автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Организационные и структурные решения при создании информационных сетевых систем на транспорте

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Транспортные вычислительные сети, как элемент дли использования технологий взаимодействия и передачи данных в вычислительных сетях.

1.1. Описание поведения информационных потоков при сетевом взаимодействии с помощью модели OSI.

1.2. Протоколы осуществляющие передачу данных в вычислительных сетях.

1.3. Выводы но главц.1.

Глава 2. Модели теории массового обслуживания для описания процессов в транспортных региональных сетях.

2.1. Критерии качества функционирования региональных транспортных сетей.

2.2. Модели систем массового обслуживания, применяющиеся для эффективного описания процессов в транспортных региональных сетях.

Глава 3: Анализ и проектирование региональных вычислительных транспортных сетей.

3.1. Автоматизация и управления коллективным использованием ресурсов в транспортных сетях.

3.2. Технологии структуризации сети с коммутацией пакетов.

3.3. Эффективное проектирование и определение параметров региональной вычислительной сети.

3.4. Анализ задержки пакетов в РВС.

3.5. Задача выбора пропускных способностей для организации заданного качества обслуживания в РВС.

3.6. Управление распределением потоков для оптимизации маршрутов в сети.«.

3.7. Задача выбора пропускных способностей и распределения потоков для минимизации времени обработки запроса в сети.

3.8. Результаты но главе 3.

Глава 4. Тсхннко-ннструменталыюс обеспечение.

4.1. Коммуникационное оборудование.

4.2. Описание модели проектируемой сети.

4.3. Анализ адекватности моделей ТМО с реальной сетью.

4.4. Расчет параметров сети.I.

4.5. Результаты но главе 4.

Актуальность проблемы. Основная цель автоматизации информационных процессов па водном транспорте состоит в обеспечении информацией и информационными технологиями всех производственных процессов и иерархической сети управления деятельностью подразделений, для достижения максимальной эффективности управления перевозочными процессами. При этом для всех заинтересованных пользователей, объединенных информационной сетью, необходимо создать единое информационное пространство. Другими словами целесообразно объединять процессы и объекты на водном транспорте централизованной сетевой системой.

При этом современная концепция информатизации на водном транспорте направлена на централизацию вычислительных процессов и управления. Но при этом подходе повышаются требования к развитию средств связи, протоколов передачи данных, распределенного доступа к сетевым ресурсам, все это возникает между информационно-вычислительными центрами (ИВЦ) разных уровней и разных подразделений.

Задачи решаемые на местах в ИВЦ подразделений, имеют высокую степень детализации информации, которая требует очень быстрой обработки. Возможность обработки основного объема информации на месте, без передачи ее на АСУ высшего уровня, позволяет снизить общие требования к развитию средств связи между ИВЦ разных уровней. Для надежного функционирования АСУ при решении оперативных задач, как правило, большое число ЭВМ обменивается максимальным количеством информации. Применение множества персональных компьютеров (ПК) в данной ситуации затрудняет множество вычислений, т.к. затруднен быстрый обмен информацией между ними. Поэтому требуется установка высоко производительных каналов связи и современного сетевого оборудования между информационно-вычислительными системами, архитектура которых поддерживает надежность, избыточность, быстродействие, приоритетность обслуживания. Воплощением таких архитектур являются локальные и региональные вычислительные сети.

В мире интенсивно идет разработка сетей разного уровня, для решения сложных задач управления в реальном времени, планирования, моделирования и др. Большие сети открывают широкие возможности в достижении более высоких показателей производительности и надежности, по сравнению с малыми сетями, за счет использования избыточности, алгоритмов приоритетности передачи информации. Как правило, разработки больших сетей уникальны, дороги, недоступны для широкого использования. Они применимы только в конкретных случаях и в определенных моментах.

Для оптимального использования создаваемых сетей между информационными вычислительными системами (ИВС), необходимо определить общую стратегию (технологию) построения сети, а затем реализовывать уже конкретные аппаратные платформы для поддержки этой сети в ИВЦ. При этом, каждая задача решаемая при построении представляет собой частный пример и при ее решении нельзя получить полную информацию о трафике в ИВЦ, а также о программной реализации того или иного процесса.

В последнее время появился ряд работ, в которых теоретически обосновываются требования к топологиям и архитектуре информационных сетей, но однозначного обоснования поведения трафика в сети, а также его описания нет. При этом для транспортных задач целесообразно применять сочетания региональных вычислительных сетей (РВС) и локальных вычислительных сетей (J1BC) для организации взаимодействия между ИВЦ. Информационные сетевые системы (ИСС) максимально приспособлены к обработки больших массивов информации, с наибольшей эффективностью решают только большие задачи, поставленные перед ними, которые предъявляют высокие требования к производительности межсетевого взаимодействии. Такая ИСС должна «уметь» обрабатывать разные элементы данных передающихся по одним каналам связи, что и другая информация, которая нужна для решения других задач.

ИСС применяются для комплексной автоматизации предприятий водного транспорта, должны удовлетворять некоторым критериям.

Разработка некоторых математических подходов позволяет упростить проектирование сетей и в дальнейшем уберечь от глобальных конструктивных ошибок.

За последнее время программисты получили распоряжение мощные средства для автоматизации создания ИСС. Однако даже новейшие технологии объектно-ориентированного программирования (ООП), архитектура «клиент-сервер», среды быстрой разработки программ, большое количество готовых компонентов, из которых можно строить программу, а также множество аппаратных решений построения сетей быстрого обмена информацией, не позволяют достаточно эффективно учитывать все особенности при построении сетей обмена информацией и множества распределенных сетевых ресурсов, использующихся для ИВЦ.

В связи с этим целыо диссертационной работы является структуризация принципов построения региональных сетей для ИВЦ, разработка методов моделирующих поведение процессов в сетях при разных нагрузках и алгоритмического обеспечения описания информационных маршрутов.

Исходя из поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:

• Формулирование общих принципов взаимодействия передачи информации в сети, определение протоколов передачи, определение критериев эффективности работы сети; '

• Применения моделей теории массового обслуживания для комбинированного и эмпирического моделирования процессов в региональных транспортных сетях;

• Обобщение алгоритмов доступа для коллективного использования ресурсом, под ресурсом в пашем случае понимается: использование некоторого объема памяти, времени центрального процессора для обработки запросов, сам объем информации, который предоставляется пользователю;

• Разработка алгоритмов описывающих основные критерии использующиеся при проектировании региональной транспортной сети;

• Исследование разных методов моделирования трафика в сети с помощью моделей теории массового обслуживания.

Методы исследования. Методологической основой и общетеоретической базой исследования являются принципы построения вычислительных сетей, теория массового обслуживания, теория алгоритмов, теория программирования вычислительных процессов, теория построения вычислительных структур, теория управления и принятия решений. Научная новизна диссертационной работы состоит: a) В построении и исследовании области применения моделей теории массового обслуживания, для проектирования региональных вычислительных сетей. b) В разработке и обоснованию комплекса структурных и алгоритмических принципов, реализующих данную концепцию на существующей аппаратной и управляющей базе. c) В предложении нового подхода для, разработки региональных вычислительных сетей, основанного на выделении трех составляющих компонент: пропускная способность, время реакции сети, топология. d) 11редложено решение, которое позволило проводить параметрический синтез при разработке региональных транспортных вычислительных сетей, что позволило, приблизить модели к более реальным процессам происходящим и сети.

Практическая ценность. Предлагаемый подход может быть успешно применен при промышленной разработке ИСС, комплексов автоматизации деятельности предприятий и организации водного транспорта. Выигрыш при применении данного подхода проектирования, дает легкость при проектировании, моделировании разных ситуаций в сетях, определения узких мест, при этом дает возможность на основании полученных данных подбирать соответствующее оборудовании имеющее разную спецификацию.

Разработанный комплекс структурных средств, который доведен до конкретных схематических решений. Рассматриваемая разработка обеспечивает математическую, конструктивную и идеологическую базу для последующего усовершенствования и развития, а также проведение исследовании в этой перспективной области.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы.