автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Управление эффективностью функционирования и развития распределенной научно-образовательной системы на основе оптимизации ее сетевой информационной архитектуры

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ПРОБЛЕМ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

На правах рукописи

Дмитрий Яковлевич Постельник

УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ЕЁ СЕТЕВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Специальность: 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новгород 1998

Работа выполнена в Новгородском государственном университете им. Ярослава Мудрого

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор А. Л .Гавриков

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Г.А.Доррер кандидат технических наук доцент С.Д.Коровкин

Ведущая организаиия: Московский институт электроники

и математики

Защита состоится 11 июня 1998г. в 15.00 на заседании Диссертационного совета К 053.35.03 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Исследовательском центре проблем качества подготовки специалистов по адресу: 105318, г.Москва, Измайловское шоссе, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Исследовательского центра.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Центральным звеном научно-образователыюй информационной среды являются телекоммуникации.

Построение инфраструктуры компьютерных коммуникаций для науки и высшей школы является одной из приоритетных задач в любой из экономически развитых стран. Такая инфраструктура стимулирует опережающее развитие науки, технологии, образования, что, в свою очередь, напрямую влияет на производительные сферы, экономику страны в целом.

При этом важнейшим условием эффективного использования любой информационной среды является ее содержательное наполнение.

Поэтому в области информатизации высшего образования был введен термин "телематика". Этот термин включает в себя понимание информационной среды как совокупности телекоммуникационных технологий, наполненных необходимыми информационными ресурсами.

Появилась острая необходимость в создании Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы на базе уже созданных и активно развивающихся региональных компьютерных сетей, оказывающих услуги учреждениям науки и образования.

При этом необходимо выделить ряд факторов оказывающих объективное влияние на реализацию проектов такого рода.

Прежде всего, следует отметить, что процесс развития сетей протекает спонтанно в условиях быстро прогрессирующей динамики применения сетей в различных областях деятельности, что ставит в тесную зависимость экономическую эффективность этой области от качества работы сети, к которой предъявляются все более высокие требования. Спонтанность процесса стимулируется относительным удешевлением сетевого оборудования, а появление новых узлов сети, в основном, связано с экономическими возможностями конкретной организации и не всегда согласуется со стратегией оптимального развития сети в целом..

Вместе с тем, проектирование сетей в настоящее время часто основывается на теории и методах, которые разрабатывались несколько десятилетий назад при других социально-экономических условиях: высокая стоимость сетевого оборудования и малая, медленно изменяющаяся динамика нагрузки на сеть. Это обуславливало в этих методах ориентацию на приоритетность программно-аппаратной базы сети, а параметры информационных потоков рассматривались только как один из видов ограничений.

Таким образом, область информационного обмена, включающая вопросы распределения информационных ресурсов сети и управления движением

информационных потоков, оказывалась, в определенном смысле, вторичной и слабо связанной с выбираемой топологией и компонентами сети.

Следует также отметить, что практически все разработанные ранее методы синтеза межузловых соединений рассчитаны на построение новых сетей с прокладкой на каждом направлении независимой линии связи. Но современные сети в подавляющем большинстве организуются на базе уже существующих первичных сетей, из которых на условиях аренды заимствуются необходимые каналы.

При этом, основные три задачи проектирования сети: топологический синтез, маршрутизация трафика и управление потоком - решались относительно независимо одна от другой.

Первоначально, при небольших объемах передачи информации, все эти факторы не оказывали большого влияния. Но, в настоящее время, в условиях постоянно повышающихся требований к характеристикам передачи огромных массивов информации, ранее допущенный несистемный подход приводит к перегрузке одних серверов и связанных с ними каналов при относительной недозагруженности других. При этом следует отметить, что и сам процесс накопления информационных ресурсов на серверах сетей развивается также спонтанно, без взаимозависимости серверов между собой. Как следствие всего этого, снижение эффективности функционирования сетей.

С учетом вышесказанного, представляется диссертационная работа, в которой предложен и доведен до практической реализации новый подход к проектированию сетей на основе введенного -в-работе понятия сетевой информационной архитектуры (СИА) как системного объекта проектирования

Предложенный подход применим как при проектировании сети с самого начала, так и для этапов развития и модернизации сети, когда уже существующая архитектура дополняется или видоизменяется.

Задача оптимизации СИА интерпретируется как поиск наилучшего распределения ограниченных ресурсов по системным компонентам и процессам в соответствии с экономическими критериями.

Актуальность работы.

- Значительная территориальная разобщенность учреждений науки и высшей школы России, одной из самых крупных образовательных систем мира, а также специфика деятельности научно-образовательных систем вызывает необходимость широкого и оперативного обмена различного рода информацией,

что обуславливает необходимость эффективного взаимодействия и оптимального использования ограниченных ресурсов компьютерных сетей;

- Неразвитость методического и организационного обеспечения процессов функционирования и развития взаимосвязанных компонентов информационных и коммуникационных технологий для современных образовательных систем.

Цель работы. Максимизация эффективности научно-образовательной системы (НОС) на основе оптимизации процессов информационного обмена.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

1. Проведение исследования в области информационных проектов и технологий информсреды науки и образования с целью выработки концептуального и научно-методического подхода к построению и эффективному развитию сетевой информационной архитектуры НОС с учетом принципа дуальности организации и управления;

2. Разработка математических моделей и алгоритмов реализации СИА как обслуживающей системы при заданных ее технико-экономических и социальных показателях путем оптимизации распределения ограниченных ресурсов по системным компонентам и процессам в соответствии с экономическими критериями;

3. Создание программной системы автоматизированного проектирования СИА;

4. Проектирование плана развития СИА региональной НОС.

Методы исследования. Решение поставленных в работе задач основано на использовании аппарата теории графов, эволюционной оптимизации, имитационного моделирования, сетей предшествования, авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Работа выполнялась в соответствии с "Проектом информатизации -Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого как центра образования, науки и культуры". Изложенные в работе принципы проектирования и созданная программная система применены при разработке Internet сегмента научно-образовательной сети Новгородского региона.

Апробация результатов работы. Журнал "Информационные технологии" (М.: Машиностроение, 4/97), "Вестник НовГУ" (НовГУ, 3/96); тезисы

докладов: Международная конф. "Математика: альтернативные системы образования и обучения" (Новгород, 1994), Международная конференция "Открытые системы - путь к новому миру" (Москва, 1995), Всероссийская научно - методическая конференция "Телематика-96" (Санкт-Петербург, 1996), Четвертая международная школа-семинар "Новые информационные технологии" (Крым, 1996), Всероссийская научно - методическая конференция "Телематика-97" (Санкт-Петербург, 1997), Вторая всероссийская конференция "Геоинформатика и образование" (Москва, 1998г.).

Публикации. Основные положения диссертации представлены в 14 публикациях - статьях, тезисах докладов и регистрационных документах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы. Представлена характеристика тезисов: информация как ресурс общества, телекоммуникации -основа научно-образовательной информационной среды, распределенная среда обучения - парадигма образования XXI века; рассматриваются вопросы построения единого информационного пространства высшей школы России и его региональный уровень.

Отмечено, что применение системного подхода при решении таких вопросов способно привести к повышению эффективности и качества процесса обучения, оперативности и эффективности управления отдельными научно-образовательными учреждениями и всей системой образования в целом, интенсификации процесса научных исследований, сокращению сроков обучения и улучшению условий для повышения квалификации, интеграции высшей школы России в мировую информационную среду.

Также приведена классификация применяемых в НОС информационных технологий на основе протоколов семейства TCP/IP.

Первая глава представляет проблемный анализ существующего положения в области проектирования и развития сетей применительно к задаче управления эффективностью функционирования и развития научно-образовательных систем. Определяются цель и задачи исследования.

Структура предметной области и исходное пространство параметров представляется в виде формальной модели с тремя составляющими, образующими сетевую информационную архитектуру.

NIA =< H,I,С > ,

где H - Модель аппаратной составляющей - топология сети и аппаратные характеристики (физические параметры) ее компонент;

I - Модель информационной составляющей - структура и свойства сетевой системы информационных ресурсов (ССИР), которая образуется как замкнутое множество информационных разделов и связей между ними. Логически связанное подмножество разделов составляет информационный ресурс (ИР)\

С - Модель потребительской составляющей НОС - динамика распределения объемов запросов клиентов и накладываемые ими ограничения на выполнение этих запросов в процессе функционирования сети.

Множество узлов S сети разбивается на два подмножества: опорные узлы (ОУ) и узлы клиенты (УК): п _ а м С

Информационный обмен в сети рассматривается как процесс движения потоков по виртуальным каналам. При этом величины их пропускной способности могут быть рассчитаны по аналитическим выражениям приведенным в работе.

Образуемая в физической сети сеть виртуальных процессов информационного обмена задает интенсивность тяготения между полюсами сети, которая непрерывно изменяется во времени.

Под общей задачей проектирования сети понимается максимизация полезного эффекта на основе оптимизации процессов информационного обмена, или, максимизация эффективности применения ресурсов сети и обслуживаемых ими объектов - клиентов сети.

Так как, согласно Субетто А.И, эффективность является мерой качества системы и управления, одновременно формализующая потребности и цели функционирования и развития, то в работе эффективность рассматривается как критерий управления. Как мера, она формируется в пространстве "результаты (эффекты) - затраты (ресурсы) - цели (потребности)". Поэтому сеть рассматривается и как экономический объект, обладающий рядом технико-экономических показателей, и возникает задача выбора параметров и структуры сети как сложной экономической системы.

В свою очередь, информация также выступает в форме "информационного продукта" со своей себестоимостью и полезным эффектом при его использовании, который зависит от качества информации и своевременности ее доставки. Таким образом, требования, предъявляемые к сети, диктуются, в первую очередь, интересами потребителя информации.

В итоге, в общем виде задача синтеза СИА сформулирована следующим образом: при известных параметрах технических средств, зависимости их стоимости от производительности и заданной системе информационных ресурсов определить такую СИА, для которой затраты на создание и эксплуатацию будут минимальны, а характеристики информационных потоков удовлетворять требования клиентов.

В работе рассматриваются два вида синтеза СИА: статический и динамический.

Вторая глава посвящена задаче статического синтеза, которая применяется для оптимального размещения ССИР при неизменных А- и С-составляющих СИА. В ней предполагается, что проект имеет относительно небольшой срок реализации.

Математически задача статического синтеза СИА сформулирована следующим образом: максимизировать значение функционала критерия эффективности информационного обмена для анализируемого периода:

АТ

Ф(ДГ, (Л)

I у - шах

\У

дг

Я,

' Ч г,(И\ I

Г

Ч а{с!)

на основе распределения информационных разделов в. е О по серверам а су при условиях:

а) объемно-временных ¿граничений клиентов НОС:

б) размещение очередного раздела (3 объемом С0а на сервер сс приводит к уменьшению его доступного пространства у :

в) общий объем помещаемых на каждый сервер а разделов £>{а) не превышает уа:

г) размещение всех информационных разделов без зеркалирования: U D(a) = D. d(i) f) d(j) = 0,

где

D(a) ç D - подмножество информационных разделов помещаемых на сервер а ;

^a(d) ' СКОРОСТЬ обмена по виртуальному каналу между УК р и обслуживающим его узлом-сервером a(dj, содержащего раздел d ;

Ç - пороговое значение защитного интервала.

Решение задачи статического синтеза основано на методике эволюционной оптимизации. В этом методе используется итерационная градиентная стратегия. Перебор вариантов решения осуществляется в направлении прироста целевой функции, значение которой вычисляется на каждом шаге по всем возможным направлениям в окрестности выбранного узла. Если в окрестности не удается найти направление, улучшающее значение целевой, функции, то считается, что достигнут максимум, и результат решения сохраняется.

В третьей главе отмечается, что для больших проектов, таких как НОС, ограничения на материальные и трудовые ресурсы не позволяют мгновенно реализовать весь проект. Поскольку с течением времени изменяются параметры сетевой архитектуры (потребности клиентов, стоимостные характеристики и т.п.), то целесообразно перейти от статической задачи, при неизменных исходных данных, к динамической задаче, в которой сеть рассматривается как развивающаяся система и ее создание представляет многоэтапный процесс развития из некоторого начального состояния.

Представим, что имеется проект создания сети с долгосрочным периодом реализации. Обозначим:

Та - время начала проекта; К - число этапов проекта; ДГ,=Г,-Г,-, - период ¿-го этапа ( k = \К ) ; M t - лимит средств k ~г0 этапа;

ЛГ-М(ДТ,)=<#(Д71),/(Д7ДС(Д7',)> - СИА, достигнутая на ]ç -м этапе.

Тогда динамика развития СИА во время работы над проектом может быть представлена в виде:

NIA ( Д Г„) => WZ4CA Г,) =>■■■ => NIA (AT 4) ■

Процесс перехода СИА из состояния Л^/;4(Д7\) в состояние NIA (AT, J строится на основе выбора направления из множества единичных векторов развития, исходя из роста выбранного критерия. При этом,

пространство, которому принадлежат эти вектора, базируется на множестве параметров всех трех составляющих (А, I, С) модели СИА.

Единичный вектор развития СИА представляется структурой:

ор = ((уре, ее, ер, Ш, еэ, е/, Ь,1/,МЛР, 5/, )

1уре - вид работы; ее - стоимость;

ер - прибыльность (допускается случай: ер < ее); С/2/1 " срок выполнения;

, /5 - ранний и поздний момент начала; е/ > V ' ранний и поздний момент окончания;

Ц] - импортная зависимость (множество работ, которые должны быть закончены к моменту начала работы). Для работ, связанных по импорту, автоматически предполагается несовместимость по параллельности; ЦР - несовместимость по параллельности (множество работ с которыми не может выполняться одновременно);

, /Г - реальный момент начала и окончания.

В общем виде, под динамической задачей синтеза понимается построение поэтапного плана развития СИА в зависимости от величины выделяемых на каждый этап средств.

Различаются две задачи динамического синтеза: тактическое планирование и стратегическое планирование, соответствующие максимизации эффективности функционирования и эффективности развития.

В первом случае максимизируется эффективность от реализованного . этапа проекта, а во втором - суммарную эффективность от всего числа этапов, оставшихся до завершения проекта.

Таким образом, в первом случае находится решение, максимизирующее потенциал СИА как системы при выполнении этапа проекта, и, следовательно, делается ориентация на максимальное использование соответствующих ресурсов на этапе, а во втором - решение, направленное на резервирование этого потенциала с целью получения максимума суммарной эффективности от реализации последовательности этапов.

Отмечается, что для каждого конкретного проекта могут решаться обе задачи. Например, несколько первых этапов могут строится на основе решения задачи локального планирования, оставшаяся же часть проекта - исходя из стратегического плана.

При оценке эффективности проекта соизмерение разновременных показателей осуществляется путем дисконтирования их к ценности в начальный период.

Для приведения разновременных затрат, результатов и эффектов используется норма дисконта (Е), равная приемлемой для инвестора норме дохода на капитал. Приведение к базисному моменту времени затрат, результатов и эффектов, имеющих место на <>ом шаге расчета реализации проекта производится путем их умножения на коэффициент дисконтирования , определяемый:

1

Б1 = ~-

По + Яа)

к=\

Эффективность каждого шага вычисляется на основе такого показателя как чистый дисконтированный доход или интегральный эффект:

э Я<-3' ■ "(1+Е)'

где - норма дисконта на 1>ом шаге; Я, - результаты; 3: ~ затраты.

При решение динамической задачи целесообразно исходить из следующего принципа вложенности: архитектура сети на каждом этапе, условно обозначенная А(к), получается расширением и/или модификацией элементов структуры предыдущих этапов А(1г-1), А(И-2) —, т.е. искомая последовательность структур обладает свойством вложенности:

= .А)

Методика решения задачи динамического синтеза допускает частичное задание временных границ £$(ор), е/(ор), ор), I/(ор0. При этом, если не заданы моменты начала, считается, что выполнение работы может начаться в любое время от начала реализации проекта до заданного момента окончания минус необходимая длительность работы. Если же не указаны моменты окончания, то считается что работа может быть закончена в любое время от заданного момента начала плюс необходимая длительность и до момента окончания этапа всего проекта. Работы, допускающие прерывание, представляются как набор работ. Между этапами могут быть временные промежутки. Допускается случай, когда не все заявленные работы будут включены в перечень выполняемых работ.

Разработанная методика решения задач планирования (тактического и стратегического) предполагает получение результирующего плана в два этапа решения: построение начального плана и оптимизации плана. Результат решения задач представляется на основе сетей предшествования.

В четвертой главе описана имитационная модель СИА, разработанная в работе с целью проверки предложенных алгоритмов, а также выработки корректирующих рекомендаций в ходе реального проектирования сети. В последнем случае имитационная модель примененяется в качестве инструментального средства управления эффективностью развития сети.

Поскольку сложность стохастических процессов, происходящих при функционировании реальной сети, делает невозможным их точное описание аналитическими моделями. Выбор имитационной модели является наиболее целесообразным, так как в этом случае не требуется апроксимация исследуемого процесса статистическими закономерностями.

Разработанный алгоритм моделирования описан в работе. При этом следует отметить, что моделируемая система относится к классу дискретно-стохастических систем. Применяется алгоритм, в котором системное время передвигается по точкам свершения активных событий, т.е. используется асинхронный алгоритм со случайным шагом. Под активным событием понимается обращение клиента к информационному ресурсу.

В пятой главе рассмотрены вопросы организации мониторинга СИА - как процесса измерений характеристик рабочей нагрузки сети. Отмечено, что технологически это может быть реализовано с помощью специальных устройств - анализаторов протоколов, позволяющих оценить работу сети в целом и, в том числе, всех компонентов технических и программных средств. После оценки функционального состояния сети выполняется соответствующая настройка всех этих компонентов. Цель такой оценки и настройки состоит в обеспечении согласованной работы всех компонентов сети и выполнении функций сети в целом с максимально возможной производительностью.

Основной фактор, который необходимо учитывать, заключается в том, что сегодня используется множество методологий и подходов для организации глобальных соединений, начиная с непосредственных соединений и заканчивая передачей кадров. Все эти типы конфигураций необходимо оптимизировать.

К возможным целям оптимизации относятся:

- уменьшение времени реакции;

- повышение эффективности сетевых приложений;

- полная реализация возможностей аппаратных и программных платформ и линий связи и т.п.

На основе анализа потока данных и полученной статистической информации появляется возможность оценить эффективность и производительность сети, а также реальный эффект вносимых изменений на производительности сети.

Определенная статистическая информация, предоставляемая средствами мониторинга, позволяет установить, есть ли в сети какие-то другие факторы, приводящие к появлению того или иного "опасного симптома".

В шестой главе описана стадия анализа и прогнозирования характеристик СИА В отличие от замкнутой методологии проектирования технического

объекта, где все подчинено целям проекта, целям будущего функционирования объекта, в данном случае проектирование идет на действующей сети.

Имитационное моделирование не является достаточным средством, поскольку фрагмент информационной сети, для которого ведется построение СИА, в общем случае - открытая система. Характеристики, достигаемые в процессе функционирования, зависят не только от требований клиентов, входящих в данный фрагмент, но и от воздействий (запросов) внешних клиентов, принадлежащих другим фрагментам или сетям.

В работе рассмотрен процесс выполнения динамического планирования в этих условиях. Подготовка данных потребует задания требований клиентов для будущих периодов. Их точное определение в общем случае - невозможно. Потребуется сделать эвристический прогноз, точность которого зависит от многих факторов: количество клиентов, объем и структура ИР, длительность времени наблюдения за динамикой развития сети, сам характер этой динамики и т.п.

Во избежание перегрузок некоторых участков, которые могут привести к резкому снижению эффективности функционирования сети в целом, возникает потребность в постоянной коррекции плана построения СИА в ходе выполнения этапов проекта. Это может быть достигнуто регулярной в дискретные моменты времени оценкой величины отклонения ранее планируемых характеристик СИА от реальных, что позволит вовремя принять необходимые меры (включить в план этапа дополнительные работы) .

Принятие целенаправленных мер на основе величины расхождения планируемых и реальных характеристик для текущего момента времени позволяет в высокой степенью вероятности уменьшить эту погрешность для запланированных, более поздних, значений характеристик. Это дает возможность более точно и оптимально вести планирование.

С другой стороны, анализ отклонения характеристик СИА, связанный со статистикой обращений к каждому из серверов, полезен также и для качественной оценки информационного наполнения СИА: степень востребованности ИР, классификация самих клиентов (по областям знаний, географическому положению и др.), период старения информации, форма представления информации, желательная для клиентов и т.п.

С учетом сказанного, обоснованным является выбранный в работе статистический подход к прогнозированию на основе стохастической модели.

В условиях бурного развития сетей процесс запросов не является равновесным относительно постоянного среднего уровня, что указывает на нестационарный характер модели. Для прогнозирования на основе таких моделей

используют экспоненциально взвешенное скользящее среднее, а сам процесс относят к классу нестационарных процессов - авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего.

На рис.1 представлена схема, которая отражает совокупность взаимодействий между отдельными этапами разработки проекта построения сетевой информационной архитектуры.

В целях обеспечения инструментальной поддержки процесса проектирования СИА, как части общего процесса управления функционированием и развитием НОС была разработана и реализована программная система, описанная в седьмой главе.

Данная система принадлежит к классу ОАЭ-систем и обеспечивает полный цикл проектирования: от ввода исходных параметров до получения готовых спецификаций и сетевых графиков работ.

В соответствии с внутренней логической структурой в системе можно выделить следующие функциональные модули: синтеза (статический и динамический), имитационного моделирования, статистического анализа и прогнозирования, информационно-справочная система компонентов.

Модуль синтеза обеспечивает решение задачи построения СИА на основе: топологической структуры, аппаратных характеристик компонентов сети, проекта информационного наполнения, а также требований и ограничений по информационному обслуживанию, предъявляемых потребителями информационных ресурсов.

Модуль имитационного моделирования содержит алгоритмы основных видов протоколов доставки и маршрутизации трафика. Процесс функционирования сети представляется дискретно-стохастической моделью.

Функцией модуля является определение динамики изменения параметров сети в процессе ее функционирования и выявление критических состояний (несбалансированная загруженность каналов и серверов, зоны пиковой нагрузки и т.п.).

Информационно-справочная система содержит описание сетевых компонентов, представленное трехуровневой схемой детализации свойств. На верхнем уровне находятся абстрактные классы компонентов, используемые в алгоритмах синтеза и моделирования СИА. Каждый из классов содержит наборы базовых типов, определяющих множество свойств элемента заданного класса. На нижнем уровне свойства компонента конкретизируются, исходя из характеристик конкретных устройств.

Модуль статистического анализа и прогнозирования производит обработку статистических данных, систематически получаемых в процессе

Статистическая 7 информация /

Экстраполированные характеристики СИА

Рис. 1. Методика построения сетевой информационной архитектуры

функционирования сети. На их основе строятся корреляционные зависимости между прогнозируемыми и реальными характеристиками.

Данная система построена по принципу открытых систем, что обеспечивает возможность оперативного расширения ее функциональных возможностей самим пользователем системы в зависимости от специфических особенностей решаемой задачи. Это позволяет использовать систему также в качестве базы для тестирования и отладки новых алгоритмов.

Предполагается, что использование данной системы в процессе проектирования позволит существенно снизить затраты на разработку фрагментов сети, оптимизировать сроки ее построения и повысить последующие эксплуатационные характеристики.

В восьмой главе описан разработанный план развития СИА региональной НОС применительно к Новгородскому региону. В нем учитываются основные пути намеченные новой региональной политикой в области образования;

- переход на новые государственные образовательные стандарты, определяющие углубление фундаментальной гуманитарной и естественнонаучной.подготовки специалистов по укрупненным направлениям;

- освоение новой модели многоуровневого общего и профессионального образования, призванной обеспечивать преемственность, непрерывность и многовариантность различных ступеней образования;

- резкое возрастание доли и роли образовательных учреждений "повышенного типа" - гимназий, лицеев, колледжей, академий, университетов;

- "вертикальная интеграция" однородных образовательных учреждений различного уровня профессиональной подготовки: лицеи (гимназии), колледжи (средние специальные учебные заведения), академии, университеты (институты);

- "горизонтальная интеграция" одноуровневых однопрофильных и полипрофильных образовательных учреждений.

Успешный опыт создания и развития Новгородского университета на основе интеграции вузов различной ведомственной подчиненности создает предпосылки для новых шагов по пути создания единой региональной системы образования типа учебного округа при ведущей роли (по научному обеспечению содержания образования) в нем государственного университета.

Общая концепция заключается в создании современной информационной среды системы образования и науки Новгородского региона, включение этой среды в мировое информационное пространство, повышение эффективности и качества науки, образования, малого предпринимательства и новых экономических структур через использование современных информационных технологий.

Общие принципы построения и функционирования региональной сети. Региональная сеть строится на базе современных телекоммуникационных технологий и призвана предоставлять пользователям (региональным, российским и зарубежным):

- возможность обмена информацией;

- совместную работу над общими проектами,

- интеграцию существующих ЛВС учреждений в региональную сеть;

- доступ к региональным и мировым информационным ресурсам многопротокольной (TCP/IP, Х25, IPX, FDDI, ATM, ISDN и др.) архитектуры.

Системообразующими элементами сети являются информационно-коммуникационные узлы, которые:

- объединяют вычислительные и информационные ресурсы, локальные сети учреждений и отдельные рабочие станции в общую региональную сеть;

- позволяют организовать региональные взаимодействия и интеграцию в Российские и зарубежные глобальные сети (FREEnet, RUNNET, RUSnet, Relcom, EARN, Internet);

- служат базой для развертывания региональных информационных систем, почтовых и файловых служб, системы телеконференций и т.п.

В такой схеме НовГУ, реально являясь центром образования, науки и культуры региона, выполняет следующие системообразующие функции опорной сети:

- развитие, поддержку и администрирование регионального фрагмента Internet через действующий региональный опорный узел;

- размещение и развитие общих региональных информационных ресурсов (культура, образование, наука, документы, бизнес, туризм, библиотечные каталоги и др.), обеспечивая свободный доступ к ним как внутри региона так и за его пределами;

- информационную поддержку, консультации и обучение.

В работе отмечено, что интеграция образовательных структур на основе новых информационных технологий может сделать развитие образования новой градообразующей идеей для тех городов, где имеется достаточный интеллектуальный ресурс, и дать новый импульс развития территории.

Основными научными и практическими результатами работы являются:

/. Впервые введено понятие СИА как системного объекта проектирования; 2. Разработан в концептуальном и научно-методическом пл.ане подход к построению и развитию СИА НОС, ориентированный на управление эффективностью НОС;

3- Проведена классификация информационных технологий, применяемых в НОС;

4. Построены математические модели информационных объектов задач статического и динамического синтеза СИА;

5. Предложен алгоритм решения задачи статического синтеза, на основе итерационной градиентной стратегии;

6. Предложены алгоритмы решения задачи динамического синтеза для случаев тактического и стратегического планирования;

7. Разработан алгоритм имитационного моделирования СИА как дискретно-стохастической системы;

8. Предложен способ анализа и аналитического прогнозирования объемно-временных характеристик СИА;

9■ Разработана новая методика проектированиясетей на основе концепции СИА;

10. Создана программная система автоматизированного проектирования СИА;

11. Спроектирован план развития СИА региональной НОС.

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях.

1. Постельник Д.Я. Гавриков А.Л. "Задача синтеза информационной архитектуры сети". Журнал "Информационные технологии" 4/97, М. Машиностроение.

2. Постельник Д.Я. Гавриков А.Л. "Анализ сетевого информационного потока". Журнал "Вестник НовГУ" Серия: "Естественные и технические науки", 3/96, Новгород.

3.. Постельник Д.Я. "Вопросы оптимизации системы распределенных информационных ресурсов". Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика-96"- Тезисы докладов. - Санкт-Петербург, 1996 ;

4. Постельник Д.Я., Гавриков А.Л. "Вопросы оптимального планирования развития сетевой информационной архитектуры". Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика-97".

Тезисы докладов. - Санкт-Петербург, 1997

5. Постельник Д.Я., Фронкин A.B., Курмышев Н.В."Система автоматизированного проектирования сетевой информационной WAN-

архитектуры". Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика-97". Тезисы докладов - Санкт-Петербург, 1997.

6. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В. "Технология межсетевого взаимодействия". Серия: "Информационные технологии и системы". Выпуск 2. НовГУ ОЦНИТ, 1995.

7. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В. "Описание информационных ресурсов на языке HTML в гиперсреде WWW". Серия: "Информационные технологии и системы". Выпуск 1. НовГУ ОЦНИТ, 1995.

8. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В. "Язык описания сценария в автоматизированных системах обучения". Международная конференция "Математика: альтернативные системы образования и обучения". Тезисы докладов. - Новгород, 1994.

9. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В., Зайцев Е.В. Инструментальная система создания автоматизированных обучающих сред "ИНФОТЕРРА". Регистрация ПС в ЦИФ ГосФАП №50940000082 РосКЦ ИТО ФАП №205.7100.416, 1994.

10. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В., Закамулин В.И. и др. Мультимедиа гиперсегментная информационно-справочная система "Господин Великий Новгород". Регистрация ПС в ЦИФ ГосФАП №>50950000009 РосКЦ ИТО ФАП №205.9000.430, Информрегистр: №0229600007, 1995.

И. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В., Фронкин А.В. идр. Мультимедиа гиперсегментная информационно-справочная система "УСЛЫШИ ГЛАС МОЙ...". Регистрация ПС в ЦИФ РосКЦ ИТО ФАП №205.7100.509, Информрегистр: №0229600008, 1996

12. Постельник Д.Я., Курмышев Н.В. "Принципы создания и использования информационно-справочных систем на базе мультимедиа технологий". Международная конференция "Открытые системы - путь к новому миру". Тезисы докладов. - Москва, 1995.

13. Постельник Д.Я. Фронкин А.В. "Реализация гиперсегментных систем виртуальной реальности с использованием видеоматериала". Четвертая международная школа-семинар "Новые информационные технологии". Тезисы докладов. - Крым, 1996.

14. Гавриков А.Л., Семчук Н.Н., Воликов А.Г., Постельник Д.Я. CD-ROM "Ботаника". Вторая всероссийская конференция "Геоинформатика и образование". Тезисы докладов. - Москва, 1998.

Лицензия ЛР № 020815 от 20.09.93.

Подписано в печать 23.04.98 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № Издательско-полиграфический

центр Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 173003, Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41. Отпечатано в ИПЦ НовГУ. 173003, Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.