типы межсетевых устройств, и показано доминирующее применение коммутаторов на втором и третьем уровнях ЭМ ВОС для сопряжения разнородных и сегментации локальных сетей.

Установлено, что особенностью создания корпоративных сетей является стремление сохранить имеющийся ресурс, провести масштабирование и с помощью опорной сети объединить разрозненные ЛС служб, рабочих групп, отдельных производств, офисов в единую интегрированную сеть. Все это в определенной степени предопределяет состав и геометрию корпоративной сети.

В создаваемой корпоративной сети выделено три структурообразующих звена: локальные сети, обеспечивающие управление различными службами; опорная (базовая) сеть, через которую реализуется взаимодействие между ЛС различных служб и подразделений корпорации; межсетевые устройства -коммутаторы, которые обеспечивают сопряжение ЛС с опорной сетью.

Показано, что при структурном проектировании корпоративной сети, на этапах настройки, доводки и модернизации сети комплексирование готовых аппаратных решений требует соответствующих методов и средств (моделей, расчетных методик) оценивания их характеристик на предмет соответствия требуемому качеству обслуживания при заданном либо прогнозируемом трафике.

Определены показатели качества структурообразующих подсистем корпоративной сети (ЛС, коммутаторов, опорной сети): производительность среднее время задержки пакетов вероятность блокировки

принимаемых пакетов . Проведен краткий анализ методов моделирования телекоммуникационных сетей и их элементов. Сформулирована задача создания практически реализуемых моделей, метода и методики оценивания характеристик вариантов корпоративной сети.

Математической базой методологии исследования информационных сетей (ИС) стали сети массового обслуживания - СеМО. Модели СеМО допускают как аналитические, так и имитационные методы анализа. При разработке концепции моделирования перспективен подход, который синтезирует аналитический и имитационный методы.

Как опорная сеть, так и коммутаторы на основе двоичных матричных схем типа «Баньян» могут отличаться большой размерностью. Поэтому для оценивания их характеристик предлагается использовать аналитико-статистический метод в сочетании с имитационным моделированием.

При построении полной (топологически подобной) имитационной модели сети с целью оценки ее ВВХ возникает задача снижения размерности модели. Для снижения размерности применяется декомпозиция модели сети.

Ceть декомпозируется на подмножества путей обмена информацией (ПОИ). В каждое подмножество входят пути, близкие по условиям транспортировки пакетов. При этом представителем каждого кластера и объектом имитации является путь - виртуальный канал, представляющий собой некоторый маршрут в сети, состоящий из последовательности узлов коммутации и каналов связи от узла-источника до узла-адресата. Одна и та же модель виртуального канала для представления разных кластеров отличается только параметрами.

Для имитации взаимодействия с другими направлениями обмена информацией, то есть учета влияния потоков, циркулирующих по сети и являющихся транзитными в выделенном виртуальном канале, строится вероятностный эквивалент не рассматриваемой в модели виртуального канала части сети в виде генератора транзитных (фоновых) потоков. Имитируемый объект оказывается существенно меньшей размерности, и, соответственно, уменьшится время, необходимое для воспроизведения процесса его функционирования.

Как теоретическую основу данного подхода можно рассматривать метод расслоенной выборки, предлагая в качестве совокупности факторных признаков все множество путей обмена информацией сети. Это возможно, поскольку передача информации по отдельным направлениям обмена или маршрутам происходит с некоторым дискретным распределением вероятностей использования маршрутов. Кластеризация сети в сочетании с моделью виртуального канала, обеспечивая применение метода расслоенной выборки к моделированию сети, позволяет существенно ускорить процесс имитации.

При многократных повторах численного эксперимента с имитационной моделью сети весьма существенная доля машинного времени тратится на формирование реализаций случайного вектора, задающего состояния элементов системы. Применение равномерного взвешенного моделирования позволяет упростить и ускорить получение реализаций случайных объектов.

Метод расслоенной выборки и метод равномерного взвешенного моделирования, совместно используемые при оценке структурной и функциональной надежности сети в сочетании с имитационной моделью виртуального канала обеспечивают структурно - функциональный анализ проектных вариантов при структурном синтезе сети.

Реализация технологии взаимодействия получила свое оформление в виде системы протоколов обмена информацией. Имитационная модель виртуального канала является тем средством, которое может использоваться при параметризации протокола и проверке протокольных механизмов управления передачей.

На уровне транспортной сети решение задачи управления взаимодействием во многом связано с разработкой эффективных процедур управления маршрутизацией. Таблицы маршрутизации, являются результатом статического решения плана распределения нагрузки. Эффективность таблиц маршрута-

зации должна быть оценена на соответствие системным требованиям с учетом динамики нагрузки и снятия ряда других ограничений, при которых они рассчитывались.

Чтобы выполнить такое оценивание, необходимо построить и использовать модель процесса установления соединения. В качестве составной части такой модели, воспроизводящей процесс доставки вызова по сети до адресата, является модель виртуального канала.

Для оценивания производительности ЛС и характеристик коммутатора с общей разделяемой памятью планируется использовать аппарат экспоненциальных СеМО: разомкнутых (для ЛС) и замкнутых (для коммутаторов). Аппарат экспоненциальных СеМО достаточно прост, надежен, и представляется целесообразным показать его эффективность при оценивании производительности таких достаточно сложных устройств как коммутаторы и ЛС.

Таким образом, структурные аспекты проектируемой сети отражают модели, обеспечивающие декомпозицию сети, оценку связности и установления соединения.

Имитационная модель виртуального канала является базовым элементом, обеспечивающим единообразие модельного обеспечения структурно- функционального анализа проектных вариантов сети. Имитационная модель виртуального канала должна "трансформироваться", чтобы отвечать требованиям к адекватности отображаемых процессов в соответствии с решаемой задачей.

Аппарат экспоненциальных СеМО позволяет получить оценивание производительности и времен задержки в аналитическом виде.

Во второй главе «Аналитический расчет производительности архитектуры клиент-сервер» рассмотрены особенности архитектуры «клиент-сервер». Выявлено, что при построении информационных систем рабочих групп двух-звенная архитектура «клиент-сервер» является одной из самых распространенных. Практически в трехзвенной архитектуре имеем два спаренных звена «клиент-сервер». Значительным преимуществом клиент-серверной архитектуры является ее масштабируемость и способность к развитию.

Выполнен анализ разомкнутых экспоненциальных СеМО, которые использованы в качестве математического аппарата для расчета производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер»

Построена концептуальная модель локальной сети с архитектурой «клиент-сервер», отличающаяся тем, что моноканал представлен эквивалентом в виде дуплексного канала передачи данных с концентратором на входе. Такой эквивалент позволяет учесть при расчете производительности сети влияние коллизий при доступе в моноканал.

Разработана схема расчета производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер» с использованием математического аппарата разомкнутых экспоненциальных СеМО. Расчет отличается наглядностью и в рамках предложенной концептуальной модели сети выполнен впервые.

Схема обработки запросов на сервере в двухзвенной архитектуре представлена следующим образом. Суммарный от многих клиентов случайный по-

ток запросов поступает на вход сервера. В системном блоке компьютера-сервера (процессор - оперативная память ПР-ОП) по поступившему запросу идентифицируется приложение, после чего следует обращение к внешнему запоминающему устройству ВЗУ 1 за соответствующей программой, которая считывается в системный блок и начинает выполняться. В процессе выполнения приложения осуществляются прерывания программы приложения и обращения за данными, которые хранятся на ВЗУ 2. За это время процессор может начать обработку другого приложения, ранее прерванного, либо вновь поступившего запроса. Это обуславливает наличие очереди на входе системного блока компьютера-сервера. Аналогичные очереди могут возникать и на входе каждого ВЗУ.

Для взаимодействия (обмена сообщениями) рабочих станций локальной сети (клиентов) с сервером используется среда передачи данных - моноканал. В общем случае для каждого пользователя моноканала возможно ожидание доступа. Время ожидания - случайная величина. Эта сторона взаимодействия рабочих станций и сервера с моноканалом отображена подключением рабочих станций через концентратор к дуплексному каналу связи с сервером.

На основании изложенного задача расчета требуемой производительности ЛС формализована следующим образом.

Базовые технологии Ethernet и Token Ring с двухзвенной архитектурой «клиент-сервер», которые лежат в основе других технологий (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI) в рамках поставленной задачи сведены к следующей схеме (рис.2.1).

На схеме: Т - терминалы (компьютеры-клиенты); К - концентратор; АПД - аппаратура передачи данных (модем, сетевой адаптер); КС - канал связи; ВЗУ - внешнее запоминающее устройство; сервер - системный блок (процессор - оперативная память).

Задача заключается в обоснованном выборе АПД (модема либо сетевого адаптера) и системного блока сервера из соответствующих унифицированных рядов для комплексирования системы телеобработки заданий, реализуемой в виде локальной сети. Емкости дисковых ВЗУ считаются заданными.

Комплексирование требуется осуществить так, чтобы система обеспечила получение ответа на запрос за время, среднее значение которого не превышало бы заданного значения. Естественным ограничением по умолчанию является обеспечение наименьшей стоимости реализации системы.

Схема расчета производительности ЛС с архитектурой «клиент-сервер» включает:

- задание исходных данных: суммарный поток требований (запросов), поступающих от терминалов через концентратор на вход АПД - пуассонов-ский с интенсивностью 1вх; объем запроса - Вз [байт]; объем результата решения - Вр [байт]; скорость АПД У)", ] = быстродействие процессора

I = 1,...,I [операций/с]; интенсивность обслуживания: на В3У1 - [1/с], на ВЗУ2 - Цг [1/с]; структура центрального вычислительного комплекса (ЦВК), включающего сервер, ВЗУ-1 и ВЗУ-2; характеристики решаемых задач:

- Трудоемкость алгоритма (число машинных операций).....рк, к= 1,... К;

- Число обращений за данными.....................................Бк,к=1,... К;

- Вероятность прохождения к-го алгоритма......................Рк,к = 1,... К;

Допустимое время получения ответа

- требование к решению: выбрать процессор из ряда I = 1,..., I и АПД из ряда так, чтобы время получения ответа с решением

удовлетворяло условию

Хотви'° < Тдап (2.1)

- решение. Время получения ответа складывается из времени задержки задания/ответа с решением на концентраторе, времен передачи задания и ответа и времени, затрачиваемом на решение задания на ЦВК:

Тотв&У = Тзпрд® + Трпрд® + Тцвк® + Xк®

j - номинал скорости передачи АПД [дв.зн/с], 1 - номинал быстродействия Пр-ОП [операций/с]. Поскольку АПД обеспечивает дуплексный канал, то

ХзпрдФ-_^1, Трпрд0) =

У) УI

Работа концентратора формализована экспоненциальной одноканаль-ной однородной СМО. Среднее время обслуживания для такой СМО определяется средним временем занятости АПД и, соответственно, среднее время

задержки на кон: г -п I ожидания в оче-

реди: ПФ ,Тк-1и-Тк . К+Вр)х8]Чх

1-1Вх'Тк 4у2. - (Вв+Вр)х8-1ВХ

Для формализации расчета сервера используется схема стационарной экспоненциальной разомкнутой СеМО (рис.2.2).

Среднее время пребывания заявки в СеМО рассчитывается по формуле

S1 - отображает ПР-ОП; S2 - отображает ВЗУ1; S3 - отображает ВЗУ2 Рис. 2.2. Модель системы DBS в виде СеМО

Последовательность расчета оценки Тцвк включает три этапа: нахождение интенсивностей Х1.Х2,ХЗ; определение времени пребывания Тпр заявки в каждой СМО; подстановку найденных составляющих в выражение (2.2)

1. Нахождение интенсивностей Х1.Х2, ХЗ осуществляется на основе уравнений баланса сети с учетом свойств слияния и разветвления потоков. Слияние и разветвление задается матрицей вероятностей переходов. Значения переходных вероятностей определяются, исходя из характеристик решаемых задач. В результате решения системы уравнений баланса получаем выражения для расчета значений парциальных интенсивностей для каждой СМО сети рис. 2.2: _ _

XI = Ibx-(D+2); X2 = IRJC-D; A3 = 1вх,

где D = ^ £Pi Di - усредненное по всем задачам (запросам) число обращений за

данными к ВЗУ 2.

2. Времена пребывания Тп') заявок в СМО S2 и S3 определяются по формуле для экспоненциальной СМО (интенсивности обслуживания на ВЗУ 1 и ВЗУ2 заданы - цг и цз). Сложнее обстоит дело при определении времени пребывания заявки в S1. По условию на вход СМО S1 (ПР-ОП) поступает случайный суммарный поток заданий. Каждая задача, инициируемая тем или иным заданием, в общем случае может решаться с прерываниями. Следовательно, каждая задача порождает в среднем • (D + 2) требований, и, соответственно, время обслуживания отдельного обращения к S1 (при быстродействии процессора wi, i =1 ,.,.J.)

где - средняя трудоемкость решения задачи.

В итоге, времена пребывания отдельного обращения (требования) в соответствующих СМО определяются в следующем виде

цвзу1(1-р2) ц2-*2' цвзу2(1-рЗ) цЗ-ХЗ

Таким образом, определены времена пребывания отдельных требований Т1пр, Т2пр, ТЗпр и интенсивностей Х1,Х2,ХЗ в соответствующих СМО. Подставляя выражения этих величин в (2.2), определяем среднее время решения задачи на сервере _

_ Q

(0 ^ (D+2)Wí - i i Тцюг ' = (D + 2)X-i--+ Dx-+-

(D+2)W/

Общее время ответа складывается из времен передачи запроса и решения, задержки на концентраторе и времени получения решения на ЦВК:

Тотв(;,1) = —(Вз + Вр)+ Тцвк^+т[ Vj к

Это общее время получения ответа на запрос должно удовлетворять условию (2.1). Соответственно, производительность системы, как среднее

число получаемых решений на запросы r единицу времени, равна

^ = (2-3)

Tome

Характеристики (2.3) или (2.1) задают допустимый вариант комплекси-рования концентратора, аппаратуры передачи данных и системного блока.

Показана трансформация концептуальной модели и схемы расчета двухзвенной архитектуры «клиент-сервера» к трехзвенной архитектуре и к архитектуре «файл - сервер».

Проанализированы возможные средства автоматизированного тестирования расчетного варианта, как необходимого атрибута жизненного цикла информационной системы. Показана перспективность распределенной системы автоматизированного тестирования серверов приложений.

В третьей главе «Концептуальная модель и постановка задачи расчета характеристик коммутаторов» представлен материал, связанный с построением концептуальных моделей коммутаторов с общей разделяемой памятью (ОРП) и с двоичной коммутационной системой (КС) матричного типа. Описаны допущения при построении концептуальных моделей, модели техниче-

ских средств коммутации, алгоритмы коммутации, алгоритм построения связей между коммутационными элементами (КЭ) в двоичной матрице коммутации (МК). Сформулирована математическая постановка задачи оценивания характеристик коммутатора.

В работе исследованы две модели коммутаторов, получившие на практике наибольшее распространение - коммутаторы с общей разделяемой памятью (ОРП) и двоичные матричные коммутаторы (МК). Различие в моделях заключается в алгоритмах транспортировки пакетов между входящими и исходящими портами коммутаторов.

Концептуальная модель коммутатора включает в себя описание структуры и алгоритмов функционирования коммутатора. Основу аппаратной pea-лизации коммутаторов составляет многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК). В структуре МВК коммутатора с ОРП выделены канальные модули (КМ), секции (СОП) общего поля памяти (ОПП) и коммутационная матрица, связывающая между собой КМ через секции ОПП.

КМ предназначен для накапливания блоков информации по каждому каналу и записывания выделенных из них пакетов в буфера ОПП, а также выборки пакетов из буферов ОПП и пересылки их в буферную память (БП) КМ с последующей передачей в исходящие каналы связи.

Показано, что при построении КМ использование варианта пословного обмена с ОПП допускает более высокую скорость передачи/приема по сравнению с вариантом поблочного обмена.

Показано, что динамическое распределение буферов ОПП можно организовать с использованием так называемых кольцевых очередей, которые представляют собой связные списки. Использование связных списков решает проблему менеджера. Совокупность значений кольцевых очередей, закрепленных за КМ портов, позволяет иметь текущее значение занятости буферного пула ОПП.

Процесс коммутации через ОПП протекает следующим образом. Из принятого ИК в ¡-м KM выделяется пакет. Этот пакет переписывается в ОПП в ту СОП, за которой закреплена КО для ]-го канала передачи (канал ПРД), по которому должен быть передан 1-й пакет дальше. В ОПП содержится конечное число буферов, распределяемых динамически по СОП. Общее количество СОП М . Это распределение зависит от асиммет-рнн трафика. Трафик задается матрицей вероятностей перехода пакетов из

1-го КМ в ]—й КМ, ). Приписывание исходящих каналов ПРД

к СОП может быть произвольным и определяется структурой трафика.

Время записи/считывание в (из) ОПП равно = '[Т*"0"' где \ь\-

средняя длина пакета в словах, перемещаемых между КМ и ОПП. Суммарное

время ожидания, связанное с коммутацией через ОПП, включает две состав-

сои игл ляющие Тож> Хож-

В структуре МВК коммутатора магричного типа выделены аналогичные канальные модули (КМ), и двоичная матрица коммутации (МК), связывающая КМ между собой.

МК представляет собой регулярную решетку, составленную из однотипных двоичных КЭ. Каждый КЭ имеет по два входа и по два выхода и может находится в одном из двух состояний: 1) передача протокольного блока (ПБ) с верхнего (нижнего) входа КЭ на верхний (нижний) выход КЭ (а) -«транзит»; 2) передача ПБ с верхнего (нижнего) входа КЭ на нижний (верхний) выход КЭ (б) - «кросс».

В случае, когда на вход КЭ одновременно поступают два ПБ, которые должны быть переданы на один и тот же выход КЭ, возникает конфликт ПБ-в с возможностью потери одного или обоих ПБ. Чтобы устранить такие конфликты, на входе или выходе КЭ ставят БЗУ, в котором один из двух «конфликтующих» ПБ задерживается на время передачи другого ПБ, которому дан по тем или иным причинам приоритет.

Для реализации непосредственно самой двоичной МК в работе рассмотрены следующие альтернативные решения:

1) «чистый» Баньян (без БЗУ в КЭ);

2) Баньян с БЗУ на входе КЭ;

3) Баньян с БЗУ на выходе (выходах) КЭ;

Для оценивания вероятностно временных характеристик (ВВХ) введены временные соотношения, характеризующие работу МК. В общем случае, время, затрачиваемое на установление соединения между входящим и исходящим портами, является случайной величиной. Случайность обусловлена возможными коллизиями, что приводит к одной или нескольким попыткам установки соединения между портами.

В работе предложены алгоритм коммутации через МК типа «чистый» Баньян и алгоритм построения связей между КЭ в двоичной МК.

В алгоритме коммутации учтены особенности установления сквозного соединения между входящим и исходящим портами с учетом возможных коллизий в КЭ. Поступление ПБ на вход КМ рассматривается в двух режимах: датаграммном и виртуального канала.

Алгоритм построения связей между КЭ выполнен с использованием аналитической формы описания связности между КЭ. Алгоритм позволяет автоматизировать процесс построения двоичной МК типа Баньян.

Для решения задачи оценивания соответствия той или иной модификации коммутатора предъявляемым к нему показателям качества формализована функциональная связь между внешними характеристиками коммутатора и его внутренними и внешними параметрами.

К внешним отнесены параметры, которые отражают информационные и алгоритмические свойства сети и являются исходными данными при решении задачи. В качестве множества внешних параметров 0 определены:

- длины информационных кадров (ИК), принятых в интерсети;

- процентное соотношение всех типов пакетов, принятых в интерсети;

- весовые коэффициенты всех типов пактов между входящими и исходящими каналами;

- интенсивности поступления ИК на входы сетевого устройства;

- коэффициенты загрузки входящих каналов.

Внешние параметры задают нагрузку, поступающую в коммутатор. Множество внутренних параметров 77 специфично для каждого типа коммутаторов. Соответствуют одинаковым элементам МВК параметры:

- число портов коммутатора — 8;

- быстродействие портовых процессоров, определяющее время цикла обращения к памяти для записи и чтения одного слова - -^соп ;

- длина слова при обмене КПД с памятью - £ ;

- маршрутная таблица р = р.. I ¡ = ПТ"

В качестве специфических для матричного коммутатора дополнительно задаются число входов МК - N и число каскадов МК - п=1о£Ы; для коммутатора с ОРП: емкость общего буферного пула коммутатора \Уьп \ число

очередей , организуемых в ОПП, ; число СОП, на которое

может быть разбит буферный пул - М, матрицу распределения исходящих каналов по СОП , ,

В общем виде задача оценивания характеристик коммутатора сформулирована следующим образом.

При заданных значениях внешних параметров 0 и внутренних П построить математическую модель, обеспечивающую анализ характеристик варианта коммутатора, с тем, чтобы оценить выполнение следующих условий:

' - - <зл,

Л(9,П)>^ 1у5р5

'5=1

где - производительность коммутатора - скорость

(3.2)

и коэффициент использования (загрузки) в - го канала связи, 8=1, N;

где - среднее время задержки пакетов в коммутаторе;

- допустимое среднее время задержки пакета в коммутаторе.

Э,П)<Р*. (3.3)

где - вероятность блокировки пакетов в коммутаторе по причине

отсутствия свободных буферов в БЗУ; д - допустимая вероятность блокировки пакета в коммутаторе из-за отсут-

Р6(б>

Рб

ствия свободной памяти БЗУ.

Условие (3.3) предложено учитывать следующим образом: исходя из заданного значения pg рассчитывать необходимый объем БЗУ. Выполнение

условий (3.1) (3.3) обеспечивает требуемые внешние (сетевые) характеристики.

Показано, что для аналитического расчета средних значений характеристик коммутатора с ОРП может быть использована рекуррентная численная процедура расчета замкнутых сетей массового обслуживания, которая обладает меньшей вычислительной сложностью по сравнению с традиционным вычислением нормировочных констант.

Для оценивания ВВХ двоичной КС предложена концепция ускоренного статистического моделирования, в основу которой положена декомпозиция двоичной коммутационной матрицы, способствующая сокращению размерности имитационной модели.

В четвертой главе «Аналитический расчет характеристик коммутатора с общей разделяемой памятью» построена аналитическая модель расчета производительности коммутатора и среднего времени задержки пакета в нем, предложена модель вероятности расчета буферного пула ОПП, исходя из допустимой вероятности блокировки входящего трафика.

Построен алгоритм последовательного распределения исходящих каналов по секциям оперативной памяти.

Построена процедура и разработан комплекс программ параметрической настройки коммутатора, обеспечивающие оценивание необходимых показателей качества межсетевого устройства.

В коммутаторе в реальном масштабе времени выполняется

процессов, реализующих прием затрачивае-

мое время ТРем , i=l,S , коммутацию через ОПП (М), включающую время

записи (считывания) пакета в (из) секции

и передачу

пакетов по исходящему каналу

Время задержки и производительность коммутатора определяются через среднее время пребывания заявки в системе ЗСеМО. Все составляющие определены с использованием двухфазной модели с конечным числом источников, являющейся частным случаем замкнутой СеМО.

Для расчета производительности коммутатора и времени за-

держки в нем используется рекуррентная процедура вычисления средних.

При этом вычислении ведутся до тех пор, пока не станут выполняться неравенства

(4.1)

где У^р^ - скорость передачи / приема и коэффициент заполнения 8-го канала, соответственно, либо пока система не войдет в состояние насыщения: где0,9<8< 1 определяет численное значение насыщения.

Процедура параметрической настройки коммутатора построена на основе многократного вычисления показателей качества при целенаправленном изменении множества внуфенних параметров Последовательность выполнения алгоритма параметрической настройки может быть пояснена выполнением следующих шагов:

4.

если нет, то переход на п. 7;

5. д ; если нет, то переход на п. 7;

6. выход «Вывод значений внутренних параметров коммутатора»;

7. < ,если нет, то переход на п. 9;

8. У=У+1; то переход на п. 1;

10. М=М+1; переход на п. 3;

11. ¿>4; если нет, то переход на п. 13;

12. , переход на п.2;

13. , если нет, то «Заданные показатели качества либо недостижимы»; Выход.

14. Т'соп - Тсоп , переход к п.2;

Рассмахривая ОПП как экспоненциальную СМО, в работе получено выражение требуемой емкости буферного пула N в зависимости от допускаемой вероятности блокировок Р(]ЧГ):

№

1п

Р{Н) ) 1

(4.2)

Ропп Ропп _

где [х]- ближайшее целое не меньшее х Анализ зависимости (4.2 ) показывает, что существенное различие в требуемой емкости буферного пула начинает проявляться при р > 0,5 и тем существеннее, чем выше загрузка ОПП. Кроме того, при относительно небольшой загрузке отдельных СОП

(p m < 0,5 ) допускается за1рузка 0ПП значительно выше значен и*й= 0 , 5 и тем значительнее, чем на большее число секций разбивается ОПП. Сопоставление с результатами, полученными на основе имитационного моделирования с использованием элементов теории максимальных статистик, подтверждает известный факт, что расчет экспоненциальных СМО задает верхние границы оценок. Различие особенно значительно при сопоставлении СМОМ|^1.

Алгоритм последовательного распределения исходящих каналов по секциям ОПП включает следующие шаги.

Для всех j = 1,S вычисляем значения = и полученные значения

интенсивностей Xj располагаем в^порядке их убывания

Поскольку М < S , располагаем первые по М СОП так, чтобы в каждой секции располагалось по одному потоку запросов. Вычисляем для

где индекс (1) обозначает номер шага, на котором

получена матрица PjmH Dmq. На втором шаге М+1 интенсивность распределяем в ту СОП, для которой Dmq = min и так далее, на k-м шаге распределяем М+К-1 интенсивность, k=l",S-M+l в ту СОП, для которой Dmq = min

Таким образом, за S - М +1 шагов будет сформирована матрица Pjm, значения которой

Применение данного алгоритма оправдано по сравнению с методом прямого перебора. Алгоритм обеспечивает рациональное распределение, особенно когда число каналов в коммутаторе значительно, например, уже при S > 8 прямой перебор включает просмотр 56 и более вариантов.

Определены шаги методики построения межсетевого устройства -коммутатора с общей разделяемой памятью. Ряд шагов, таких как выбор типа вычислительного средства, слабо поддающихся формальному описанию, выполняется непосредственно разработчиком. Другие шаги, в частности процедура параметрической настройки, выполняются ЭВМ.

Предлагаемая методика является человеко-машинной: ЭВМ выполняет процедуры расчета, а человек принимает решения в выборе вычислительных средств, в способе их комплексирования, в повторении процедуры настройки.

Результаты численных экспериментов с имитационной моделью коммутатора показывают хорошую сходимость измеренного времени задержки с оценками, полученными в результате выполнения процедуры параметрической настройки.

Глава 5 «Статистическое моделирование и расчет двоичных матричных коммутаторов» включает три этапа решения поставленной задачи.

На первом этапе выполняется декомпозиция МК на подмножества маршрутов, близких по условиям коммутации.

На втором этапе обосновывается и строится модель маршрута коммутации в виде модели виртуального канала (ВК), как эквивалента полной матрицы.

На третьем этапе строятся имитационные модели КС с модификациями полной топологически подобной МК и эквивалентом МК в виде ВК для выделенного варианта КС с тем, чтобы оценить точность замены полной модели МК моделью ВК.

В случае достаточной близости сопоставляемых результатов модель ВК можно рекомендовать для ускоренного анализа ВВХ матричных коммутаторов типа «баньян».

Декомпозиция матрицы коммутации на классы (подмножества) маршрутов коммутации выполняется с тем, чтобы исследовать искомые характеристики в отношении классов коммутации. В качестве представителей различных кластеров КС выбран маршрут между парой вход/выход. В каждое подмножество входят маршруты, близкие по условиям транспортировки пакетов через поле коммутации. Моделью маршрута и объектом имитации может служить модель ВК, представляющая собой некоторую цепочку, состоящую из последовательности КЭ и каналов передачи (промежуточных шнуров), которыми соединяются только соседние каскады КС-Б от порта-источника до порта-адресата. Одна и та же модель ВК для представления разных кластеров отличается только параметрами.

Для имитации взаимодействия с потоками других маршрутов, частично перекрывающимися с выделенным, строится вероятностный эквивалент не рассматриваемой в модели ВК части КС в виде генератора фоновых (названных транзитными) потоков.

Такой подход дает выигрыш в том смысле, что имитируемый объект будет существенно меньшей размерности. Теоретической основой данного подхода можно рассматривать метод расслоенной выборки, предлагая в качестве совокупности факторных признаков все множество маршрутов, поскольку передача пакетов по отдельным маршрутам происходит с некоторым дискретным распределением вероятностей использования маршрутов, а также функциями распределения поступления сообщений в коммутируемые сети.

Кластеризацию маршрутов можно выполнить по признакам, характеризующим условия передачи ПБ по маршрутам. Поскольку все маршруты в МК имеют одинаковую длину, равную числу каскадов то факторным

признаком выступает нагрузка, приходящаяся на КЭ, составляющие рассматриваемый маршрут.

Для разбиения множества маршрутов коммутации на классы предлагается алгоритм двухступенчатой декомпозиции МК.

На первой ступени проводится ранжирование КЭ: КЭ будет обладать большим рангом, если на него приходится большая нагрузка. Ранжирование

КЭ проводится следующим образом. Нагрузка, приходящаяся на КЭ, является факторным признаком. Маршрут коммутации состоит из последовательности КЭ, и каждый КЭ вносит свое влияние на исследуемую характеристику, например, на время доставки пакета из порта-источника в исходящий порт. Пусть Т;=ф (р,) выражает зависимость составляющей результативного

признака (СРП) от фактора р1 (нагрузки 1-го КЭ). Тогда, задав значение Ь,

как допустимое различие значений составляющих результативного признака (СРП) в процентах либо долях, элементам 1 и ] присваивается одинаковый ранг при выполнении условия

Таким образом, имеем конечное множество объектов, каждый из которых характеризуется фиксированным набором признаков Ъ~ (^^»—»г^) , компоненты которого имеют значения рангов элементов,

составляющихмаршрут.

Группирование маршрутов в непустые непересекающиеся подмножества осуществляется по критерию близости объектов. Мера близости представляет собой функцию, ставящую в соответствие каждой парс объектов некоторое число Б у , характеризующее степень сходства между объектами:

[О,

S'y> 1

SV-\l-S'ij, S'y* 1,

Здесь S'y - расстояние между точками П \ и 7С j , определяемое в виде

(5.1)

s'r

Ejzj-zW)

где Ь - величина, характеризующая степень различия элементов, обладающих одинаковым рангом; величина ^р) — выражает различие по к-у признаку объектов

Для того, чтобы установить, когда достигается желательное разбиение, вводится критерий оптимальности. В качестве критерия оптимальности выбрана сумма связей за вычетом некоторого порогового значения а , характеризующего существенность связей:

Оптимальным будет то разбиение, которое максимизирует (5.2) при заданном а по всем возможным разбиениям данного множества объектов. Критерий (5.2) позволяет проводить разбиение на априорно незаданное число классов.

Для определения порога существенности связей а получено выраже-

ние (5.3), аппроксимирующее зависимость порога от заданной величины е, выражающей допустимое значение различий результативных признаков объектов, принадлежащих одному классу:

ь-Г<чг -1)1

I 1 т1 '} (5.3)

где Хщ - максимальное значение рангов КЭ.

Таким образом, задавая Б как желательную степень однородности объектов внутри классов, однозначно определяется порог существенности а . В работе приведены рекомендации по выбору параметров Ь и е, алгоритм двухступенчатой декомпозиции сети и алгоритмы, обеспечивающие декомпозицию МК: алгоритм формирования интенсивности потоков ПБ, поступающих на входы КЭ, и алгоритм вычисления среднего времени задержки пакетов в КЭ.

Декомпозиция дополняется имитационной моделью ВК. Имитационная модель виртуального канала позволяет проводить детальное исследование процесса передачи и обработки пакетов на любом выделенном маршруте МК, имитировать любые режимы функционирования ВК. Установленное соединение между исходящим и входящим портами КС по сути является виртуальным каналом.

Основной задачей анализа модели ВК является определение ВВХ доставки ПБ (пакетов, ячеек) по исследуемому маршруту при заданных характеристиках элементов пути (соединения), параметрах входящих потоков, алгоритмах обработки и дисциплинах обслуживания очередей в коммутационных узлах (УК), отображающих КЭ.

ВК является некоторым маршрутом в МК, состоящим из последовательности п УК, отображающих собой КЭ.

Особенностью имитационной модели ВК является отображение потоков, циркулирующих по МК и влияющих на процесс прохождения пакетов по выделенному (моделируемому) маршруту. Эти потоки, маршруты которых проходят через один или несколько транзитных участков выделенного пути названы транзитными (фоновыми). Транзитные потоки (ТП) вносят задержки в процесс доставки протокольных блоков (ПБ) выделенного «полезного» потока (ПП), занимая ресурсы выделенного пути. Для учета этого влияния строится и используется при имитации вероятностный эквивалент не имитируемой части КМ в виде генератора транзитных потоков. Интенсивности транзитных потоков формируются по матрице трафика сети и таблице маршрутизации с помощью приведенного в работе алгоритма.

Построена имитационная модель матричного коммутатора, представляющая собой комбинацию программных модулей, которые при соответствующем объединении образуют исследуемую модификацию КС.

Приведены алгоритмы реализации протокола коммутации, учитывающие особенности матричного коммутатора с включением буферных ЗУ на

входах, выходах КЭ и без БЗУ в КЭ - модели "чистый баньян".

Сравнение и анализ результатов численных экспериментов показывают, что задержка получается минимальной в схеме с ЬЗУ на входах КЭ.

Пример одного из результатов _N-8, Ь=128 байт, у/=1024 байт/с, Ткот=0,003_

на- М[*,] мы М[/з] М[,3]

грузка полная ВК - БЗУ полная вк- полная ВК

схема — на входе схема — БЗУ на схема - "чистый

БЗУ на БЗУ на выходе "чистый баньян"

входе выходе баньян"

0.3 9.67Е-2 9.55Е-2 1.27Е-1 1.15Е-1 1.90 1.85

0.6 1.11Е-1 1.00Е-1 1.35Е-1 1.27Е-1 5.04 5.00

0.9 1.37Е-1 1.3Е-1 1.42Е-1 1.30Е-1 5.16 5.08

В главе также описаны алгоритмическая и программная модели виртуального канала как эквивалента полной схемы МК.

Результаты моделирования полных схем и их упрощенных аналогов1 дали хорошую сходимость, что говорит о высокой степени доверия к модели ВК, на которой можно задавать все исследуемые варианты схем матричной коммутации и которая практически ничем не ограничена. Эффективность замены в экономии ресурсов: так при моделировании полной схемы коммутатора на 16 входов понадобилось оперативной памяти в 1.5, процессорного времени в 1.7 раза больше чем для модели ВК с аналогичными входными данными. С увеличением размерности матрицы эффективность предложенной методики ускоренного исследования растет.

В главе 6 " Моделирование и расчет функциональных характеристик опорной сети" в качестве объектов исследования выделены структурная и функциональная надежность опорной сети и оценка средней задержки сообщений при транспортировке пакетов по сети. Первые две характеристики обычно выступают как ограничения, а задержка в качестве главного параметра оптимизации.

Задача расчета показателей надежности опорной сети сведена к задаче оценивания математического ожидания двоичной случайной величины (СВ) . Значение соответствует работоспособному состоянию системы, ^=1 - состоянию отказа, так что М£=Р{£=1} имеет смысл вероятности отказа системы. СВ невырожденая: простая, т.е.имеет конечное множество значений: а е Х={х^ля 1~п} нее распределение известно. Достаточно эффективным для этой цели оказывается использование метода равномерного взвешенного моделирования совместно с расслоенной выборкой.

Структурная надежность часто оценивается вершинной у - связностью соответствующего сетевого графа. Использование у - связности в ка-

чествс ограничения по надежности связано с простотой использования показателя структурной надежности в алгоритмах оптимизации, что, однако, не снимает необходимости оценки вероятностных характеристик синтезируемой сети, которые отражают возможность сети предоставить связь абонентам в произвольный момент времени.

В условиях классической задачи теории надежности множество X значений СВ а имеет вид х = { = .....Шг), /= 1....Г } и> сле-

довательно, распределение вероятностей для СВ задается формулой

где . Будем полагать, что система содержит

большое число г элементов, вероятности отказа элементовqj малы, и система по меньшей мере у-связанная, у>1, т.е. из ¡а ¡<у вытекает ) = О, где |а 1=1(д,.д,..)1= —+а» " число отказавших элементов. Рассмотрим расслоение

т.е. X' состоит из исходов с 1 отказавшими элементами. Число элементов в X' составляет . Для такого расслоения

I А/^ад (6.1)

В формуле (6.1) при 1<у заведомо М^=0. С учетом этого

При некотором /т значение м ажор антытак о в о , что величиной 5 можно пренебречь и положить

Щ = Д (6.2)

В силу малости qJ обычно з (6.2) достаточно иметь 2...4 слагаемых. Значения М^ в (6.2) удобно рассчитывать с помощью равномерного взвешенного моделирования (РВМ).

На основании изложенного предложен следующий метод расчета . Вначале для каждого производится разбиение множества

на слои. Для этого элементы системы делятся на С(1) групп, в каждую из

которых включаются элементы с равными или близкими вероятностями отказа. Слой задается фиксированным распределением

числа 1 отказов элементов по выделенным С(1) группам 7,+>+>+»7С()=1>

где - векторы состояния элементов

ой,...,С(5)-ой групп, соответственно. Поскольку при каждом ¡=у,...,!т разбиение множества элементов системы на группы проводится так, что внутри групп объединяются близкие по надежности элементы, то вероятности исходов ч>еХ в любом слое Ъ также будут близки. Число С(1) групп элементов при выбирается так, чтобы общее число слоев в наборе с-Ху^.-.и^ } не превосходило числа N опытов. В каждом слое Ъ

еА проводится РВМ и рассчитывается оценка условного математического ожидания

Применения описанного метода к решению тестовой задачи подтверждает полученные теоретические результаты. Разработанный на их основе метод имеет хорошую точность в смысле малости коэффициента вариации оценки. Метод достаточно прост в реализации, что позволяет рекомендовать его для применения в инженерной практике.

Характеристики функциональной надежности отражают возможность сети предоставлять связь абонентам в течение заданного интервала времени, начиная с произвольного момента - момента поступления вызова (требования). Другими словами, функциональная надежность сети во многом определяется процессом установления соединения на сети. Установление требуемого соединения на сети, несмотря на повреждения или отказы отдельных элементов, позволяет сохранять работоспособность, т.е. обеспечивает живучесть сети. Для оценки функциональной надежности (живучести) сети количественным показателем может служить вероятность установления (не установления) соединения на сети по поступлению соответствующего требования. В свою очередь процесс установления соединения зависит от принятой системы управления потоками.

Эффективность управления потоками на сети во многом определяется принятой стратегией маршрутизации. Практически любая стратегия маршрутизации представляет собой совокупность маршрутных таблиц (МТ), указывающих как в зависимости от конечного адресата должен быть распределен по выходным линиям трафик, поступающий в данный узел. В общем случае такая стратегия обеспечивает дерево альтернативных путей ("гамак") для каждой пары корреспондирующих абонентов (Рис. 6.1).

Рис. 6.1. Дерево (а) и гамак кратчайших путей (б) между истоком i и стоком ]

Каждое дерево альтернативных путей, как правило, является статическим решением МТ и должно быть оценено на соответствие системным требованиям с учетом динамики нагрузки и проверяется средствами имитационного моделирования.

С точки зрения установления соединения направление обмена (дерево путей) пары станций (ц) можно представить в виде графа (Рис. 6.1.а) 0=(А,Ь),где А=(Р,8) - множество узлов (станций), входящих в направление обмена; Р={р|с}, к=17к" - множество узлов, отображающих станции 1-го типа, допускающие альтернативные исходящие пути; Б^с^}, ® = 1,бУ - множество узлов, отображающих станции 2-го типа, допускающие единственный исходящий путь в соответствии с адресом вызова; Ь - множество ветвей, отображающих линии связи (транзиты), соединяющие узлы направления обмена.

Полагаем, что установление соединения может быть осуществлено, если в пучках транзитов пути, по которому доставлен вызов до адресата, были в наличии свободные работоспособные каналы.

В качестве критерия оценивания функциональной надежности принята вероятность установления соединения за время, не превышающее допустимого. Как и при оценке вероятности связности сети, задача расчета характеристик установления - не установления соединения сведена к задаче оценивания математического ожидания с.в. причем с.в.

имеет закон распределения вероятностей , который

известен

В данной задаче £=0 соответствует установлению соединения, 4=1 -не установлению соединения. имеет смысл вероятности не уста-

новления соединения. С.в. £ невырожденая, т.е. 0<М£<1

СВ интерпретируем как вектор , отображающий состоя-

ние ветвей (транзитов) входящих в моделируемый гамак с точки зрения наличия или отсутствия свободных каналов, которые требуются для устанавли-

васмого соединения. СВ - число ветвей (транзитов) в

моделируемом гамаке. Значение имеет смысл отсутствия свободных

каналов в ¡-ой ветви С.в. считаются невырожденными и независимыми. СВ имеет конечное множество значений

Для нее распределение р(х), хеХ задается набором вероятностей

В общем случае, в силу большой размерности сети для решения задачи оценки вероятности установления (не установления) соединения на сети используем двухступенчатую выборку. На первой ступени из генеральной совокупности станций сети {Ах}» 1—1,к + выбирается пара станций (ц), для которой должна быть оценена возможность установления соединения. На второй ступени производится расслоение по числу т), т| = полностью занятых нагрузкой транзитов в гамаке О(ц). Случай-

ным образом в отдельном опыте разыгрывают номеров полностью занятых ветвей в О(у), и имитируется на полученной реализации О(у) процесс доставки вызова адресату. По факту доставки вызова фиксируются число транзитов, пройденных вызовом при его доставке к адресату, число транзитов в установленном соединении и число рестартов, являющиеся случайными величинами. По результатам экспериментов вычисляются необходимые статистики

С учетом расслоения по оценку находим в виде

где - оценка вероятности неустановления соединения при непро-

водящих вызов транзитах.

Для задания состояния гамака на к-м розыгрыше применяем случайный выбор номеров непроводящих ветвей. В результате вектор а получает конкретную реализацию хк, содержащую Т) единиц и с!-г| нулей. В соответствии с правилом прохождения вызова по гамаку путей йу^ и прави-

Значение ^х^^ = 1 имеет место, если вызов не дошел до адресата

(все пути гамака оказались непроводящими), либо число рестартов превысило допустимое значение, либо вызов дошел до адресата и установлено соеди-

(6.3)

лом установления соединения вычисляем значение

нение, но за время

Таким образом, оценку вероятности неустановления соединения между парой станций (ц) при Т| непроводящих ветвях (транзитах) в гамаке определяем в виде

сп мц

Л17* = 1 1

(6.4)

Вероятность рассчитывается по формуле

Вероятности ц(ау = у = 1,</ заданы, как исходные данные к решаемой задаче.

В частном случае при

Окончательная оценка вероятности не установления соединения между парой станций (у) имеет вид

Исходное выражение (6.3) для оценки вероятности не установления соединения между парой станций (1, ^ можно записать традиционно

ё = Щ = ¥ Р(7)-Щ(т7) »

где Р (>7) - вероятность слоя векторов х еХ(множества гамаков) веса й>(х) = 7; М£(»7) - оценка условной вероятности неустановления соединения при т|

непроводящих вызов транзитах, которую можно определять в виде

>

где - число испытаний из общего числа , в которых случайная величина £ принимает значения, равные единице =1)

Такой способ вычисления оценки М4(»7) физически более прозрачен. Более того, можно ввести три счетчика: ^ (1)^ - подсчет значений % =1 при

условии, что время доставки не превышает допустимого доп;

- подсчет значений при условии - подсчет

значений 4 = О

Поскольку +//(3)>7 ^N^, то можно получить диффе-

ренциальные статистики: —— - условная вероятность доставки вызова

за время, не превышающее допустимого; —— - условная вероятность

доставки вызова за время, превышающее допустимое; -- - условная

Nr,

вероятность того, что вызов не дошел до адресата (все пути гамака оказались непроводящими). Если в модели исключить влияние рестартов, то показатель

есть оценка вероятности потери связности в направлении обмена G(y

Представленный для связи тракт может оказаться неудовлетворительным по качеству, что порождает повторный вызов (рестарт) вследствие отказа от соединения. Это не меняет схему имитации. Линии (транзиты) могут быть "не прозрачными" (поврежденными) с неодинаковыми вероятностями, при чем не только независимо друг от друга. Различия в вероятностях и зависимость между "непрозрачностью" (отказами) линий сказывается лишь на вычислении вероятности р(х), входящей в формулу

тл) (6.4).

Предложенные методы расчета структурной и функциональной надежности сети отличаются высокой эффективностью за счет сочетания расслоенной выборки с равномерным взвешенным моделированием в слоях. Расслоение обеспечивает высокую точность, а равномерное взвешенное моделирование простоту и скорость получения реализаций при моделировании редких событий.

Результаты численного эксперимента на 300W Р4 Model АТХ-3303-1, HDD 40 Gb подтвердили правильность и эффективность работы моделирующего алгоритма.

Оценивание временных характеристик опорной сети выполнено методом статистического расслоенного моделирования. В основу построения моделирующего алгоритма положен подход к декомпозиции сети, аналогичный использованному при декомпозиции двоичной коммутационной матрицы (гл. 5).

Показано, что сеть можно рассматривать, как множество взаимодействующих путей обмена информацией (ПОИ) между отдельными парами корреспондирующих узлов. И вместо модели полной сети провести имитацию на модели ПОИ, размерность которой существенно меньше размерности модели полной сети.

Понятия ПОИ и ВК в контексте рассматриваемой задачи эквивалентны, что позволяет в качестве модели ПОИ использовать модель ВК.

Для разбиения множества путей на классы предложен алгоритм двухступенчатой декомпозиции сети. На первой ступени проводится разбиение множества на подмножества путей с одинаковым числом транзитов. На второй ступени проводится разбиение внутри каждого из полученных подмножеств с использованием процедуры кластерного анализа. В качестве набора признаков, являющихся количественным выразителем условий протекания процесса функционирования ПОИ, принимается вектор компоненты которого имеют значения рангов элементов, составляющих путь.

Ранжирование элементов сети (УК, КС) проводится по схеме, которая представлена в главе 5. В результате ранжирования сеть оказывается представленной конечным множествов объектов. ТСажттьтй объект характеризуется фиксированным набором признаков где , Т„2 - максимальные значения рангов УК и КС соответственно. Объекты (ПОИ) группируются в непустые непересекающиеся подмножества по критерию близости объектов.

Для определения количественной меры различия объектов используется мера близости (5.1). Желательное разбиение достигается с использованием критерия оптимальности (5.2). Сохраняя те же допущения, что и при моделировании коммутационной матрицы (гл. 5), определяется значение меры близости 3(£д0П)=а > ПРИ котором расхождение результативных признаков объектов в одном классе не превышает

Значение величины е задается в процентах и зависит от жела-

;до п

тельной степени подробности искомых характеристик. Затем выбирается значение параметра Ь, которое должно удовлетворять условию

2

__^дот_ < ¿1 < ^

(2<* + 1)(д,(2</+1) + д,<0 2й + 1

Значения Ву и Вк определяются через размахи составляющих результативные признаки (СРП) для УК и КС.

Построенное разбиение множества путей обмена информацией дает возможность оценить искомые характеристики опорной сети по классам и построить интегральную оценку.

Этапы методики машинного анализа функциональных характеристик опорной сети на основе декомпозиции на классы ПОИ сведены в таблице.

Этапы

Входным данные

Топология сети. Таблицы маршру-ти з а ци и

Множество путей

Конкретные пути обмена информацией Модель виртуального канала.

h=1,L

Содержание этапа

Определение крат* чэйших путей для входящих потоков

Разбиение множест-тва путей на классы с помощью процедуры кластерного анализа

Вычисление интен-сивностей транзитных потоков. Имитация процесса функциони роеания пути обмена информацией Построение общей оценки характерис-функционирования сети

Табл.

Множество крат чайших путей

Разбиение

.....Rl>

Оценка для для каждого h»"

Интегральная оценка

. <5

Эффективность метода проверена на примере моделирования сети (18,74).Для определения точечной оценки среднего времени доставки пакетов по сети при имитационном моделировании полной сети потребовалось процессорного времени 300W Р4 Model АТХ-3303-1 в 3 раза больше, чем для получения интервальных оценок и распределения среднего времени доставки пакетов при моделировании с расслоением сети на классы ПОИ. При этом воспроизводимое системное время при расслоении на порядок больше, чем при моделировании полной сети. Объем занимаемой памяти в том и другом варианте моделирования оказался одинаков и составил 128 Кбайт.

Разработанная методика ускоренного моделирования сети позволяет существенно сократить затраты машинного времени, что дает возможность получения дифференциальных и интегральных характеристик при исследовании сетей большой размерности.

Заключение

В соответствии с целью работы в диссертации теоретически обоснован и разработан комплекс методов, моделей и алгоритмов аналитического и аналитико-статистического моделирования и предложен ряд аналитико-статистических методов оценивания вероятностно-временных характеристик структурообразующих звеньев корпоративных сетей АСУ.

В работе получены следующие основные результаты: 1. Развитие теории ускоренного статистического моделирования. В этом направлении:

- предложен способ формализации и классификации множества маршрутов и путей обмена информацией, основанный на процедуре кластерного анализа, позволяющий с помощью построенной меры близости и введенного критерия оптимальности разбиения выделить классы маршрутов

путей, близкие по условиям транспортировки сообщений. Разработан алгоритм декомпозиции сетевых структур. Предложенный подход к декомпозиции сети сохраняет взаимообусловленность параметров и процессов всей сети при имитационном моделировании конкретного маршрута коммутации в двоичной матрице и пути обмена информацией в сети. В качестве модели маршрута и пути используется модель виртуального канала. Прикладное значение данного результата состоит в разработанной методике ускоренного машинного анализа сетевых структур;

- предложен подход совместного использования при имитации расслоенной выборки и взвешенного равномерного моделирования для оценивания структурной и функциональной надежности сетевых структур; расслоение обеспечивает сокращение циклов имитации, а равномерное взвешенное моделирование упрощает процедуру получения реализаций случайного графа сети.

2. Разработан комплекс моделей, обеспечивающих расчет оценок вероятностно-временных характеристик структурообразующих звеньев корпоративной сети и включающий:

- имитационную модель виртуального канала, отличающуюся универсальностью задания режимов работы ВК и обеспечивающую в сочетании с декомпозицией оценивание временных характеристик сетевых структур (двоичной коммутационной матрицы и опорной магистральной сети). Разработано алгоритмическое и программное обеспечение имитационной модели ВК;

- имитационную модель доставки вызова по сети с альтернативными маршрутами (имитационная модель направления обмена). Модель отличается возможностью передачи повторных вызовов как от узла-источника, так и от промежуточных предыдущих узлов с альтернативными исходящими путями. Модель пригодна для анализа любого встречающегося в практических задачах графа сети; используется при оценивании структурной и функциональной надежности сети;

- аналитическая модель для расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью, отличается учетом коллизий на входе к общему полю памяти и исходящим каналам;

- концептуальная модель локальной сети с архитектурой «клиент-сервер», отличающаяся тем, моноканал представлен эквивалентом в виде дуплексного канала передачи данных с концентратором на входе.

3. Аналитические и аналитико-статистические методы расчета оценок:

- производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер» с использованием математического аппарата разомкнутых экспоненциальных СеМО. Расчет отличается наглядностью и в рамках предложенной концептуальной модели сети выполнен впервые;

производительности коммутатора и с рОДЦВДАХЙВДМЛДОДвГ жки

в нем с использованием математического апла|

ата зЯМв*}МОШМшонфци-СЛстсрвург О» ТСЭ иг

альных СеМО. Отличается использованием разработанных в диссертации моделей и алгоритмов;

- распределения среднего времени доставки пакетов через матрицу коммутации и по магистральной сети. Меюд разработан на основе имитационной модели ВК в сочетании с декомпозицией сетевых структур. Результаты машинного эксперимента подтверждают, что предложенный подход решает проблему сокращения размерности и ускорения статистического моделирования;

- вероятности связности (структурной надежности) сети. Метод основан на совместном применении многоступенчатой расслоенной выборки и равномерного взвешенного моделирования;

- вероятности установления соединения на сети за время, не превышающее допустимое (оценка функциональной надежности сети). Метод основан на совместном применении расслоенной выборки, равномерного взвешенного моделирования и имитационной модели доставки вызова;

Разработанное модельное обеспечение, предназначенное для комплексного решения задач, связанных с разработкой корпоративных интегральных сетей, отличается единой системой моделей, строгим математическим методом декомпозиции сети, повышенной эффективностью вычислительных алгоритмов, что в совокупности обеспечивает увеличение размерности решаемых задач анализа и синтеза методом машинной имитации.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Кутузов О.И., Сергеев В.Г., Татарникова Т.М. Коммутаторы в корпоративных сетях. Моделирование и расчет. СПб.: Судостроение, 2003 .-171с.

2. Сергеев В.Г. Стратегическое планирование работы предприятий водного транспорта. СПб.: Изд-во «Петровский фонд». - 1999. - 424 с.

3. Сергеев В.Г. Схема расчета производительности информационной системы управления ОАО «СЕВЕРО-ЗАПАДНОЕ ПАРОХОДСТВО». // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. Вып. 11 / Под ред. Ю. М. Кулибанова. - СПб.: Политехника, 2003. - 316 с.

4. Сергеев В.Г. Подход к оцениванию емкости транзитного накопителя. // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. Вып. 11 / Под ред. Ю. М. Кулибанова. - СПб.: Политехника, 2003. - 325 с.

5. Сергеев В. Г. Модель оценивания параметров вероятностного управления в сетях с транзитными перевозками. // Технические средства судовождения и связи на морских и Внутренних водных путях: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4 / Под ред. А. А. Сикарева - СПб.: СПГУВК, 2003. - 145 с.

6. Сергеев В.Г. Подход к построению имитационной модели транспортного коридора. // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4 / Под ред. А. А. Сикарева. - СПб.: СПГУВК, 2003. -138 с.

7. Сергеев В.Г. Аналитико-статистический подход к анализу моделей корпоративных сетей. Вестник Рязанской радиотехнической академии, №14,2004, 15с

8. Кутузов О.И., Сергеев В.Г., Хаддад М. К распределению времени доставки пакетов по каналам ATM. / Известия СПб ГЭТУ «ЛЭТИ». Серия «Информатика, управление и компьютерные технологии», вып.4.2003, С. 32-34.

9. Сергеев В.Г. Имитация в учебной САПР телекоммуникационных сетей. Ж. Информационные технологии. - СПб.: Изд-во «Новые технологии», 2004, № 3,10 с.

10. Сергеев В.Г., Кутузов О.И., Расчет производительности информационной системы управления. - СПб.: СПГУВК, 2003. - 45 с.

11. Сергеев В.Г., Гордиенко Г.А. Создание рискованных предприятий. СПб, Хельсинки, Северо-западный филиал ВШПП, 1998. - 33 с.

12. Сергеев В.Г. Маарит Кукконен. Составление коммерческого предложения и связь с клиентами. СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997. - 50 с.

13. Сергеев В.Г. Совершенствование материально-технического снабжения: Труды Ленинградского института водного транспорта, 1989. с. 20-22.

14. Сергеев В.Г., Скобелева И.П., Челноков В.М. Совершенствовать хозяйственный механизм. Речной транспорт, 1990, №5, с. 6-8.

15. Сергеев В.Г. Снабжение - на современный уровень. Речной транспорт, 1991, №1, с. ЪА.

16. Сергеев В.Г. Развитие материально-технического снабжения паро-ходств. Речной транспорт, 1992, №1,2, с. 30-31.

17. Сергеев В.Г. Необходима посредническая фирма. Речной транспорт, 1992, №9, с. 3.

18. Сергеев В.Г. Система организации и управления материально-техническим снабжением эксплуатационной деятельности пароходства в условиях рынка. Автореферат, СПб, 1993, с. 1-21.

19. Сергеев В.Г. Служба материально-технического снабжения (Целесообразность преобразования в условиях акционирования пароходств). Речной транспорт, 1994. № 3, с. 7-8.

20. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Планирование деятельности предприятия. СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997, 32 с.

21. Сергеев ВТ., Маарит Кукконенн. Факторы успеха в экспортной деятельности. - СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,33 с.

22. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Экспорт: источник информации. -СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,22 с.

23. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Экспорт и ценообразование. -СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,36 с.

24. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Платежи. - СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,58 с.

25. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Экспортные перевозки. - СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,7 с.

26. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Экспортная документация. - СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,7 с.

27. Сергеев В.Г., Маарит Кукконенн. Экспортные сделки и нормы права. - СПб, Хельсинки, ВШПП, 1997,52 с.

28. Сергеев В.Г. Антикризисная программа ОАО СЗП. - М.: ТАС Систем, 1997,70 с.

29. Сергеев В.Г. Стратегия и тактика создания предприятий с иностранными инвестициями в составе акционерных обществ. - М., АНХ, 1995,128 с.

30. Сергее» В.Г. Методика оплаты труда в CMC СЗРП. СПб, ЛИВТ, 1991,32 с.

31. Сергеев В.Г. Создание акционерных обществ на базе служб МТС речных пароходств. - СПб, ЛИВТ, 1992,43 с.

32. Сергеев В.Г. Возможности совершенствования структуры управления в акционерных обществах речного пароходства (АО "СЗП"). - СПб, "Петровский фонд", 1998,3 с.

33. Сергеев В.Г. Мотивация труда и кадровое воспроизводство, предпринимательство акционеров на морском и речном транспорте. - СПб, "Петровский фонд", 1998,3 с.

34. Сергеев В.Г. Системный подход к реорганизации обособленных подразделений речного транспорта. — СПб, "Петровский фонд", 1998,4 с.

35. Сергеев В.Г. Реорганизация АО "СЗП" в условиях рыночных отношений. - СПб, "Петровский фонд", 1998,4 с.

36. Сергеев В.Г. Реорганизация управленческих структур (пароходств) в постакционерный период.-СПб, "Петровский фонд", 1998,3 с.

37. Сергеев В.Г. Взаимодействие между российскими и инострахтыми менеджерами на совместных предприятиях - СПб, "Петровский фонд", 1998,4 с.

38. Сергеев В.Г. Методологические основы антикризисного стратегического управления предприятиями водного транспорта. - СПб.: СПГУВК, 2004, 34 с.

39. Сергеев В.Г. Логистика антикризисных мероприятий на водном транспорте. - СПб.: Российская Академия транспорта, 1998,9 с.

40. Сергеев В.Г. Антикризисное управление предприятиями водного транспорта. «ТРАНСКОМ-99». - СПб.: СПГУВК, 1999,24 с.

41. Сергеев В.Г. О современном состоянии пароходств, портов и водных путей в Северо-Западном регионе. -СПб.: Внешторгиздат, 1999,56 с.

42. Сергеев В.Г. Методические рекомендации по разработке антикризисной программы для судоходных компаний. - СПб.: СПГУВК, 1999,18 с.

43. Сергеев В.Г. Концепция создания зоны экономического развития на примере порта Ломоносов. «ТРАНСКОМ-2001». - СПб.: СПГУВК, 2001,22 с.

44. Сергеев В.Г. Теория и практика антикризисного управления: Экономические аспекты кадровой работы при реализации конкурсного производства. - СПб.: СПГУВК, 1999,45 с.

45. Сергеев В.Г. План внешнего управления. - СПб.: СПГУВК, 2000,13 с.

46. Сергеев В.Г. Бизнес-план. ЗАО «РУС ФЛОТ» - СПб.: СПГУВК, 2001,7 с.

Подписано в печать 19.03.04. Сдано в производство 19.03.04.

Лицензия № 000283 от 19.10.98. Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. 2,06. Уч.-изд.л. 2,47. Тираж 80 экз. Заказ № 94

Отпечатано в ИИЦ Ф ГОУ ВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ

1.1. Распределенные системы как объект автоматизации управления на примере АО «Северо-Западного Пароходства»)

1.2. Современная концепция информационной системы управления

1.3. Структуризация сетей в распределенных системах управления

1.4. Межсетевые устройства сопряжения сетей и сегментов

1.4.1. Архитектура интерсети в терминах ЭМВОС/МОС

1.4.2. Структуры КС при быстрой коммутации пакетов

1.5. Методы моделирования информационных сетей и их элементов

1.6. Концепция математического обеспечения моделирования корпоративных сетей

1.6.1. Анализ задач моделирования при структурном проектировании информационных сетей

1.6.2. Концепция математического обеспечения структурно-функционального анализа моделей корпоративных сетей 76 Выводы по главе

2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АРХИТЕКТУРЫ КЛИЕНТ-СЕРВЕР

2.1. Архитектура клиент-сервер

2.1.1. RDA-модель

2.1.2. DBS-модель

2.1.3. AS-модель

2.2. Анализ разомкнутых экспоненциальных СеМО 94 2.2.1. Экспоненциальная однородная система массового обслуживания

2.2.2. Сети массового обслуживания

2.2.3. Свойства разомкнутых экспоненциальных СеМО

2.2.4. Расчет системных характеристик экспоненциальных СеМО

2.3. Расчет производительности вычислительной системы «клиент-сервер»

2.3.1. Концептуальная модель локальной сети с архитектурой «клиент-сервер»

2.3.2. Схема расчета производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер»

2.3.3. Методика расчета оценки производительности архитектуры «клиент-сервер»

2.4. Средства автоматизированного тестирования 128 Выводы по главе 136 3. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК КОММУТАТОРОВ

3.1. Допущения при построении концептуальных моделей коммутаторов

3.2. Концептуальная модель коммутатора с ОРП

3.2.1. Модель технических средств коммутации

3.2.2. Алгоритм работы КМ

3.2.3. Алгоритм коммутации через ОПП

3.2.4. Формализация задачи и схема расчета характеристик коммутатора с разделяемой памятью

3.2.4.1. Задание параметров коммутатора

3.2.4.2. Схема расчета замкнутой СеМО

3.3. Концептуальная модель двоичной коммутационной системы матричного типа

3.3.1. Модель технических средств коммутации

3.3.2. Алгоритм коммутации

3.3.3. Алгоритм построения связей между коммутационными элементами двоичной матрицы 162 3.3.4. Формализация задачи и концепция статистического моделирования КС-Б

3.3.4.1. Задание параметров коммутатора

3.3.4.2. Концепция ускорения статистического моделирования КС-Б 171 3.4. Математическая постановка задачи оценивания характеристик МУ

Выводы по главе 177 4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК

КОММУТАТОРА С ОБЩЕЙ РАЗДЕЛЯЕМОЙ ПАМЯТЬЮ

4.1. Составляющие времени задержки пакетов в коммутаторе

4.2. Модель расчета характеристик коммутатора с ОРП

4.3. Расчет производительности коммутатора с общей разделяемой памятью

4.3.1. Расчет среднего времени задержки коммутации и ожидания доступа в ОПП

4.3.2. Алгоритм расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью

4.4. Расчет емкости буферного пула коммутатора с разделяемой памятью

4.5. Формирование матрицы распределения очередей исходящих каналов по секциям оперативной памяти

4.6. Построение процедуры параметрической настройки коммутатора

4.6.1. Обобщенный алгоритм настройки

4.6.2. расчет начального приближения

4.6.3. Расчет производительности и среднего времени задержки пакета в коммутаторе

4.7. Методика расчета коммутатора

4.8. Экспериментальная проверка методики построения коммутатора

4.8.1. Результаты аналитического моделирования коммутатора

4.8.2. Анализ чувствительности процедуры настройки к изменению параметров

4.8.3. Имитационная модель коммутатора с разделяемой общей памятью

Выводы по главе

5. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ДВОИЧНЫХ МАТРИЧНЫХ КОММУТАТОРОВ

5.1. Декомпозиция матрицы коммутации на подмножества маршрутов коммутации

5.2. Назначение рангов коммутационным элементам.

Выбор порога существенности связей

5.3. Алгоритм двухступенчатой декомпозиции матрицы коммутации

5.4. Алгоритмы, обеспечивающие декомпозицию матрицы коммутации

5.4.1. Алгоритм формирования интенсивности потоков протокольных блоков, поступающих на входы коммутационных элементов

5.4.2. Алгоритм вычисления среднего времени задержки пакетов в коммутационном элементе

5.5. Имитационная модель виртуального канала

5.5.1. Концептуальная модель маршрута коммутации

5.5.2. Алгоритм формирования интенсивностей транзитных потоков 255 6.5. Имитационная модель процесса функционирования коммутационной системы на основе двоичной матрицы типа «Баньян»

5.6.1. Структурные элементы имитационной модели коммутатора

5.6.2. Особенности функционирования протокола коммутации

5.6.3. Модель коммутатора с БЗУ на выходах КЭ

5.6.4. Особенности модели "чистый баньян"

5.6.5. Сведение моделей коммутационных матриц к модели ВК

5.6.6. Анализ и сравнение результатов моделирования 282 Выводы по главе 285 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПОРНОЙСЕТИ

6.1. Аналитико-статистический метод оценивания структурной надежности сети

6.2. Статистическое оценивание функциональной надежности сети. Моделирование процесса установления соединения на сети

6.2.1. Концепция моделирования установления соединения

6.2.2. Модель процесса установления соединения

6.2.3. Аналитико-статистический расчет оценки вероятности установления (неустановления) соединения на сети

6.3. Аналитико-статистический расчет временных характеристик транспортировки пакетов по сети

6.3.1. Декомпозиция сети на подмножестве путей обмена информации

6.3.2. Назначение рангов УК и КС сети и выбор порога существенности связей

6.3.3. Алгоритм двухступенчатой декомпозиции сети

6.3.4. Точность оценки исследуемых характеристик

6.3.5. Структура модели виртуального канала

6.3.6. Алгоритм формирования интенсивностей транзитных потоков

6.3.7. Рекомендации к построению моделирующего алгоритма

6.3.8. Методика и тестовый пример ускоренного машинного анализа временных характеристик сети

Выводы по главе

Переход к динамическим рыночным отношениям предполагает особую заинтересованность в развитии форм информационных связей между предприятиями и внутри них [98, 102]. Основой современного информационного обеспечения крупных объединений, корпораций являются сетевые технологии [42,91,98].

Корпоративная сеть становится важнейшим информационным ресурсом предприятия; Без современной телекоммуникационной сети оперативный подход к целому ряду управленческих задач невозможен, сопряжен с неоправданным финансовым риском, зачастую с потерями [50, 58,104, 106].

Корпорация является сложной, многопрофильной структурой и вследствие этого имеет распределенную иерархическую систему управления. Кроме того, предприятия, отделения и административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на значительных расстояниях друг от друга [3, 25,115].

Принцип сквозного управления требует объединения всех разрозненных программных и аппаратных ресурсов в единую систему, которая обеспечивала бы отображение бизнес - процесса так, как видит весь этот процесс административно - управленческий персонал. Администратор должен иметь возможность видеть все компоненты системы, участвующие в выполнении того или иного бизнес-процесса, как распределены и используются ресурсы на каждой стадии бизнес-процесса [77].

Собственные корпоративные системы большинства средних и крупных российских компаний являются надстройками готовых систем, спроектированных разработчиками других фирм (как правило, зарубежных) [1].

Подобных систем в одной фирме может быть несколько и, достаточно часто, они практически не связаны друг с другом. Однако существующие тенденции в области управления корпоративной информацией требуют единой информационной инфраструктуры [3,10,14].

Таким образом, объединение в единую интегрированную систему разрозненных информационных ресурсов распределенной системы управления актуализирует разработку эффективных методов и средств построения корпоративных сетей обмена информацией.

Достижение этой цели в значительной степени связано с развитием и использованием методов структурно-функционального анализа моделей информационных систем для научно обоснованного выбора технических решений на этапе системного проектирования [26]. Этот этап наиболее сложен и в то же время наиболее повторяем, поскольку именно через анализ вариантов осуществляется синтез системы [26,32,135].

Трудности создания сложных технических систем (СТС), к классу которых относятся информационные сети, заключаются в том, что практически отсутствует возможность использования физических моделей и натурного эксперимента при разработке таких систем.

Поэтому особое значение при проектировании приобретают математическое моделирование и вычислительный эксперимент на модели [13, 17, 27, 32,36, 70, 89,120,125,138,139].

По вопросам моделирования сетей опубликовано большое число работ, среди которых отметим работы В.А. Богатырева, А.В. Бутрименко, JI.E. Ва-ракина, В.А. Ершова, Г.П. Захарова, А.П. Кулешова, О.И. Кутузова, В.Г. Лазарева, И.А. Мизина, Ю.Г. Поляка, Б.Я. Советова, С.А. Яковлева, Л. Клейн-рока, Д. Мартина, М. Фишера, М. Шварца.

Разработка теории математического обеспечения моделирования сложных систем осуществлялась с использований результатов исследований Г.П. Башарина, В.В. Быкова, Н.П. Бусленко, А.Г. Варжапетяна, Д.В. Гаскарова, С.М. Ермакова, В.В. Калашникова, И.Н. Коваленко, Д.Н.Колесникова, А.Ю. Кузнецова, Г.А. Михайлова, Б.И. Плакса, И.А. Рябинина, И.А. Ушакова, В.А. Филонова, А.Д. Цвиркуна, С.Ф. Яшкова, Я. Галамбоша, Е. Гумбела, Г. Дэй-вида, Дж. Клейнена.

Работы этих ученых и ряда других составляют теоретическую базу моделирования сетей. Это научное направление находится в состоянии постоянного развития. Значительное внимание уделяется разработке методов и средств, обеспечивающих повышение эффективности проведения машинных экспериментов с имитационными моделями систем. В этом смысле показательны работы, направленные на комбинирование аналитических и статистических методов моделирования [18,25,39,44, 86, 89].

При системном проектировании сетей можно выделить три группы задач: связанных с синтезом топологической структуры сети, обусловленных реализацией технологии доставки информации по сети, управления взаимодействием.

Рассмотрим, как проявляются эти задачи при проектировании корпоративных сетей.

Специфической особенностью создания корпоративных сетей является .стремление сохранить имеющийся ресурс, провести масштабирование и с помощью опорной сети объединить разрозненные JIC служб, рабочих групп, отдельных производств, офисов в единую интегрированную сеть.

Современные коммуникационные технологии, например ATM, позволяют реализовать интеграцию разных услуг (передачу данных, голоса, видео) в одной сети. Однако на практике очень немногие компании готовы отказаться от существующих ЛВС Ethernet, Tokin Ring, чтобы установить сквозную ATM. В подавляющем большинстве случаев компании хотят подключить свои традиционные ЛВС к опорной магистрали для создания быстродействующих сетей рабочих групп, объединенных в единую интерсеть [45].

Все это в определенной степени предопределяет состав и геометрию корпоративной сети.

В создаваемой корпоративной сети можно выделить три структурообразующих звена:

- локальные сети (ЛС), обеспечивающие управление различными службами, различными рабочими группами;

- опорная магистральная сеть, через которую реализуется взаимодействие между JIC различных служб и подразделений корпорации;

- межсетевые устройства - коммутаторы, которые обеспечивают сопряжение JIC с опорной сетью.

Развитие корпоративной сети может иметь два варианта: масштабирование действующих JIC и включение в интеграцию новой JIC (например, при вводе в действие принципиально нового производственного подразделения).

В последнем варианте обычно закупается соответствующее программно-аппаратное сетевое оборудование. Однако, в обоих вариантах необходимо оценить требуемую производительность масштабируемой или новой JIC.

Характерной тенденцией российского рынка информационных технологий является проникновение коммуникаций глобальных и распределенных сетей [11, 15, 22,46,48, 130]. Это связано с огромными площадями, занимаемыми российскими предприятиями. Так, например, в состав АО «СевероЗападного пароходства» на правах структурных единиц входят 18 обособленных подразделений, расположенных в 4-х областях и 53 районах Северо-Запада России [102].

Система управления таким распределенным объектом требует весьма обширной системы коммуникаций. Особенностью таких корпораций является то, что для организации опорной сети необходимо арендовать магистральные каналы какой-либо ведомственной сети, число которых должно обеспечить надлежащую связность создаваемой корпоративной сети, т.е. ее структурную и функциональную надежность.

В том же случае, когда опорная сеть создается самостоятельно, география ее предопределена структурой корпорации, но остальные задачи, названные выше, приходится решать в полной мере, и, соответственно, оценивать производительность и другие вероятностно-временные характеристики (ВВХ) проектных вариантов.

Новая оригинальная задача связана с оценкой характеристик коммутаторов как межсетевых устройств, сопрягающих JIC с опорной сетью.

Из-за различий во внутренней организации разных моделей коммутаторов трудно предвидеть, как тот или иной коммутатор будет передавать кадры какого-то конкретного образца трафика. Поэтому при сравнении коммутаторов по производительности необходимо принимать во внимание, для какого варианта трафика получены данные, поскольку не существует общепринятых тестовых образцов трафика [52].

В специальной литературе [52, 80] отмечается, что лучшим критерием по-прежнему остается практика, когда коммутатор ставится в реальную сеть, и измеряются вносимые им задержки и количество потерянных кадров. Однако такой «подбор» и не очень удобен и, главное, это, прежде всего, дорого.

Таким образом, сегментация локальных сетей и интеграция разнородных сетей в единую интерсеть с использованием коммутаторов в качестве межсетевых устройств является характерной особенностью современной сетевой технологии, обеспечивающей информационный обмен в корпоративных распределенных автоматизированных системах управления.

Все эти аспекты необходимо учитывать при построении корпоративной сети. При этом одной из основных задач, решение которой должна обеспечить методология создания корпоративных информационных систем, является использование в разрабатываемой информационной системе задела в области информационных технологий, существующего в организации (ПО, БД, СВТ, телекоммуникаций, локальных сетевых технологий) [1, 44, 110, 112, 121, 123].

В нашей стране отсутствует, к сожалению, серьезное оборудование для сетей ATM, высокоскоростных маршрутизаторов, коммутаторов ЛВС. Мы обязаны ориентироваться на общемировой уровень и тенденции вхождения новых технологий на рынок [50, 91, 98, 100, 127,131].

Отечественные заказчики подходят к построению собственных сетевых инфраструктур с большой ответственностью, но проекты реализуются в сжатые сроки (рыночные отношения в стране сформированы не до конца, вложения обязаны окупаться быстро) [103,126].

Россия становится полигоном новейших технических решений и технологий в области телекоммуникаций, что сопряжено с опасностью появления сетей со скрытыми или невыявленными поставщиком оборудования дефектами.

Другими словами, доминирующим аспектом при создании корпоративной сети становится комплексирование информационной системы готовыми аппаратно-программными решениями.

На рынке ИТ имеется широкий спектр унифицированных аппаратно-программных средств, обеспечивающих реализацию стандартных функций и процедур, составляющих скелет и механизм функционирования ИС управления.

Не редко на практике приходится сталкиваться с таким фактом, когда закупленное и установленное сетевое оборудование оказывается загруженным на 10 20 %, и даже в ближайшей перспективе не видно признаков к повышению нагрузки. Поэтому «слепое» приобретение все новых и новых серверов, систем хранения, межсетевых устройств, локальных сетей для рабочих групп должно смениться обоснованным выбором интеллектуальных решений в области управления. Такие решения должны стать ключом к оптимизации и сокращению затрат на приобретение нового оборудования [98].

Таким образом, при построении корпоративной сети, а также на этапах настройки, доводки и модернизации сети комплексирование готовых аппаратных решений требует соответствующих методов и средств (моделей, расчетных методик) оценивания их характеристик на предмет соответствия требуемому качеству обслуживания при заданном либо прогнозируемом трафике.

Разработка моделей и методов расчета характеристик корпоративной сети, удовлетворяющих пользователей сети, является актуальной задачей.

Современная информационная технология ориентирована на разработку математических моделей проектируемых объектов с последующей их алгоритмизацией и реализацией на ЭВМ.

Математической базой методологии структурно - функционального анализа мультипроцессорных систем и сетей стали сети массового обслуживания - СеМО. Наиболее разработана теория экспоненциальных СеМО. Разработаны практические формы расчета ВВХ экспоненциальных СеМО. Экс-поненциальность, однако, довольно сильное ограничение. Поэтому для анализа СеМО используют и алгоритмические методы, реализуемые с помощью имитационных моделей.

Как правило, под имитационной моделью понимается специальный программный комплекс, который позволяет имитировать деятельность какого-либо сложного объекта [27]. И это действительно так. Однако, не следует забывать, что еще в середине 80-х годов, выступая на всесоюзном совещании по информатике, академики А.А. Дородницин и А.А. Самарский определили информатику как триединство «модель - алгоритм - программа» [32].

За период 1990-2000-х гг. в поколении систем имитационного моделирования разработан достаточно обширный ряд специализированных пакетов [27]. Есть пакеты с имитационными моделями, воссоздающими информационные процессы, протекающие в сетях [124].

Практика, однако, показывает, что зачастую при построении моделирующих программ используют те пакеты и те языки, с которыми работают при решении и других задач. В вузах, например, широко используют Паскаль и его расширения, в задачах обработки данных в распределенных системах -С++, и т.п.

Поэтому в диссертации сделан акцент на модельную и алгоритмическую составляющие при изложении вопросов, связанных с имитационным моделированием.

Использование имитационного моделирования вызвано необходимостью учета динамических и стохастических характеристик функционирования исследуемых систем. Возникающие при этом задачи приводят к моделям, в которых критерии и ограничения, накладываемые на параметры системы, задаются не аналитически [43,44,136,140].

Решение задач такого типа применительно к системам со значительным числом варьируемых параметров исключительно сложно и на практике часто сводится к многократно повторяющимся циклам моделирования, анализа и оценки полученных данных, корректировки параметров.

Развитие распределенных автоматизированных систем актуализировало направление на построение крупномасштабных корпоративных сетей, исследование которых на этапе системного проектирования методом имитационного моделирования на ЭВМ связано с большими затратами машинных ресурсов.

Большая размерность и необходимость оценки влияния редких событий обуславливают трудоемкость моделирования сети и требуют поиска и разработки методов повышения эффективности проведения имитационных экспериментов, методов ускорения процесса имитации.

Проблема размерности обычно решается за счет декомпозиции СТС [123]. Однако, при декомпозиции сети важно сохранить сетевой аспект при анализе отдельных моделируемых частей. Не менее важно обеспечить однотипность моделей, их вложенность при агрегировании [13,69].

Таким образом, совокупность задач по созданию корпоративных сетей и соответствующих методов и моделей для оценки ВВХ структурообразующих звеньев корпоративных сетей представляет собой важную научную проблему, имеющую большое значение для экономики страны.

Выделенная проблематика определила актуальность основного направления работы. Тема диссертации выполнялась соответствии с целевой региональной программой «АСУ РЕГИОН», всероссийской программой «Транспорт России», с отраслевыми программами «Региональные системы управления», НИР «АСУ Вуз».

Цель диссертационной работы состоит в теоретическом обосновании, разработке и исследовании методов, моделей и алгоритмов расчета оценок функциональных характеристик структурообразующих звеньев и создании на этой основе инженерной методики построения корпоративных сетей.

В соответствии с указанной целью в работе поставлены, обоснованы и решены следующие задачи:

1. Анализ сложившихся методов и средств построения корпоративных сетей и разработка концепции математического обеспечения аналитического и ускоренного статистического моделирования их структурообразующих звеньев;

2. Анализ аппарата экспоненциальных сетей массового обслуживания (СеМО) и разработка методов аналитического расчета оценок производительности ЛВС и коммутаторов с общей разделяемой памятью;

3. Разработка способа формализации и классификации множества маршрутов матричного коммутатора и путей обмена информацией опорной сети, основанный на процедуре кластерного анализа, обеспечивающий снижение размерностей соответствующих имитационных моделей;

4. Разработка комплекса моделей, обеспечивающих расчет вероятностно-временных характеристик матричного коммутатора и опорной сети методом ускоренного статистического моделирования;

5. Создание аналитико-статистических методов расчета оценок вероятностно-временных характеристик матричного коммутатора и опорной сети корпоративных телекоммуникаций.

Объектом исследования являются корпоративные сети и их структурообразующие звенья: ЛВС, опорные сети и межсетевые устройства — коммутаторы.

Предметом исследования является применение аналитических и аналитико-статистических методов и имитационных моделей для структурно-функционального анализа проектных вариантов интегральных информационных систем управления.

Методы исследования. Решение сформулированной в диссертационной работе проблемы анализа вероятностно-временных характеристик структурообразующих звеньев корпоративных сетей базируется на математических методах системного анализа и теорий вероятности, случайных процессов и математической статистики, сетей массового обслуживания; методов численного анализа, исследования операций и имитационного моделирования.

Научная новизна. В результате проведенного исследования осуществлено теоретическое обоснование и решение проблемы, имеющей важное хозяйственное значение — проблемы создания комплекса методов расчета ВВХ структурообразующих звеньев корпоративных сетей. Исследование выполнено на основе разработанных автором аналитических и аналитико-статистических методов и моделей, позволяющих эффективно (с меньшими затратами ресурсов ЭВМ) решать задачи структурно-функционального анализа проектных вариантов информационных систем управления посредством аналитических расчетов и машинной имитации.

Основные новые результаты, полученные в работе и выносимые на защиту:

1. Развитие теории аналитико-статистического моделирования, состоящее в:

- формализации декомпозиции сетевых структур на основе разработанного способа классификации множества маршрутов и путей обмена информацией в распределенных АСУ;

- в совместном использовании расслоенной выборки и взвешенного моделирования для оценивания структурной и функциональной надежности сети;

2. Комплекс моделей и алгоритмов, обеспечивающий расчет оценок дифференциальных и системных характеристик сети и ее звеньев и включающий концептуальные модели архитектуры «клиент-сервер» и модели технических средств коммутации, аналитическую модель для расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью, модель виртуального канала в качестве модели маршрута в матрице коммутации и модели пути в опорной сети, имитационную модель установления соединения (доставки вызова) на сети; алгоритм двухступенчатой декомпозиции двоичной МК типа «баньян» и опорной сети, сохраняющий сетевой аспект для отдельных кластеров и ряд вспомогательных алгоритмов, обеспечивающих аналитико-статистическое моделирование;

3. Аналитические методы расчета оценок производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер» и коммутатора с общей разделяемой памятью, аналитико-статистические методы расчета оценок производительности и других функциональных характеристик матричного коммутатора и опорной сети;

4. Человеко-машинные методики построения межсетевых устройств - коммутаторов и ускоренного анализа характеристик сетей, основанные на декомпозиции сетей на классы маршрутов коммутации и путей обмена информацией.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в полученных расчетных выражениях, алгоритмах и методиках, реализующих оценивание функциональных характеристик структурообразующих звеньев корпоративной сети аналитическим методом и ускоренным методом имитации, что позволяет сократить машинное время и дает возможность исследования сетей большой размерности.

Разработанные в диссертации модели и методы аналитического и ускоренного статистического моделирования нашли практическое применение при разработке цифровых интегральных сетей и сетей с коммутацией пакетов. Перечисленный комплекс исследований и разработок выполнялся в 1990-2002 г.г. при непосредственном участии автора в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и научного руководителя.

Основные научные результаты диссертации используются в учебном процессе на кафедре (ах) при изучении дисциплин ("Моделирование систем", "Информационные сети" (для студентов специальности 22.02)).

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на Международной НТК "Транском-94" (Санкт-Петербург, 1994), V-й Международной конференции «Региональная информатика - 96» (Санкт-Петербург, 1996), Международной НТК «Транском-97» (Санкт-Петербург, 1997), 1998, 1999, 2001, Научно-методических конференциях НМК-96, 98, 2000, 2002 (Санкт-Петербург, СПГУВК, 1999, 2000, 2001, 2002).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 31 печатной работе, в том числе 3 монографиях и 28 статьях. Десять статей, написанные без соавторов, опубликованы в таких журналах как «Речной транспорт», «Информационные технологии», «Вестник Рязанской радиотехнической академии», «Политехника».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы (всего 169 источников). Общий объем работы - 346 машинописных страниц сквозной нумерации, в том числе 106 рисунков и графиков, 30 таблиц.

Выводы по главе

1. Предложен аналитико-статистический метод расчета оценки вероятности потери связности сети (разд. 6.1), характеризующий структурную надежность сети и базирующийся на использовании многократного расслоенного моделирования.

2. Разработана имитационная модель установления соединения (доставки вызова) на сети (разд. 6.2.2), допускающая передачу повторных вызовов как от узла-источника, так с предыдущих транзитных узлов с альтернативными исходящими путями. Предоставляемый для связи тракт может оказаться неудовлетворительным по качеству, что порождает повторный вызов вследствие отказа от соединения. Это не меняет схему имитации.

3. На основании построенной модели и сочетании расслоенной выборки и равномерного взвешенного моделирования разработан метод расчета оценки вероятности неустановления соединения на сети за допустимое время (р. 6.2.3), характеризующей функциональную надежность сети. Линии (транзиты) могут быть "не прозрачными" (поврежденными) с неодинаковыми вероятностями, при чем не только независимо друг от друга. Различия в вероятностях и зависимость между "непрозрачностью" (отказами) линий сказывается лишь на вычислении вероятности реализации «гамака» р(х).

4. Предложенные методы расчета структурной и функциональной надежности сети отличаются высокой эффективностью за счет сочетания расслоенной выборки с равномерным взвешенным моделированием в слоях. Расслоение обеспечивает высокую точность, а равномерное взвешенное моделирование простоту и скорость реализации методов при моделировании редких событий.

5. Разработан алгоритм двухступенчатой декомпозиции сети (6.3.3), состоящий из процедур ранжирования элементов сети и классификации множества путей обмена информации и обеспечивающий существенное сокращение размерности имитационной модели сети.

6. Разработан метод ускорения имитационного моделирования функционирования сети, сочетающий в себе элементы аналитического метода и метода расслоенной выборки.

7. Разработанная методика ускоренного анализа характеристик сети (разд. 6.3.8, табл. 6.3), основанная на декомпозиции сети на классы путей обмена информацией, позволяет существенно сократить затраты машинного времени, что дает возможность получения дифференциальных и интегральных характеристик при исследовании сетей большой размерности.

329

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Возрастающая важность проблем информатизации напрямую связана с переменами в российском обществе. Сетевые технологии перестают быть чем-то исключительным, предназначенным только для специалистов. Без сети сегодня нельзя представить ни одно конкурентоспособное предприятие. Инфраструктура компьютерной сети, охватывающей все офисы и подразделения, - вот тот уровень информатизации, который признают необходимым новые российские руководители. Современные сетевые технологии внедряются в нашей стране с небывалым размахом. Россия становится полигоном новейших решений и технологий в области телекоммуникаций. Вложения в информационный ресурс предприятий растут.

Однако не следует надеяться, что без предварительной оценки требуемой производительности «расползание границ проекта» поможет оправдать затраты. Может получиться проект с таким липшим «багажом», с которым никогда не «взлететь».

Применение новой технологии оправдывает себя в тех случаях, когда внедрение ее соответствует требуемой расчетной мощности информационного ресурса как для поддержки каждодневно выполняемых функций организации, так и четко и обоснованно прогнозируемому расширению. Необходимо быть в состоянии обосновать требуемое создание или расширение информационной системы, предварительно оценив возможные решения.

Итерационный характер задач проектирования крупномасштабных сетей обмена информацией распределенных АСУ, необходимость определения дифференциальных и интегральных критериев качества функционирования сетей, в которых ряд ограничений задан алгоритмически с помощью имитационной модели, требуют больших затрат машинных ресурсов. Эта проблема имеет место при построении корпоративных, региональных и крупномасштабных сетей. Новые аспекты, связанные с расчетом коммутаторов, как межсетевых устройств, возникают при сопряжении JIC с магистральной сетью.

В соответствии с целью работы в диссертации теоретически обоснован и разработан комплекс методов, моделей и алгоритмов аналитического и аналитико-статистического моделирования и предложен ряд аналитико-статистических методов оценивания вероятностно-временных характеристик структурообразующих звеньев корпоративных сетей АСУ.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Развитие теории ускоренного статистического моделирования. В этом направлении:

- предложен способ формализации и классификации множества маршрутов и путей обмена информацией, основанный на процедуре кластерного анализа, позволяющий с помощью построенной меры близости и введенного критерия оптимальности разбиения выделить классы маршрутов путей, близкие по условиям транспортировки сообщений. Разработан алгоритм декомпозиции сетевых структур. Предложенный подход к декомпозиции сети сохраняет взаимообусловленность параметров и процессов всей сети при имитационном моделировании конкретного маршрута коммутации в двоичной матрице и пути обмена информацией в сети. В качестве модели маршрута и пути используется модель виртуального канала. Прикладное значение данного результата состоит в разработанной методике ускоренного машинного анализа сетевых структур;

- предложен подход совместного использования при имитации расслоенной выборки и взвешенного равномерного моделирования для оценивания структурной и функциональной надежности сетевых структур; расслоение обеспечивает сокращение циклов имитации, а равномерное взвешенное моделирование упрощает процедуру получения реализаций случайного графа сети.

2. Разработан комплекс моделей, обеспечивающих расчет оценок вероятностно-временных характеристик структурообразующих звеньев корпоративной сети и включающий:

- имитационную модель виртуального канала, отличающуюся универсальностью задания режимов работы ВК и обеспечивающую в сочетании с декомпозицией оценивание временных характеристик сетевых структур (двоичной коммутационной матрицы и опорной магистральной сети). Разработано алгоритмическое и программное обеспечение имитационной модели ВК;

- имитационную модель доставки вызова по сети с альтернативными маршрутами (имитационная модель направления обмена). Модель отличается возможностью передачи повторных вызовов как от узла-источника, так и от промежуточных предыдущих узлов с альтернативными исходящими путями. Модель пригодна для анализа любого встречающегося в практических задачах графа сети; используется при оценивании структурной и функциональной надежности сети;

- аналитическая модель для расчета производительности коммутатора с разделяемой памятью, отличается учетом коллизий на входе к общему полю памяти и исходящим каналам;

- концептуальная модель локальной сети с архитектурой «клиент-сервер», отличающаяся тем, моноканал представлен эквивалентом в виде дуплексного канала передачи данных с концентратором на входе.

3. Аналитические и аналитико-статистические методы расчета оценок:

- производительности локальной сети с архитектурой «клиент-сервер» с использованием математического аппарата разомкнутых экспоненциальных СеМО. Расчет отличается наглядностью и в рамках предложенной концептуальной модели сети выполнен впервые;

- производительности коммутатора и среднего времени задержки в нем с использованием математического аппарата замкнутых экспоненциальных СеМО. Отличается использованием разработанных в диссертации моделей и алгоритмов;

- распределения среднего времени доставки пакетов через матрицу коммутации и по магистральной сети. Метод разработан на основе имитационной модели ВК в сочетании с декомпозицией сетевых структур. Результаты машинного эксперимента подтверждают, что предложенный подход решает проблему сокращения размерности и ускорения статистического моделирования;

- вероятности связности (структурной надежности) сети. Метод основан на совместном применении многоступенчатой расслоенной выборки и равномерного взвешенного моделирования;

- вероятности установления соединения на сети за время, не превышающее допустимое (оценка функциональной надежности сети). Метод основан на совместном применении расслоенной выборки, равномерного взвешенного моделирования и имитационной модели доставки вызова;

Разработанное модельное обеспечение, предназначенное для комплексного решения задач, связанных с разработкой корпоративных интегральных сетей, отличается единой системой моделей, строгим математическим методом декомпозиции сети, повышенной эффективностью вычислительных алгоритмов, что в совокупности обеспечивает увеличение размерности решаемых задач анализа и синтеза методом машинной имитации.

333

1. Авен О. И., Турин Н. Н., Коган Я. А. Оценка качества и оптимизация вычислительных систем. М.: Наука, 1992. - 464 с.

2. АСУ. Обзор информации / ЦНТИ "Информсвязь", вып. 1,1992.

3. Бабицкий В.А. Влияние нерекуррентности потоков в сетях массового обслуживания на временные характеристики сети. // Автоматика и вычислительная техника, 1989, № 4 С. 21 - 27.

4. Башарин Т.П. Анализ очередей в вычислительных сетях.-М.: Наука, 1989.-334 с.

5. Башарин Т.П. Модели Информационно вычислительных систем. - М.: Наука, 1993. - 69 с.

6. Башарин Г. П. Модели информационно вычислительных систем. Сборник научных трудов.-М.: Наука, 1994. - 78 с.

7. Бетелин В.Б., и др. Классификация средств активного аудита в терминах "Общих критериев". В сб. "Информационная безопасность. Инструментальные средства программирования. Базы данных" под ред. чл.-корр. РАН В .Б. Бетелина.- М.: НИИСИ РАН, 2001.- С. 4-26.

8. Богатырев Владимир. Информационные технологии для контейнерного бизнеса // Информ. транс, журн. ТЕРМИНАЛ, №4 (29). СПб., 2001.-С. 35-39.

9. Богуславский Л. Б., Дрожжинов В. И. Основы построения вычислительных сетей для автоматизированных систем. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.

10. Бройдо В.Л Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. СПб.: Питер, 2003. - 688 с.

11. Бурцев B.C. Новые принципы организации вычислительных процессов высокого параллелизма. // Методы и средства обработки информации: Труды первой Всероссийской научной конференции / Под ред. JI.H. Королева.- М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2003. С. 17-31.

12. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. — М.: Наука, 1978.-355 с.

13. Бутов А.С., Гаскаров Д.В., Егоров В.П., Крупенина Н.В. Транспортные системы: моделирование и управление / Под общ. ред.проф. Бутова А.С.- СПб.: Судостроение, 2001.- 552 с.

14. Бушуев П. А. 1: 0 в пользу ATM./ Сети и системы связи. № 9. 1998.-С. 108-111.

15. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Сов. радио, 1971. - 328 с.

16. Варжапетян А.Г., Глущенко В.В. Системы управления. Исследование и компьютерное моделирование.- М.: Вузовская книга, 2000. 328 с.

17. Васильев Д.В., Сабинин О.Ю. Ускоренное статистическое моделирование систем управления.-Л.: Энергоатомиздат, 1987. 136 с.

18. Васильев П. И. и др. Проектирование систем передачи данных. — Л.: ЛИАП, 1990.-73 с.

19. Вейцман К. Распределенные системы мини- и микро ЭВМ./ Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1983. - 382 с.

20. Вентцель Е. С. Теория вероятности. Ф.М. М.: 1962. - 564 с.

21. Владимиров Н. А. Технология ATM: основные положения // Сети. 1996. - № 2(45). - С. 62-71.

22. Вопросы построения распределенных информационно вычислительных сетей. // Монитор. — 1995. — N5. - С. 3 - 11.

23. Галамбош Янош. Асимптотическая теория экстремальных порядковых статистик // Пер. с англ. — М.: Наука, 1984. 303 с.

24. Гаскаров Д. В., Истомин Е. П., Кутузов О. И. Сетевые модели распределенных автоматизированных систем. СПб.: Энергоатомиздат, Санкт-Петербургское отделение, 1998. — 353 с.

25. Гриншпан П. Методы анализа стохастических сетевых моделей вычислительных систем / Под ред. B.C. Танаева. М.: Наука и техника, 1988. -128 с.

26. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов / Под. Ркд. А.А.Емельянова.- М.: Финансы и статистика. 2002. 368 с.

27. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. -2-е изд., доп. М.: Наука, 1982. - 296 с.

28. Ершов В. А., Ершова Э. Б., Кузнецов Н. А. Телекоммуникационные сети тенденции развития. Приложение к журналу "Электросвязь". М.: Радио и связь, 1997. - № 4. - С. 2-8.

29. Жожикашвили В. А. Вишневский В. М. Сети массового обслуживания, М.: Радио и связь, 1988. - 192 е.: ил.

30. Ивановский В.Б. Аналитическое моделирование приоритетных узлов синхронных информационно-вычислительных сетей. // Автоматика и вычислительная техника, № 6,1989. С.51 - 56.

31. Информатика и проектирование. / П.С. Краснощекое, А.А. Петров, В.В. Федоров. М.: Знание, 1986.- 48 с. - (Сер. «Математика, кибернетика; 10).

32. Захаров Г. П., Смирнов М. В., Яновский Г. Г. Службы и архитектура широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания // Технология электронных коммуникаций. Т. 41. М.: 1993.

33. Захаров Г. П., Лохмотко В.В., Пирогов К.И. Макромодель иерархической цифровой сети интегрального обслуживания с коммутацией пакетов. М.: Средства связи. Вып. 3, 1990.

34. Зима В.М., Молдовян А.А., Молдовян Н.А. Безопасность глобальных сетевых технологий. СПб, Издательство Санкт-Петербургского университета, 1999. - 368 с.

35. Калашников В.В., Рачев С.Т. Математические метды построения стохастических моделей обслуживания. М.: Наука, 1988. - 311 с.

36. Карнер С., Фолк Д., Тестирование программного обеспечения. -М.: ДиаСофт, 1999.

37. Керженцев Ю.А. и др. Телекоммуникационная инфраструктура систем автоматизированного обмена информацией. -М.: ВНИИ, 1990. -150 с.

38. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. Пер с англ./ Под ред. Ю.П.Адлера и В.Н.Варыгина. М.: Статистика, 1978 - Вып.1 - 221 е.; вып.2 - 335 с.

39. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания. Пер. с англ. / Пер. И.И.Грушко; ред. В.И.Нейман. М.: Машиностроение. 1979. - 432 с.

40. Клейнрок JI. Вычислительные системы с очередями. Пер. с англ. / Под ред. Б.С.Цыбакова М.: Мир, 1979. - 600 с.

41. Клименко С. В., Уразметов В. Internet. Среда обитания информационного общества: обзор-пересказ. Протвино, 1994. - 327 с.

42. Коваленко И.Н., Кузнецов Н.Ю. Методы расчета высоконадежных систем. М.: Радио и связь 1988. - 176 с.

43. Коваленко И.Н. Анализ редких событий при оценке эффективности и надежности систем. М.: Сов. радио 1980. - С. 208.

44. Ковалерчик И. ATM в реальном мире / Сети.- № 7.1997. С. 14-23.

45. Ковалерчик И. Введение в ATM // Сети. 1997. -№ 5. - С. 37-46.

46. Компьютерная сеть Relcom: Международная конференция / Под ред. Горностаева Ю. М.: 1992. - 107 с.

47. Компьютерные сети / СП "Экотренз". М., 1991. - 159 с. - Технология электронных коммуникаций; Т.1.

48. Корнеев В. В., Киселев А. В. Современные микропроцессоры. -М.: Нолидж, 1998. 240 с.

49. Кошкин В.И., Беляев С.Г. Теория и практика антикризисного управления. М., "ЮНИТИ", 1996. - 470 с.

50. Кульгин М, Виртуальные соединения в ATM // LAN журнал сетевых решений. -1998. - Том 4. - № 9. - С. 115-121.

51. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. СПб.: Питер,1999.

52. Куперштох B.JL, Миркин Б.Г., Трофимов В.А. Сумма внутренних связей как показатель классификации. // Автоматика и телемеханика. № 3, 1976,-С. 133-141.

53. Кураев Ю. А. Международные сетевые шлюзы на базе протокола Х.75 МККТТ / ЦООНТИ. М., 1984. - 10 с. - (Аналитический обзор по материалам зарубежной печати).

54. Кураев Ю. А. Межсетевое взаимодействие и сетевые услуги / ЦООНТИ. — М., 1986. — 19 с. (Аналитический обзор по материалам зарубежной печати).

55. Кураев Ю. А. Методы доступа к зарубежным сетям с пакетной коммутацией и сопряжение сетей / ЦООНТИ. М., 1981. - 16 с. - (Аналитический обзор по материалам зарубежной печати).

56. Кураев Ю. А. Методы управления в сетях пакетной коммутации / ЦООНТИ. М., 1982. — 17 с. - (Аналитический обзор по материалам зарубежной печати).

57. Курошева Г.М. Антикризисное управление предприятием. СПб, СПГУВК, 1998.-289 с.

58. Кутузов О.И., Задорожный В.Н., Олзоева С.И. Имитационное моделирование сетей массового обслуживания: Учебное пособие. Улан - Удэ; Изд-во ВСГТУ, 2001.- 228 с.

59. Кутузов О. И., Татарникова Т. М. Подход к оценке производительности шлюза в информационных сетях // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. СПб., 1996. - С. 81- 90.

60. Кутузов О. И., Хаддад М. Аналитико-статистический метод расчета малых вероятностей потерь в буфере конечной емкости. // Телекоммуникационные технологиию. Вып. 1,1994. С. 36 - 48.

61. Кутузов О.И., Сергеев В.Г., Татарникова Т.М. Коммутаторы в корпоративных сетях. Моделирование и расчет. / Под общ. ред. О. И. Кутузова. СПб.: Судостроение, 2003. 171 с.

62. Кутузов О.И., Чистяков Ю.О. Распределенная система автоматизированного тестирования производительности серверов приложений. // Российская Академия Транспорта / Сб. науч. трудов под ред. проф. А.С. Бутова. -СПб.: СПГУВК, 2002. С.179-183.

63. Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети, Справочник под ред. академика Н.А. Кузнецова. М.: Финансы и статистика, 1996. - 223 с.

64. Лапшинский В. А. Локальные сети персональных компьютеров: Учебн. пособие для вузов. М.: МИФИ, 1994. - Ч. 2. - 143 с.

65. Ложкин С. Технологии коммуникации Ethernet // Компьютер Пресс. 1998. - № 3. - С. 2-8.

66. Лощилов И. Н. Коммутаторы широкополосных сетей интегрального обслуживания // Зарубежная электроника. 1993. - № 7, 8, 9. - С. 3-17.

67. Макаров Э.И., Янбых Г.Ф. Методы анализа и синтеза физической структуры специализированных ИВС. // УС и М, № 3. 1989. С. 22-27.

68. Мельник М.М. Экономико-математические методы и модели в планировании и управлении материально-техническим снабжением: Учеб. для экон. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. - 208 с.

69. Моделирование систем с использованием теории массового обслуживания / Под ред. д.т.н. Д.Н. Колесникова: Учеб. пос. СПб.: СПбГПУ, 2003.-180 с.

70. Мягков Илья. Этапы развития мультимодальных перевозок // Информ. транс, журн. ТЕРМИНАЛ, № 2 (27). СПб.: 2001. С. 29-30.

71. Мясников В. А. и др. Методы автоматизированного проектирования систем телеобработки данных. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 286 с.

72. Недашковский В. М. Организация и программирование межмашинного обмена данным в компьютерных информационных системах. — М.: МГТУ, 1994.-50 с.

73. Назаров А.Н. Модели и методы расчета структурно сетевых параметров сетей ATM. Горячая линия - Телеком, Радио и связь. 2002. — 256 с.

74. Никитин Дмитрий. Проблемы и перспективы транзитных грузовых перевозок в России / Информ. транс, журн. ТЕРМИНАЛ, №4 (24). -СПб.: 2000.-С. 30-33.

75. Никольцев В.А., Васильевский А.С. "Проектирование систем управления новая идеология". Сборник "Вопросы судостроения". Т 1. Системы управления. - СПб.: Судостроение, 1998 г.

76. Обжерин Ю.Е., Песчанский А.И. Об однолинейной системе обслуживания с потерями и абсолютным приоритетом. // Автоматика и телемеханика. № 10,1990. с. 107 - 115.

77. Овчинников Г. Р. К расчету среднего времени задержки пакета в центре коммутации // Техника средств связи, вып.2. М., 1984. - С. 23-33. -Сер. Технологии информационных сетей.

78. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 1999.

79. Опыт создания сетей ЭВМ на базе разнотипных ЭВМ. — М.: ЦЭМИ, 1992. 107 с.

80. О структуре и свойствах современных пакетных сетей Электронный ресурс. / Андронов С.- Электрон, журн. М.: let Infosystems, 1999.-Режим доступа: http // www.ietinfo,ru/1999/6/larticle 1.6.1999.html, свободный,- Загл.с экрана.

81. Основы современных компьютерных технологий: Учебн. пособие / Под ред. проф. Хомоненко А. Д. СПб.: КОРОНА принт, 1998. - 448 с.

82. Охрименко С. Локальные сети персональных компьютеров / Новые информационные технологии. Кишинев, Кн.1., 1991. 56 с.

83. Перспективы мировых контейнерных перевозок. // Материал предоставлен некоммерческим партнерством» Северо-Западное Общество Транзита» / Информ. транс, журн. ТЕРМИНАЛ, №4 (24). СПб.: 2000. -С. 26-28.

84. Плакс Б.И. Расчет надежности систем со сложной структурой ускоренным методом Монте-Карло // Изв. АН СССР. Техн. Кибернентика, № 6, 1993.-С. 158-162.

85. Плакс Б. И. Имитационное моделирование систем массового обслуживания: Учебн. пособие. СПб.: СПбГААП, 1995. - 64 с.

86. Поляк Ю.Г. Вероятностное моделирование на ЭВМ. М.: Сов. радио, 1971.-400 с.

87. Поляк Ю.Г., Филонов В.А. Статистическое машинное моделирование средств связи. М.: Радио и связь (статистическая теория связи, вып. 30), 1988.-175 с.

88. Построение мини- и микро- систем с открытой архитектурой / Под ред. А. Б. Шадрина. М.: Информприбор, 1991. - 500 с.

89. Программа углубления экономических реформ в России. Изд-во "Республика". Октябрь, 1992 г.

90. Протоколы и методы управления в сетях передачи данных / Под ред. Серф В. и др. -М.: Радио и связь, 1990. 480 с.

91. Протоколы информационно вычислительных систем / Под ред. Аничкина. - М.: Радио и связь, 1990. - 502 с.

92. Протоколы информационных сетей. Справочник / Прд ред. И. А. Мизина, А. П. Кулешова. М.: Радио и связь, 1990. - 440 с.

93. Р. Шеннон. Имитационное моделирование — искусство и наука. — М.: Мир, 1978.-418 с.

94. Раскин J1. Г. Анализ сложных систем и элементы теории управления. М.: Сов. радио, 1976. - 344 с.

95. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования структурно-сложных систем. М.: Радио и связь, 1981. - 264 с.

96. Рыночная экономика: выбор пути. М.: Профиздат, 1991. - 199 с.

97. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. М.: Сов. радио, 1971. — 520 с.

98. Саякин Вадим. Управление сетями хранения данных. // Открытые системы. № 3, 2003. Режим доступа: http // www.citforum.ru/nets. свободный.- Загл.с экрана.

99. Семенов М.И., Трубицин И.Т. Автоматизированные, информационные технологии в экономике. М.: Финансы и статистика. - 1999. - 416 с.

100. Сергеев В.Г. Стратегическое планирование работы предприятия водного транспорта. СПб.: Изд-во «Петровский фонд», 1999. - 424 с.

101. Сергеев В.Г., Гордиенко Г.А. Создание рискованных предприятий. СПб.: ВШПП, 1993. - 33 с.

102. Сергеев В.Г. Маарит Кукконен. Составление коммерческого предложения исвязь с клиентами. СПб.: Хельсинки, ВШПП, 1997. - 50 с.

103. Сергеев В.Г. Реорганизация управленческих структур (паро-ходств) в постакционерный период. СПб.: "Петровский фонд", 1998. - 3 с.

104. Сергеев В.Г. Схема расчета производительности информационной системы управления ОАО «СЕВЕРО-ЗАПАДНОЕ ПАРОХОДСТВО». // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. Вып. 11/ Под ред. Ю. М. Кулибанова. СПб.: Политехника, 2003. - 316 с.

105. Сергеев В.Г. Подход к оцениванию емкости транзитного накопителя. // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. Вып. 11/ Под ред. Ю. М. Кулибанова. СПб.: Политехника, 2003. - 325 с.

106. Сергеев В. Г. Системный подход к оценке предприятия. // Информационные технологии на транспорте: Сб. науч. тр. Вып. 11/ Под ред. Ю. М. Кулибанова. СПб.: Политехника, 2003. - 311 с.

107. Сергеев В.Г. Подход к построению имитационной модели транспортного коридора. // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4 / Под ред. А. А. Сикарева. СПб.: СПГУВК, 2003. - 138 с.

108. Сергеев В.Г. Аналитико-статистический подход к анализу моделей корпоративных сетей. Вестник Рязанской радиотехнической академии, № 14, 2004. ЧЖ,

109. Сергеев В.Г., Кутузов О.И., Расчет производительности информационной системы управления: Учебн. пособ. по курсовому управлению. -СПб.: СПГУВК, 2003. 45 с.

110. Сетевое программное обеспечение: Методическое пособие. М.: Центр информационных технологий, 1994. -4 1.

111. Сети и телекоммуникации. Стратегия персональных сетей. Компьютер пресс. № 10,1997. С. 11-18.

112. Сипсер Р. Дж. Архитектура связи в распределенных системах. — — М.: Мир. 1981.-336 с.

113. С.М. Амари, Т.М. Татарникова. Особенность программного моделирования обработки пакета в коммутаторе с разделяемой памятью // Информационные сети и системы: Тезисы докладов научного семинара, Москва, 26 27 октября 1999 г. - М., 1999. - С. 56-57.

114. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло М.,1973. - 212 с.

115. Советов Б. Я. Информационная технология. М.: Высшая школа, -1994.-368 с.

116. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1998.-315 с.

117. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Построение сетей интегрального обслуживания. Л.: Машиностроение, 1990. - 332 с.

118. Советов Б.Я., Кутузов О.И., Головин Ю.А., Аветов Ю.В. Применение микропроцессорных средств в системах передачи информации: Учебн. пособ. для вузов по спец. АСУ. М.: ВШ, 1987. - 256 с.

119. Солодовников В.В., Тумаркин В.И. Теория сложности и проектирования систем управления. М.: Наука, 1990. - 168 с.

120. Средства анализа и оптимизации локальных сетей. // Н.А. Оли-фер, В.Г. Олифер. Центр информационных технологий, 1998 / Статья получена с сайта http://www.citforum.ru

121. Средства создания смешанных сетей предприятия // Сети. — 1993.-N3.

122. Страссман П. Ложная отдача: простые ответы приводят к долгосрочным проблемам. // Computerworld Россия. 1998. М 45.

123. Т.М. Татарникова, Ф. Шахин, С. Амари Определение среднего времени сборки/разборки кадров в корпоративной сети // Управление и информационные технологии на транспорте. Тезисы докладов международной НТК «Транском-99».

124. Т.М. Татарникова, С.М. Амари. Оценка среднего времени сборка пакета в ATM коммутатор // Сб. Тр. Российской академии транспорта, под ред. проф. Бутова. СПб.: СПГУВТ. 2000. - С. 240 - 245.

125. Телекоммуникационные компьютерные сети России / СП "Эко-Тренз". -М., 1992. -176 с. Технологии электронных; Т. 31.

126. Технология коммутации куда идем? / Покатаева Е. // Компьютер Пресс. - 1999. - № 1. - С. 60-61.

127. Тормышов С. А. Технология ATM для профессионалов // Компьютер Пресс. 1997. - № 3. - С. 168-170.

128. Трайнин С. Б. Архитектура транспортных станций и межсетевых средств открытых сетей. Рига, 1989. -51 с.

129. Уиллис Дэвид. Магистральные коммутаторы ATM для распределенных корпоративных сетей // Сети и системы связи. 1998. № 2 (24). - С. 76-82.

130. Установка внешних мостов системы Netware 286: Метод разработки. М.: ЦИПК металлургии. 1990. - 118 с.

131. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно- вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991. - 132 с.

132. Фатеев А.Е., Пороцкий С.М., Дружин В.И. Сравнительный анализ приближенных методов моделирования вычислительных систем. // Управляющие машины и системы. 1991. № 1 с.52 - 61.

133. Фомин Г.М. Математические методы и модели в коммерческой деятельности. М.: Финансы и статистика, 2001 - 544 с.

134. Хахулин Г.Ф. Многоуровневой метод имитационного моделирования сложных систем.:Препринт. М.:, 1988 - 38 с.

135. Цвиркун А. Д. Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1985.- 225 с.

136. Черноморов Г. А. Ковалевский В. И. Вычислительные сети распределенных сетей обработки информации. Новочеркасск: НТИ, 1991. -111 с.

137. Черняк JI.И. Серверы корпоративных приложений ОС для корпоративных информационных систем? // Открытые системы. - 2001. - №1.

138. ТПатин А. М., Белов И. Б. Задержка в сетях передачи данных. — Л/.ЛИАП, 1991.-76 с.

139. Шварц Г. Выборочный метод. М.: Статистика, 1978.-213с.

140. Шварц Миша. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. -М.: Наука, 1992. -4.1. -335 с.

141. Шевкопляс Б. В. Микропроцессорные структуры инженерные решения. М.: Радио и связь, 1993. - 252 с.

142. Шлюзы и мосты несколько примеров практической реализации // Компьютер Пресс. - 1990. N7. - 69 с.

143. Эглит Я.Я. Менеджемент и маркетинг. СПб.: АТР, 1998. - 349 с.

144. Якубайтис Э. А. Открытые информационные сети. М.: Радио и связь, 1991.-207 с.

145. Якубайтис Э. А. и др. Информационные сети и системы. Справочник. М.: Финансы и статистика, 1996. - 365 с.

146. Яшков С.Ф. Анализ очередей в ЭВМ. М.: Радио и связь, 1989216 с.

147. Bridges and routers standards // IEEE Network. 1988. - Vol. 2. -NI. -p. 56-64.

148. Braue J. Network analysis.// Data Communications. August, 1992. P.83.85.

149. CCITT Draft recommendation I. 121 Broad band aspects of ISDN//CCITT, TD49 (plen) Seul, Korea, Feb. 1988.

150. CCITT WG 18/wp: Draft Recommendations I. 150. Geneva, January1990.

151. Crossing the TR4/TR0 gateway.// Computer Communication Rev. -1990.-Vol. 20.-N2.-P. 16-21.

152. David Ginsburg. ATM; solutions for enterprise internetworking. USA: Addison-Wesley, 1996. 557 p.

153. DEC IBM networks interconnections // Dec Prof. - 1989. - Vol. 8. -Nl.-P. 50-58.

154. Diagnosing SNA Gateways // Data Communications. March 21,1992.

155. Hirokasi Ohnishi, Tadan Nobu Okada and Kiyohiro. Flow control schemes and delay / loss trade off in ATM networks // IEEE Journal on selected areas in communications. Vol. 6, N 9, 1988. P. 1609 - 1616.

156. Internet world. The magazine for Internet users. NN1-5, 1995.

157. James W. Roberts and Jorma T. Virtano. The superposition of periodic cell arrival streams in an ATM multiplexer // IEEE Transaction on communications. Vol. 39, N 2,1991. P. 298 - 303.

158. Lotus/ cc: Mail: справочное руководство no Gateway. Б.м: ТГЖИ.1993.

159. Rainer Handel, Manfred N Huber, Stefan Schroder. ATM Networks, Concepts protocols, applications. 1998. - 315 p.

160. R. Card, D. Hunt. Growth and implications of networks systems: technological and legislative issues. // Computer Communications. Vol. 17. N8. 1994-P. 611-618.

161. Shimshak D.G., Sphicas G.P. Waiting time a two station seruesqueing system. The effect of dependentinterarrival times/ // J. oper. Res. 500 — 1982, Vol., 33,№8-P. 745 -750.

162. The future of electronic communication. Conference. Moscow,1992.

163. Willem Verbuest, Luc Pinnoo, Bart Vocten. The impact of the ATM concept on video coding // IEEE Journal on selected areas in communications. Vol. 6, N9, 1988.-P. 1623-1632.

164. Zbigniew Dziong. ATM Network Resource Management (ATM Professional Reference Press). 1997. — 309 p.