Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство промислової політики України

Науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики”

КРАСНОЩОК Віктор Миколайович

УДК 519.21:378:681.3

ОПТИМІЗАЦІЯ ПРІОРИТЕТНОГО ДОСТУПУ В КОРПОРАТИВНИХ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕРЕЖАХ ПРИ ОРГАНІЗАЦІЇ НАВЧАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ

05.13.06 - автоматизовані системи управління

та прогресивні інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі економічної кібернетики Київського національного торговельно-економічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор ПОНОМАРЕНКО Леонід Анатолійович, головний науковий співробітник НВК “Київський інститут автоматики”.

Офіційні опоненти

- доктор технічних наук, професор СБИТНЄВ Анатолій Іванович, професор кафедри Національної академії оборони України Міністерства оборони України;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник РАБЧУК Віталій Львович, ЗАТ “Інфоком - Супутникові телекомунікації”, завідувач відділу проектування.

Провідна установа Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, кафедра автоматики і управління в технічних системах.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці НВК “Київський інститут автоматики”.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук Л.П.Тронько

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Майбутнє будь-якої організації пов'язано з комп'ютерними технологіями. У цьому аспекті особливого значення набувають комп'ютерні мережі. У свою чергу організація мереж обумовлює витрати на комп'ютерну техніку і впливає на швидкість і зручність роботи з інформацією. До однієї і тієї ж інформації можуть звертатися декілька людей, а потім передавати мережею результати своєї роботи. Прогрес технічних засобів в останні 20 років і збільшення обсягів інформації зумовлюють необхідність швидкого і зручного способу її пошуку та обробки. Слід зазначити, що у користувачів інформації можуть бути різні права, обов'язки та повноваження. Тому необхідно доцільно розподілити між ними пріоритети при роботі в обчислювальних мережах. При цьому необхідно враховувати наявні стандартні алгоритми вирішення конфліктних ситуацій.

Об'єкт дослідження - корпоративна комп'ютерна мережа вищого навчального закладу (ВНЗ).

Предмет дослідження - процеси визначення оптимальних структурних параметрів і стратегій керування потоками повідомлень у корпоративній мережі ВНЗ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася згідно з планами науково-дослідних робіт кафедри економічної кібернетики Київського національного торгово-економічного університету на 2000-2003 рр. з розробки математичних моделей і інформаційних технологій оптимізації процесів передачі повідомлень і визначенню пріоритетів у корпоративній мережі ВНЗ, планом виконання науково-дослідних робіт за договором з Міністерством освіти і науки України “Розробка основних технічних рішень і структури комплексу технічних засобів системи дистанційного навчання Київського національного торгово-економічного університету з елементами її типізації” (№ державної реєстрації 0100U006109). корпоративний обчислювальний мережа навчальний

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка математичних моделей і алгоритмів визначення структурних параметрів і оптимізації пріоритетного доступу в корпоративних обчислювальних мережах при організації навчального процесу. Для досягнення поставленої мети розв'язуються такі задачі:

дослідження існуючого програмного та апаратного забезпечення, що використовується в корпоративних мережах;

дослідження існуючих корпоративних обчислювальних мереж, методів передачі даних і порядків обслуговування повідомлень у локальних мережах;

розроблення математичної моделі процесів взаємодії структурних елементів локальних обчислювальних мереж;

розроблення математичних методів і обчислювальних алгоритмів визначення раціональних структурних параметрів корпоративної обчислювальної мережі;

розроблення моделі обслуговування потоків різнотипних заявок для систем із ситуаційними пріоритетами з одночасною оптимізацією витрат, пов'язаних з обслуговуванням повідомлень у різних ситуаціях;

розроблення системи збору та обробки інформації про заявки, що надійшли на обслуговування під час передачі повідомлень при організації навчального процесу;

проведення моделювання локальної комп'ютерної мережі засобами пакета NetCracker® Professional і отримання основних показників завантаження і працездатності мережі.

Методи досліджень грунтуються на основних положеннях теорії масового обслуговування, котрі є визначальними в досягненні мети дисертаційної роботи. На основі застосування системно-логічного підходу, ідей і методів математичного моделювання, теорії масового обслуговування створені аналітичні й алгоритмічні засоби оптимізації, застосування яких дозволяє значно поліпшити технічні показники функціонування корпоративних мереж. Моделювання локальної комп'ютерної мережі проводилось засобами пакета NetCracker® Professional.

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі методами теорії масового обслуговування вперше одержані аналітичні вирази для розрахунку пріоритетних параметрів систем обслуговування в корпоративних обчислювальних мережах. Розроблені економіко-математичні моделі, методи й алгоритми дозволяють істотно поліпшити техніко-економічні показники функціонування сучасних корпоративних мереж ВНЗ, а також підвищити ефективність обслуговування заявок, що надходять від користувачів під час навчального процесу.

Задачі дисертаційного дослідження випливають з аналізу реальних процесів керування потоками даних у комп'ютерних мережах. Розроблені математичні моделі, методи й алгоритми грунтуються на реаліях функціонування сучасних корпоративних мереж, вони дозволяють підвищити ефективність обслуговування користувачів.

Практичне значення отриманих результатів. Теоретичні дослідження розпочиналися і проводилися із урахуванням їх наступної практичної реалізації.

Отримані в роботі результати використані Центром комп'ютерно-інформаційних технологій Академії педагогічних наук України при розробці рекомендацій зі створення типових систем дистанційного навчання у вищих навчальних закладах України; вони реалізовані на практиці при створенні комплексу технічних засобів локальної обчислювальної мережі кафедри економічної кібернетики КНТЕУ. Окремі результати роботи застосовуються в навчальному процесі КНТЕУ в курсах “Інформатика та обчислювальна техніка” і “Сучасні моделі і методи передачі даних”.

Практична значущість роботи полягає також у тому, що розроблені в дисертації теоретичні положення узагальнені та доведені до інженерних методик і числових алгоритмів. Всі оптимізаційні задачі, досліджені в роботі, доведені до програмної реалізації. Це дозволяє ефективно застосовувати їх у практиці проектування та експлуатації корпоративних мереж.

Обгрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій. Наукові положення, висновки і рекомендації дисертаційної роботи обгрунтовані коректним використанням математичного апарату, успішною апаратною і програмною реалізацією розробленого методу оптимізації пріоритетного доступу в корпоративних обчислювальних мережах при організації навчального процесу, а також ефективним практичним впровадженням результатів дисертаційного дослідження, яке продемонструвало збіг теоретичних результатів із реальними.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень повідомлені на міжнародних конференціях з керування (“Автоматика-2001”, м. Одеса, 2001 р., “Автоматика-2002, м. Донецьк, 2002 р.), 3-й міжнародній міждисциплінарній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми науки та освіти”, м. Ужгород, 2002 р., конференції "Інтернет, освіта, наука - 2000", м. Вінниця, 2000 р., щорічних конференціях професорсько-викладацького складу КНТЕУ, на постійно діючих семінарах Наукової Ради з проблеми “Кібернетика” НАН України: “Організація програмного забезпечення АСУ”, “Методи аналізу й оптимізації високонадійних систем” (2001-2003 рр.).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 8 друкованих працях, серед яких 2 статті в наукових фахових журналах, що відповідають переліку ВАК, 2 статті у фахових збірниках наукових праць, 4 тези доповідей на конференціях.

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати дисертаційного дослідження, які представлено до захисту, одержані автором особисто. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, автору належать: математична модель кафедральної мережі, алгоритм ситуаційного управління процесами обслуговування заявок у корпоративних мережах під час навчального процесу, програмна реалізація знаходження оптимальної структури мережі, алгоритм системи переривання з ситуаційними пріоритетами.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, викладених на 139 сторінках машинописного тексту, списку використаних джерел (152 найменування). Робота містить 29 рисунків та 5 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність тематики, визначено об'єкт та предмет досліджень, сформульовано мету та задачі дисертаційного дослідження, вказано наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів, наведені дані щодо реалізації і впровадження результатів роботи, її апробації та щодо публікацій основних результатів дослідження в наукових фахових виданнях.

У першому розділі зроблено загальний огляд побудови корпоративних мереж, зазначені основні проблеми, які виникають у процесі широкого використання нових інформаційних технологій та засобів навчання.

У першому підрозділі проаналізовані різні моделі дистанційного навчання (ДН), що відрізняються організаційними структурами, у другому - детально розглянута схема основних структурних елементів мережевого комплексу технічних засобів системи ДН ВНЗ, який має філії та учбово-консультативні пункти в різних містах, а у третьому - описані вимоги до мережі в цілому і до окремих її компонентів. У четвертому підрозділі визначені групи користувачів, які будуть працювати в мережі, їх функції та права під час навчального процесу, а також описані принципи передачі інформаційних повідомлень між цими групами. У п'ятому підрозділі проаналізовані деякі прилади передачі даних, що використовують в корпоративній мережі, та визначені варіанти підвищення швидкості передачі повідомлень і продуктивності мережі.

З проведеного аналізу зроблено наступні висновки: оновлення програмного забезпечення, яким користуються в ВНЗ, зміна вимог до існуючого апаратного забезпечення потребують оптимального його використання без кардинальних втручань та його повної заміни.

У другому розділі більш детально, наближаючись до структури мережі Київського національного торговельно-економічного університету, розглянуті топології та технології побудови обчислювальних мереж. Проведена їх порівняльна характеристика та вказані їх основні недоліки та переваги. Виходячи з проведеного аналізу зроблено вибір технічних засобів. Особливу увагу приділено засобам передачі даних та визначенню їх характеристик.

У першому підрозділі проведено аналіз існуючих мережевих топологій та апаратного забезпечення мережі, проведена їх порівняльна характеристика. Другий підрозділ присвячено огляду основних мережевих технологій. У третьому підрозділі проаналізовані технічні засоби мережі та дані рекомендації щодо їх використання. У четвертому підрозділі дана характеристика існуючим середовищам передачі даних.

У п'ятому підрозділі доведено необхідність у моделюванні перед прийняттям будь-яких рішень щодо побудови або модернізації комп'ютерної мережі. Корпоративна мережа - це перш за все складна система, що містить у собі тисячі найрізноманітніших компонентів. Необхідно, щоб ця система якомога краще здійснювала обробку потоків інформації, які в свою чергу мають різну інтенсивність і різну ступінь впливу на ефективність функціонування системи в цілому. Показано, що раніше, ніж будувати нову мережу або вносити зміни до існуючої, доцільно проаналізувати і, за можливістю, спрогнозувати поведінку мережі в різних проблемних ситуаціях. Для виконання цієї мети можна використати один із пакетів прикладних програм, наприклад NetCracher®, який є ефективним інструментальним засобом проектування, імітаційного моделювання і аналізу комп'ютерних мереж.

Але досвід проектування корпоративних мереж показує, що незважаючи на великі можливості подібних пакетів, бажано до початку процесу проектування мережі за допомогою якої-небудь прикладної програми розрахувати параметри мережі аналітичними методами і попередньо визначити характеристики тих пристроїв, що будуть задовольняти заданим вимогам. Причому, знаючи параметри апаратних складових мережі і наявне програмне забезпечення, такі розрахунки можна здійснити не шляхом імітації поведінки системи на комп'ютері, а провести їх з використанням математичного апарата, призначеного для аналізу систем масового обслуговування (СМО). У такий спосіб можна одержати аналітичну модель передбачуваної мережі “на папері” і заздалегідь, до практичного впровадження тих чи інших технічних і програмних засобів визначити основні характеристики системи і розрахувати очікуваний ефект.

Третій розділ присвячений питанням застосування методів теорії масового обслуговування при оптимізації управління потоками в корпоративній мережі та проектування мережі засобами пакету NetCracher®.

У першому підрозділі розглянута система дистанційного навчання як модель управління технологічними процесами. При створенні мережевої СДН виділяють:

систему управління ДН;

електронні навчальні курси;

систему тестування;

методики і навчальні матеріали.

Задача оптимального управління процесом ДН виникла одночасно з появою таких систем.

Тільки автоматизована система управління здатна утримувати навчальний процес СДН в оптимальному режимі, внаслідок чого підвищується ефективність навчання, використання викладацьких кадрів.

При формуванні стратегії управління повинні бути вивчені і враховані характеристики технологічного процесу дистанційного навчання, поведінка процесу в часі та його реакції на керуючі впливи. Після цього може бути розроблена математична модель процесу. Процедури розрахунку керуючих впливів для різних ділянок процесу навчання називаються алгоритмами управління. Входами їх є повідомлення, що надходять від суб'єктів процесу навчання, і дані, що зберігаються у відповідних базах. Математичний і логічний аналіз змісту отриманих повідомлень дозволяє за певними алгоритмами визначити керуючі впливи, необхідні для регулювання навчального процесу; керуючі впливи реалізуються в системах ДН за допомогою видачі інформаційних повідомлень розпорядницького характеру, внесення змін в бази даних, а також інших управлінських механізмів, звичайних для навчальних закладів різних типів.

Алгоритм збору і обробки інформації працює в режимі ініціації відповідних програм ініціативними сигналами (ІС), що надходять від робочих терміналів підсистем - модулів.

Кожному ІС відповідають певні програми, що одержують управління від системного диспетчера. Після закінчення роботи цих підпрограм управління передається або спеціальному алгоритму збору та обробки інформації, або системному диспетчеру в залежності від конкретної ситуації.

Процес спостереження за технологічним процесом СДН організований на ЕОМ за допомогою групи слів спостереження. Кожному модулю (одночасно в кожний момент часу в активному стані може знаходитися не більше трьох з них) ставиться у відповідність 16-розрядне машинне слово - слово спостереження. При появі інформаційного повідомлення від певного модуля в слові спостереження від розряду до розряду переміщається одиниця. В нульовому розряді слова спостереження одиниця з'являється, якщо в систему надходить останній сигнал від модуля - сигнал про припинення роботи.

Визначення стратегії обробки інформаційних потоків, котра забезпечувала б надійне приймання усього об'єму інформації, що надходить в припустимий термін, належить до класу задач теорії масового обслуговування. При цьому надходження нового інформаційного повідомлення можна вважати заявкою на обслуговування, а процес передачі або переробки інформації інтерпретувати як обслуговування.

У другому підрозділі проведено аналіз існуючих методів оптимізації систем масового обслуговування. Методи оптимізації СМО можна розділити на дві групи: методи визначення оптимальної структури системи і методи визначення оптимального управління системою при заданій структурі.

Визначення оптимальної структури системи включає в себе наступне:

визначення виду обслуговуючої системи (система з чергою чи без неї, черга одна чи декілька, черга до всіх приладів чи до кожного окремо тощо);

визначення кількості місць для очікування в кожній з існуючих черг;

визначення кількості приладів.

Оптимальне управління при заданій структурі включає в себе:

визначення виду пріоритету при виборі заявок на обслуговування з черги (абсолютний, відносний, змішаний тощо);

визначення ситуаційного (тобто залежного від станів системи) управління при заданій структурі;

визначення конкретного обслуговуючого приладу для обслуговування певної заявки (при нерівноцінних приладах).

Процес дистанційного навчання потрібно розглядати як розімкнену систему з обмеженою чергою та обслуговуванням з пріоритетами. Найбільше поширення в теоретичних дослідженнях пріоритетних систем масового обслуговування дістали так звані абсолютні та відносні пріоритети. Можна виділити три широких класи систем з пріоритетами:

системи, в яких пріоритет встановлюється при виборі заявки на обслуговування;

системи, в яких пріоритет встановлюється в момент надходження заявки;

системи, що поєднують у собі властивості двох попередніх класів.

Кожна пріоритетна дисципліна повинна визначати правила для прийняття двох рішень:

яку заявку вибрати на обслуговування в момент готовності приладу;

продовжувати чи переривати обслуговування заявки, що знаходиться на приладі в момент надходження нової заявки.

Безсумнівний інтерес для практичних додатків становить така внутрісистемна дисципліна, при якій пріоритет (абсолютний чи відносний) залежить від поточного стану системи. Якщо у пам'яті обчислювальної машини є якимось чином сформована модель управління, то за допомогою цієї моделі можна передбачити наслідки прийняття тих чи інших рішень і вибрати оптимальне рішення з допустимої їх множини відповідно до заданого критерію управління на основі опису конкретної ситуації, що виникла в об'єкті управління.

Третій підрозділ присвячений системі з ситуаційними пріоритетами та вирішенню задачі визначення структурних параметрів і оптимізації пріоритетного доступу в корпоративних обчислювальних мережах при організації навчального процесу.

Систему збору і обробки інформації в СДН можна представити як розімкнену систему з ситуаційними пріоритетами з обмеженою чергою, декількома вхідними потоками, експоненціальним часом обслуговування і можливістю переривання початого обслуговування.

У систему масового обслуговування поступає N пуасонівських вхідних потоків заявок, що відрізняються своїми імовірнісними та вартісними параметрами, а обслуговування виконується одним приладом. Тоді під станом системи будемо розуміти вектор з (N+1) -ми цілочисленими компонентами, перша з яких означає тип заявки, що знаходиться в даний момент на обслуговуванні, а інші вказують кількість заявок того чи іншого типу, що знаходяться в черзі. Таким чином, запис (k, і) означає, що система знаходиться в такому стані, коли обслуговується заявка k-го типу , а в черзі є i₁ заявок першого типу (з першого потоку), i₂ - другого і т.ін. Задача визначення оптимального ситуаційного відносного пріоритету полягає у виборі конкретної заявки на обслуговування в момент звільнення обслуговуючого приладу.

Якщо система знаходиться у стані (k, і), на обслуговування вибирається заявка S-го типу з імовірністю ^S(і), . Тоді

де

Коли на обслуговування надійшло чергове повідомлення, система повинна адекватно на нього відреагувати.

Рівняння імовірності повної групи подій має вигляд:

іііііі ,

де i) - імовірність того, що заявка j-го типу замінить в черзі заявку -го типу;

i) - імовірність того, що заявка j-го типу поступить в чергу без заміщення заявки, що знаходиться на обслуговуванні, і займе одне з вільних місць;

i) - імовірність того, що витиснута заявка k-го типу замістить в черзі заявку l-го типу при надходженні заявки -го типу;

i) - імовірність того, що витиснута заявка k-го типу поступить в чергу на одне з вільних місць.

Схема прийому заявки довільного типу системою з ситуаційними пріоритетами і обмеженою чергою подана на рис.1.

Для випадку АСУ СДН загальні сумарні витрати в системі збору і обробки інформації, зв'язані з процесом її функціонування Z, можна представити як суму

Z = Z₁ + Z₂ + Z₃ + Z₄,

де Z₁ - втрати, зв'язані з простоєм пристрою обробки інформації;

Z₂ - втрати через затримку інформаційних повідомлень (заявок) в накопичувачі;

Z₃ - втрати, зв'язані з відмовленням заявкам у обробці через переповнення накопичувачів;

Z₄ - втрати через витиснення заявок з черги або від переривання обслуговування при абсолютному пріоритеті.

Розділимо значення Z на Т (час моделювання) і отримаємо величину втрат в одиницю часу, яку і треба мінімізувати.

Якщо Z₁, Z₂, Z₃ та Z₄ виразити через:

i) - стаціонарна імовірність стану (k, і);

б₀ - вартість втрат в одиницю часу через простій обслуговуючого приладу;

б_k(s) - вартість втрат через перебування s заявок k-го типу в черзі, приведена до одиниці часу;

- вартість втрат однієї заявки k-го типу;

- вартість втрат в системі через витиснення заявки k-го типу з черги або з приладу

і зібрати разом всі коефіцієнти при величинах i) та позначити такі суми через i), то величина Z запишеться наступним чином:

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.1. Схема прийому заявки j-го типу у стані (k,i)

i) i).

Враховуючи те, що вхідні потоки заявок є пуасонівськими, а час обслуговування розподілено за експоненціальним законом, функціонування системи описується однорідним ланцюгом Маркова, всі стани якої є сполученими.

Використовуючи імовірності переходів між станами системи, одержимо систему лінійних алгебраїчних рівнянь для визначення ймовірностей станів :

,

.

Задача оптимізації функціонування системи полягає у мінімізації значення Z шляхом обчислення набору оптимальних значень керуючих параметрів і

Зробивши деякі перетворення, отримаємо задачу лінійного програмування, яка запишеться наступним чином:

знайти

такі, щоб сумарні витрати Z набували мінімального значення при обмеженнях:

+

;

;

;

;

.

Отримані після розв'язання задачі лінійного програмування значення керуючих параметрів повністю визначають поведінку системи у момент надходження заявок від підсистем і модулів і у моменти звільнення обслуговуючого приладу - ЕОМ.

У пам'яті ЕОМ зберігається упорядкований еталонний масив ситуаційних слів, що повністю відображає всі варіанти поведінки системи як у випадку надходження нової заявки, так і у випадку звільнення обслуговуючого приладу. Окрім цього, в пам'яті резервуються комірки, необхідні для збереження інформації про поточний стан - поточне ситуаційне слово.

Схема алгоритму функціонування системи збору і обробки інформації з використанням ситуаційних пріоритетів у випадку надходження нової заявки подана на рис.2.

У четвертому підрозділі розглянута ситуаційна модель розподілення інформаційних ресурсів в комп'ютеризованих навчальних системах та отримано рівняння для знаходження значень керуючих параметрів, при яких сумарні втрати набудуть свого мінімального значення.

Доведено, що для обчислення потрібних значень керуючих пріоритетних параметрів з врахуванням лінійності функції загальних витрат можна застосувати один з методів лінійного програмування.

У п'ятому підрозділі за допомогою апарата СМО отримана математична модель функціонування кафедральної мережі як нижньої ланки обчислювальної мережі навчального закладу. Отримана процедура для визначення пріоритетності заявки, характеристик системи для випадку переривання з наступним відносним пріоритетом витиснутої заявки або з абсолютним пріоритетом витиснутої заявки.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.2. Алгоритм системи збору і обробки інформації

З використанням отриманих процедури аналізу і алгоритму збору і обробки інформації проведені чисельні експерименти на ПЕОМ. Проведені експерименти показують, що значення імовірносної функції втрат значно менше для переривання з абсолютним пріоритетом, ніж для переривання з відносним пріоритетом. Доведено, що через трудомісткість аналізу функціонування навчального комп'ютерного класу доцільно провести імітаційне моделювання, наприклад, за допомогою пакету NetCracker.

У шостому підрозділі засобами пакета NetCracker побудована локальна комп'ютерна мережа, що за своїми характеристиками наближена до мережі кафедри економічної кібернетики Київського національного торговельно-економічного університету (рис.3).

Визначені потоки повідомлень в мережі. Проведено дослідження мережі та знайдено вузькі місця, що доцільно вдосконалювати в першу чергу.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна і важлива задача розробки технічного і програмного забезпечення процесу оптимізації пріоритетного доступу в корпоративних обчислювальних мережах при організації навчального процесу. На основі застосування системно-логічного підходу, ідей і методів математичного моделювання, теорії масового обслуговування створені аналітичні й алгоритмічні засоби оптимізації, застосування яких дозволяє значно поліпшити технічні показники функціонування корпоративних мереж.

У дисертації одержані такі основні теоретичні й практичні результати.

Показано необхідність і доцільність аналітичного й імітаційного моделювання комп'ютерних мереж при проектуванні нових і модернізації вже існуючих. Визначено основні складові корпоративних мереж, їхні основні характеристики й особливості застосування в різних ситуаціях із урахуванням бажань замовника.

Доведено можливість розгляду комп'ютерних мереж як розімкнених систем масового обслуговування. Корпоративна мережа розглянута як складна імовірнісна система високого порядку, сукупність елементів якої зв'язана визначеною формою взаємодій і загальною метою функціонування, із характерними рисами матеріального об'єкта, тобто метою створення, поведінкою, структурою, взаємодією із зовнішнім світом тощо.

Підкреслено, що інформаційні технології істотно підсилюють роль інформаційних систем щодо підтримки прийняття управлінських рішень у корпоративних мережах.

Методами теорії масового обслуговування вирішено комплекс задач визначення оптимальної стратегії обслуговування заявок, що надійшли в систему. Докладно розглянуті ситуаційна модель розподілу інформаційних ресурсів у комп'ютеризованих навчальних системах і математичні моделі функціонування кафедральної мережі як нижньої ланки обчислювальної мережі навчального закладу. Отримано точні рівняння для розрахунку керуючих параметрів функціонування розподільного алгоритму у різних моделях. Побудовано алгоритм відображення поведінки системи в момент прийому нової заявки, виведене рівняння повної групи подій у момент приходу нової заявки, отримане рівняння, що визначає величину втрат, зв'язаних із простоєм приладу, із чеканням заявки в черзі, із відмовою заявці в обслуговуванні та із утратою витисненої заявки.

Проведено моделювання локальної комп'ютерної мережі засобами пакета NetCracer, отримані основні показники завантаження і працездатності мережі, детально проаналізовані вузькі місця в системі і зроблено висновок про необхідність структурних змін у мережі та застосування керуючого алгоритму для оптимізації втрат під час передачі повідомлень у мережі.

Отримані в роботі результати використані Центром комп'ютерно-інформаційних технологій Академії педагогічних наук України при розробці рекомендацій зі створення типових систем дистанційного навчання у вищих навчальних закладах України і реалізовані на практиці при створенні комплексу технічних засобів локальної обчислювальної мережі кафедри економічної кібернетики КНТЕУ. Окремі результати роботи використовуються в навчальному процесі КНТЕУ в курсах “Інформатика й обчислювальна техніка” і “Сучасні моделі і методи передачі даних”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Пономаренко Л., Меликов А., Краснощок В. Математична модель локальної обчислювальної мережі підрозділів університету // Віст. КНТЕУ. - 2000. - №5. - С. 11-16.

Автором побудована математична модель кафедральної мережі.

Пономаренко Л.А., Краснощок В.Н. Ситуаційна модель розподілу інформаційних ресурсів в комп'ютерних навчальних системах // Проблеми підвищення ефективності інфраструктури: Збірник наукових праць. Випуск 8 - К.: НАУ, 2002. - С. 133-139.

Автором розроблено алгоритм ситуаційного управління процесами обслуговування заявок в корпоративних мережах під час учбового процесу та програмна реалізація знаходження оптимальної структури мережі.

Пономаренко Л.А., Краснощок В.Н., Степанова Я.М. Структура комплексу технічних засобів та оптимізація процесів інформаційного обміну в системі дистанційного навчання // Автоматизація виробничих процесів. - 2003 - №1(16). - С. 37-42.

Автором сформульовано задачу оптимізації процесів інформаційного обміну в системі дистанційного навчання.

Краснощок В.Н., Пономаренко Л.А. Структура системы прерывания с ситуационными приоритетами в АСУ дистанционным обучением // Проблеми інформатизації та управління: Збірник наукових праць. Вип. 8 - К.: НАУ, 2003. - С. 213-216.

Автором розроблено алгоритм системи переривання з ситуаційними пріоритетами.

Степанова Я.М., Краснощок В.Н. Проблеми процесу інформаційного обміну в системах дистанційного навчання // Друга міжнародна конференція ІОН - 2000 “Інтернет, освіта, наука - 2000”, 10 - 12 жовтня 2000 р., м. Вінниця. Збірник матеріалів конференції. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - С. 180-181.

Автору спроектована мережа, на якій розглядалися проблеми інформаційного обміну.

Степанова Я.М., Краснощок В.Н. Средства обеспечения систем дистанционного обучения и проблемы информационного обмена в таких системах // Матеріали міжнародної конференції з управління “Автоматика - 2001”, 10-14 вересня 2001 р., м. Одеса. - Одеса: Одеський державний політехнічний університет, 2001. - Т.2. - С. 131 - 132.

Автором розроблена модель корпоративної мережі.

Краснощок В.М. Использование CASE-методов для оптимизации производительности сети системы дистанционного обучения. // Матеріали міжнародної конференції з управління “Автоматика - 2002”, 16 - 20 вересня 2002 р., м. Донецьк - Донецьк: Донецький національний технічний університет, 2002. - Т.2. - С. 126 - 128.

Краснощок В.М. Основні задачі оптимізації мережі в системі дистанційного навчання // Матеріали 3-ї міжнародної міждисциплінарної науково-практичної конференції “Сучасні проблеми науки та освіти”, 1 - 9 травня 2002 р., м. Ужгород. - Харків: Українська Асоціація “Жінки в науці та освіті”, Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Ужгородський національний університет, 2002. - С. 55.

АНОТАЦІЇ

Краснощок В.М. Оптимізація пріоритетного доступу в корпоративних обчислювальних мережах при організації навчального процесу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики”, Київ, 2004.

Дисертаційна робота присвячена оптимізації пріоритетного доступу в корпора-тивних обчислювальних мережах при організації навчального процесу. Розроблені математичні моделі процесів взаємодії структурних елементів локальних обчислю-вальних мереж, математичні методи і обчислювальні алгоритми визначення їх раціо-нальних структурних параметрів, модель обслуговування потоків різнотипних заявок для систем із ситуаційними пріоритетами з одночасною оптимізацією витрат, зв'яза-них із обслуговуванням повідомлень у різних ситуаціях. Проведено моделювання локальної комп'ютерної мережі засобами пакета NetCracker® Professional і одержані основні показники завантаження і працездатності мережі.

Ключові слова: корпоративна обчислювальна мережа, пріоритетний доступ, ситуаційне управління, моделювання.

Краснощок В.Н. Оптимизация приоритетного доступа в корпоративных вычислительных сетях при организации учебного процесса. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Научно-производственная корпорация “Киевский институт автоматики”, Киев, 2004.

Диссертационная работа посвящена оптимизации приоритетного доступа в корпоративных вычислительных сетях при организации учебного процесса. Разработаны математические модели процессов взаимодействия структурных элементов локальных вычислительных сетей, математические методы и вычислительные алгоритмы определения их рациональных структурных параметров, модель обслуживания потоков разнотипных заявок для систем с ситуационными приоритетами с одновременной оптимизацией потерь, связанных с обслуживанием сообщений в различных ситуациях. Проведено моделирование локальной компьютерной сети при помощи пакета NetCracker® Professional и получены основные показатели загрузки и работоспособности сети.

В работе показана необходимость и целесообразность аналитического и имитационного моделирования компьютерных сетей при проектировании новых и модернизации уже существующих. Расписаны основные составляющие корпоративных сетей, их основные характеристики и особенности применения в различных ситуациях, учитывая при этом желания заказчика.

Доказана возможность рассмотрения компьютерных сетей как разомкнутой системы массового обслуживания. С точки зрения математического моделирования и теории массового обслуживания корпоративная сеть рассмотрена как сложная вероятностная система высокого порядка, совокупность элементов которой связаны определенной формой взаимодействий и общей целью функционирования, с характерными чертами материального объекта, т.е. целью создания, поведением, структурой, взаимодействием с внешним миром и т.д.

Подчеркнуто, что информационные технологии существенно усиливают роль информационных систем относительно поддержки принятия управленческих решений в корпоративных сетях.

Методами теории массового обслуживания решен комплекс задач определения оптимальной стратегии обслуживания заявок, поступивших в систему. Подробно рассмотрена ситуационная модель распределения информационных ресурсов в компьютеризированных учебных системах и математическая модель функционирования кафедральной сети как нижнего звена вычислительной сети учебного заведения. Получены точные уравнения для расчета управляющих параметров функционирования распределительного алгоритма в вышеприведенных моделях. Построен алгоритм отображения поведения системы в момент приема новой заявки, выведено уравнение полной группы событий в момент прихода новой заявки, получено уравнение, определяющее величину потерь, связанных с простоем прибора, с ожиданием заявки в очереди, с отказом заявке в обслуживании и с потерей вытесненной заявки.

Проведено моделирование локальной компьютерной сети средствами пакета NetCracker® Professional, получены основные показатели загрузки и работоспособ-ности сети, детально проанализированы узкие места в системе и сделан вывод о необходимости структурных изменений в сети и применении управляющего алгоритма для оптимизации потерь во время передачи сообщений в сети.

Полученные в работе результаты использованы Центром компьютерно-информационных технологий Академии педагогических наук Украины при разработке рекомендаций по созданию типовых систем дистанционного обучения в высших учебных заведениях Украины и реализованы на практике при создании комплекса технических средств локальной вычислительной сети кафедры экономической кибернетики КНТЭУ. Отдельные результаты работы используются в учебном процессе КНТЭУ в курсах “Информатика и вычислительная техника” и “Современные модели и методы передачи данных”.

Ключевые слова: корпоративная вычислительная сеть, приоритетный доступ, ситуационное управление, моделирование.

Krasnoshchok V.M. Optimization of priority access in corporate computer networks during the organization of studying process. - Handwriting.

The thesis for a scientific degree of Candidate of Technical Sciences (Ph.D.) in speciality 05.13.06 - automated management system and progressive information technologies. - Scientific production corporation “Kyiv Institute of Automatics”, Kyiv, 2004.

The thesis is devoted to the optimization of priority access in corporate computer networks during the organization of studying process. Mathematical models of interaction of structural elements of local computer networks, mathematical methods and computing algorithms for definition of rational structural parameters, a model of serving flows of different kinds of requests for systems with situational priorities with simultaneous cost optimization related to serving messages in different situations, have been designed. Modelling of a local computer network has been made using NetCracker Professional package and the main indicators of network loading and working ability have been taken.

Key words: corporate computer network, priority access, situational management, modelling.

Размещено на Allbest.ru

...