Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеський державний політехнічний університет

УДК 658.5.011.56: 681.3.01

Інформаційна технологія моделювання інтермережі у задачах проектування АСУ підприємства

Спеціальність 05.13.06 - Автоматизовані системи управління і прогресивні інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Шварц Олег Петрович

Одеса 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі “Комп'ютерні інтелектуальні системи і мережі” Одеського державного політехнічного університету Міністерства освіти України. архітектурний інтермережа обчислювання формалізація

Науковий керівник: Нестеренко Сергій Анатолійович, кандидат технічних наук, доцент Одеський державний політехнічний університет, доцент.

Офіційні опоненти: Становський Олександр Леонідович, доктор технічних наук, професор Одеський державний політехнічний університет, завідувач кафедри;

Чмир Ігор Олексійович, кандидат технічних наук, професор Одеська державна академія холоду, директор інституту інформаційних технологій.

Провідна установа: Інститут проблем реєстрації інформації НАН України (м. Київ), відділ проблемно-орієнтованих інформа-ційно-обчислювальних систем

Захист відбудеться 11 листопада 1999 р. о 13:30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.01 в Одеському державному політехнічному університеті (65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету (65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1).

Автореферат розісланий “_5_” жовтня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, канд. техн. наук, професор Ямпольський Ю.С.

Загальна характеристика роботи

Аналіз обчислювальних засобів сучасних АСУ великих виробничих і транспортних підприємств показує, що вони реалізуються у вигляді територіально розподілених багаторівневих мереж, що містять на нижньому рівні локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) підрозділів. Такі мережі одержали назву інтермереж підприємства і відносяться до класу регіональних мереж.

Особливістю інтермереж АСУ підприємства є велика кількість різноманітних обчислювальних, комунікаційних і програмних засобів, які використовуються у складі такої мережі. Їх загальна кількість досягає декількох сотень, а іноді і тисяч одиниць.

Ще однією особливістю інтермережі підприємства є жорсткі часові обмеження на функціонування її окремих компонент, що визначається роботою ряду підсистем АСУ в реальному масштабі часу.

Велика кількість технічних засобів, що входять до складу інтермережі, та жорсткі часові обмеження, які накладаються на функціонування окремих її компонент, роблять процес проектування мережі надзвичайно трудомісткою та складною задачею.

Актуальність роботи визначається необхідністю розробки інформаційної технології моделювання, орієнтованої на інтермережі АСУ, яка дозволяє на доступних технічних засобах у прийнятні часові терміни розраховувати характеристики функціонування інтермережі АСУ підприємства.

Розв'язання такої задачі зводиться до розробки відповідної системи моделювання і технологій їх використання в задачах проектування інтермереж АСУ.

У свою чергу, побудова системи моделювання вимагає розробки структурно-інформаційних і математичних моделей функціонування інтермережі, а також методик їхньої побудови, параметризації і розрахунку.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до держбюджетної НДР № 326-62 кафедри комп'ютерних інтелектуальних систем і мереж Одеського державного політехнічного університету.

Метою дослідження є зниження фінансових та часових витрат при проектуванні обчислювальних засобів АСУ підприємства завдяки використанню нової інформаційної технології моделювання інтермереж.

Для досягнення цієї мети в роботі були розв'язані таки задачі:

дослідження архітектурних особливостей і принципів побудови інтермереж АСУ;

розробка методики створення багаторівневої ієрархічної структурно-інформаційної моделі для опису інтермережі АСУ і її підрозділів;

формалізація правил аналізу структурно-інформаційної моделі обчислювальних засобів АСУ для кількісної оцінки різних варіантів побудови компонент мережі і інтермережі у цілому;

розробка методики створення математичних моделей функціонування ЛОМ інтермережі АСУ з випадковим і детермінованим методами доступу до моноканалу, а також методів їх параметризації та розрахунку;

розробка системи моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі АСУ;

розробка методик моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі в задачах проектування обчислювальних засобів АСУ підприємства.

Наукова новизна одержаних результатів роботи:

розроблені структурно-інформаційні моделі для ЛОМ підрозділів і інтермережі у цілому;

розроблені математичні моделі функціонування ЛОМ інтермережі з випадковим і детермінованим методом доступу до моноканалу;

запропонований декомпозіційний підхід до моделювання ймовірнісно-часових характеристик інтермережі підприємства.

Практичне значення роботи:

інформаційна технологія моделювання була застосована при проектуванні ЛОМ підрозділу управління Одеської залізниці, що дозволило скоротити строки та зменшити вартість проектних робіт;

теоретичні та практичні результати роботи були використовувані у методичних вказівках до дисципліни "Мережі ЕОМ" спеціальностей "Комп'ютерні інтелектуальні системи та мережі" і "Автоматизовані системи управління" Одеського державного політехнічного університету.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі існуючих, та розробці нової інформаційної технології моделювання інтермереж, та удосконаленні математичних та експериментальних методів досліджень.

Дисертантом запропанована автоматизована система моделювання ймовірнісно-часових характеристик інтермереж та методики її використання.

Апробація результатів: основні результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на конференціях студентів і молодих дослідників ОДПУ (Одеса, 1994 - 1997), конференції "Прогресивні інформаційні технології на залізничному транспорті" (Одеса, 1996), конференції “Комп'ютер-Банк-Офіс 96” (Одеса, 1996).

Публікації: за матеріалами дисертації опубліковано 5 наукових робіт.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів та списку літератури; об'єм роботи - 140 сторінок, додатків - 30 сторінок. Дисертація містить 8 таблиць та 37 малюнків.

Основній зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані мета і задачі дослідження, викладені основні наукові і практичні результати, які виведені на захист.

У першому розділі розглянута структура обчислювальних засобів сучасних АСУ підприємствами, яка реалізується у вигляді регіональних інтермереж комп'ютерів. Архітектурною особливістю таких мереж є їх реалізація у вигляді двохрівневих систем. На нижньому рівні знаходяться ЛОМ підрозділів. На верхньому рівні розташована комунікаційна мережа, яка об'єднує усі ЛОМ нижнього рівня.

Огляд технічних і програмних засобів, які використовуються при побудові ЛОМ підрозділів АСУ, показав, що вони будуються, як правило, за принципом односегментних мультісерверних мереж і працюють за схемою “клієнт-сервер”. У частині апаратури, яка використовується при побудові ЛОМ підрозділів, найчастіше застосовуються ПЕОМ типу IBM PC. При реалізації середовища передачі інформації в ЛОМ використовується коаксіальний кабель або звита пара. При побудові середовища передачі даних ЛОМ використовуються повторювачі, які забезпечують можливість збільшення протяжності ЛОМ, а також концентратори і комутатори, які дозволяють використовувати сучасні мережні технології 10/100Base-T.

Програмне забезпечення (ПЗ), яке використовується для побудові ЛОМ підрозділів АСУ, складається з мережної операційної системи і прикладного ПЗ, що забезпечує рішення цільових задач відповідних підсистем АСУ. У якості базової мережної технології використовується технологія Ethernet та її модифікації.

Проведений аналіз варіантів організації комунікаційного середовища інтермережі з використанням телефонних та оптичних каналів зв'язку показав, що застосування телефонних каналів зв'язку дозволяє реалізацію інтермереж стандартів X.25 або frame relay. При використанні в якості каналів зв'язку між ЛОМ оптоволокна комунікаційна мережа відповідає, як правило, стандартам FDDI або ATM.

В інтермережі використовуються канали зв'язку з випадковим і детермінованим методами доступу до середовища передачі інформації.

Огляд сучасних систем і методик моделювання інтермереж показав, що усі відомі системи моделювання використовують імітаційні методи для розрахунку ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі. Це накладає істотні обмеження на їхнє використання, що пов'язано з великими часовими витратами на моделювання і необхідністю застосування дорогих засобів обчислювальної техніки (Міні-ЕОМ) для проведення таких розрахунків. Існуючі методики застосування систем моделювання орієнтовані на проектування мереж загального використання і не враховують роботу в режимі реального часу. Тому їхнє застосування при проектуванні інтермереж АСУ як систем реального часу неможливе.

У другому розділі розроблена структурно-інформаційна модель інтермережі, яка є основою для кількісних оцінок характеристик мережі та її компонент і використовується на різних етапах проектування інтермережі. Модель у формалізованій формі описує структуру зв'язків між компонентами мережі та об'єми інформації, переданої між ними.

Аналіз моделей, які використовуються для відображення структури та інформаційних потоків різних систем показав, що в зв'язку з високою складністю інтермереж АСУ, найбільш результативним для побудови структурно-інформаційної моделей є використання запропонованої у роботі модифікації технології Structured Analysis & Design Technique (SADT). Суть модифікації SADT технології полягає у тому, що кожний елемент діаграми відображає компонент (групу компонентів) інтермережі. Дуги, які об'єднують компоненти діаграм, відображають інформаційні потоки, а також вимоги, що пред'являються до комунікаційного обладнання, використаного для підключення кожного компонента до інтермережі, і характеристики самого компонента. На базі цієї модифікації SADT технології розроблена структурно-інформаційна модель (СІМ) інтермережі АСУ. СІМ представляється у вигляді набору ієрархічних багаторівневих структурно-інформаційних діаграм (СІД), які використовуються як для опису окремих компонент, так і інтермережі у цілому. У роботі запропонований трьохрівневий опис інтермереж АСУ: перший рівень - це рівень інтермережі АСУ; другий - рівень ЛОМ підрозділів; третій - рівень абонентів ЛОМ (ПЕОМ, файлові сервери, комунікаційне устаткування, тощо).

Таким чином, СІМ інтермережі може бути задана трьохкомпонентним вектором, в якому кожний компонент представляє множину СІД відповідного рівня ієрархії, тобто

СІМ =< { СІД1 }, { СІД2 },{ СІД3 } >, (1)

де СІДi - множина діаграм i-ого рівня ієрархії.

При цьому кожна СІДi складається з множини структурно-інформаційних блоків (СІБ) і векторів U, які визначають зв'язкі між ними.

СІДi=<{СІБji | j= 1,n},U>, (2)

де n - кількість СІБ, які описують даний рівень ієрархії СІД.

Кожна СІБij задається четвіркою векторів виду:

СІБji = < Aji, Bji, Cji, Dji>, (3)

де Aji, Bji - вхідні і вихідні вектори j-ого блока i-ого рівня ієрархії діаграми, що визначають середню швидкість передачі інформації відповідним блоком; Сji - вектор комунікації j-ого блока i-ого рівня, що описує комунікаційні засоби, які використовуються даним блоком; Dji - вектор структури j-ого блока i-ого рівня, компоненти якого описують склад та основні характеристики його елементів, а також їхню вартість.

Ієрархічний характер моделі дозволяє декомпозувати СІБ-блок i-ого рівня в СІД-диаграму i+1-ого рівня, що робить можливим представлення будь-якого рівня моделі з необхідним ступенем деталізації.

Запропонована методика побудови структурно-інформаційної моделі інтермережі, що складається з трьох етапів. На першому етапі будується структурна модель, на другому - інформаційна модель інтермережі, а на третьому етапі шляхом диз'юнкції компонентів блоків структурної та інформаційної моделі утворюється структурно-інформаційна модель.

Процес побудови структурної моделі здійснюється від верхнього рівня ієрархії до нижнього і складається з трьох кроків. На першому кроці будується структурна модель інтермережі у цілому, на другому - структурні моделі ЛОМ підрозділів, на третьому - структурні моделі компонентів ЛОМ.

Процес побудови інформаційної моделі інтермережі здійснюється від нижнього рівня до верхнього і містить також три кроки. На першому кроці будується інформаційна модель компонентів ЛОМ підрозділів, тобто описуються потоки інформації, сформовані й оброблені робочими станціями, файловими і комунікаційними серверами, на другому - будуються інформаційні моделі ЛОМ підрозділів, на третьому - виконується побудова інформаційної моделі інтермережі в цілому. На кожному з кроків, так само формується вектор U, який описує зв'язуючі дуги інформаційних блоків.

Процес одержання СІБ зводиться до диз'юнкції відповідних компонент векторів структурних та інформаційних блоків. Множина СІБ і вектор U визначають СІД відповідного рівня ієрархії. Сукупність СІД усіх рівнів ієрархії і визначає СІМ інтермережі у цілому.

Розроблена технологія чисельного аналізу структурно-інформаційної моделі дозволяє визначати чисельні обмеження по працездатності до характеристик компонент мережі: мережних адаптерів, моноканалів, концентраторів, комутаторів та іншого комунікаційного устаткування. Одержані за допомогою технології чисельного аналізу результати перевірки чисельних обмежень є основою для коригування структури проектуємої мережі. Дана технологія дозволяє також оцінювати вартісні характеристики як окремих компонент, так і інтермережі у цілому.

У третьому розділі доведено, що моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі підприємства найбільш доцільно проводити на рівні їхніх основних компонент - ЛОМ підрозділів. Запропоновано методику декомпозиції інтермережі підприємства на ЛОМ підрозділів, яка враховує взаємодію між усіма ЛОМ підприємства. Відповідно до цієї методики, в кожну ЛОМ, одержану в результаті декомпозиції, вводяться дві групи фіктивних модулів: модулі віддалених користувачів і модулі віддалених серверів. Перша група модулів створює в ЛОМ навантаження, еквівалентне всім віддаленим користувачам інтермережі, а друга - ?нтерпретує звернення користувачів ЛОМ до усіх віддалених серверів інтермережі.

Розроблена концептуальна модель функціонування ЛОМ за схемою “клієнт-сервер”, яка приведена на рис. 1.

Математична модель, яка відповідає ЛОМ із випадковим методом доступу до моноканалу, представляється у вигляді трьохвузлової замкнутої мережі масового обслуговування (ЗММО). Перший вузол моделює роботу абонентів, другий - моноканала і третій - серверів ЛОМ.

Вузол, який моделює роботу абонентів мережі, представляється у вигляді багатоканальної системи масового обслуговування (СМО) з однорідним або неоднорідним потоками заявок виду М/М/n. Якщо мережа складається з однотипних абонентів, які працюють під управлінням однотипного ПЗ, то вузол представляється однорідною СМО. Якщо в мережі є неоднорідні абоненти, то вони об'єднуються в ? однорідних груп, і вузол представляється багатоканальною СМО з ? вхідними потоками. При цьому до складу абонентів включаються модулі віддалених користувачів, які також об'єднуються відповідно до типу навантаження, яке створюється.

Рис. 1. Концептуальна модель ЛОМ типа "кліент-сервер", яка працює у складі інтермережі

Запропанована модель відображає роботу ЛОМ у режимі "клієнт-сервер", в якому припускається наявність у моноканалі пакетів двох типів: заявок і відповідей, тому вузол, якій моделює роботу моноканала з випадковим методом доступу, представляється у вигляді одноканальної неоднорідної СМО М/М/1 із двома вхідними чергами.

Вузол, що моделює роботу серверів, представляється у вигляді множини М одноканальних СМО виду М/М/1 з однорідними або неоднорідними вхідними потоками. До його складу включаються модулі віддалених серверів.

Моделі модулів абонентів, моноканалу та серверів наведені на рис. 2 - 4.

Рис. 2 Модель вузла абонентів мережі: а) с однорідними абонентами; б) с ? неоднорідними абонентами

Рис. 3 Модель вузла - моноканал

Рис. 4 Модель вузла серверів мережі

Для розрахунку ЛОМ із випадковим методом доступу запропоновано використання чисельного методу розрахунку, заснованого на алгоритмі SCAT (Self-Correcting Approximation Technique) - модернізованому алгоритмі середніх значень.

Розроблена двухвузлова концептуальна модель однорідної ЛОМ із детермінованим методом доступу до моноканалу наведена на рис. 5.

Рис. 5 Концептуальна модель однорідної ЛОМ с детермінованим методом доступу до моноканалу

Перший вузол такої моделі описує роботу абонентів і серверів мережі, а другий вузол - роботу моноканала. Вузол, що моделює роботу абонентів та серверів, представляється у вигляді множини N одноканальних СМО виду М/М/1 с однорідними вхідними потоками запитань. До складу вузла включаються моделі віддалених користувачів і серверів. У якості моделі моноканалу використовується одноканальна неоднорідна СМО виду M/M/1 с двома класами запитань. Перший клас відображає передачу опитувальних пакетів у моноканалі і має мінімальний час обслуговування, а другий - відображає передачу інформаційних пакетів. Запропоновано методику розрахунку даної моделі з використанням апарата марківськіх процесів. Методика дозволяє розраховувати час реакції системи на запитання абонента:

tр= tпід+2·W+tпер'+tc+tпер", (4)

де tпід - час підготовки інформаційного пакету; W- середній час очікування передачі інформаційного пакету; tпер ' - час передачі пакету запиту; tc - час обробки запитання на сервері; tпер" - час передачі пакету відповіді. Загрузка вузла абонентів-серверів обробкою інформаційних пакетів дорівнює сумі ймовірностей обробки інформаційних пактів усіма абонентами-серверами:

, (5)

а загрузка вузла моноканал дорівнює сумі ймовірностей обробки інформаційних пактів від усіх абонентів-серверів моноканалом:

, (6)

Запропонована методика і визначен набір програмно-апаратних засобів, необхідних для параметризації математичних моделей ЛОМ інтермережі. Для цього запропоновано використання стандартних мережних моніторів, за допомогою яких можливо провести розрахунок часу обслуговування заявки у різних елементах мережі.

Проведено атестацію математичних моделей і чисельних методів їхнього розрахунку з використанням імітаційного моделювання. Для цього були розроблені імітаційні моделі ЛОМ з випадковим та детермінованим методом доступу до моноканалу. Атестація проводилась у широкому спектрі розміру пакетів та кількості абонентів мережі і показала, що максимальна погрішність не перевищувала 30%. Результати атестації для моделі з випадковим методом доступу до моноканалу наведені на рис. 6.

Рис. 6. Графік залежності погрішності М від числа абонентів N у системі для пакетів різної довжини m.

У четвертому розділі наведена структура системи моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі. Концептуальною основою системи є методики декомпозиції інтермережі на еквівалентні ЛОМ підрозділів. Алгоритмічну основу системи складають структурно-інформаційні і математичні моделі ЛОМ, а також методики їхнього розрахунку і чисельного аналізу.

Система моделювання містить такі програмні модулі:

модуль введення проекту мережі;

базу даних компонент мережі;

модуль чисельного аналізу СІМ;

модуль розрахунку математичних моделей.

Модуль введення проекту мережі призначений для реалізації першого етапу моделювання - вводу проекту інтермережі на ПЕОМ з використанням типової реалізації компонент інтермережі. При розробці даного модуля використовувалася методика побудови СІМ інтермережі і її підрозділів, яка описана у другому розділі. Результатом роботи цього модулю є формування структурно-інформаційної моделі інтермережі та її підрозділів.

База даних призначена для збереження варіантів реалізації компонент інтермережі. Вона була розроблена з використанням основних принципів створення структурованих баз даних загального призначення для організації швидкого доступу до її компонент в залежності від їх типу. Розроблений відкритий інтерфейс, що дає можливість швидкого доступу до елементів бази даних і, у разі потреби, дозволяє доповнювати її новими структурними рішеннями.

Модуль чисельного аналізу СІМ призначений для попередньої оцінки працездатності створеного проекту мережі. При розробці модуля чисельного аналізу СІМ використовувалася методика чисельного аналізу компонент інтермережі, яка описана у другому розділі . Вже на цьому етапі проектування розробнику надається можливість провести попередній аналіз введеного проекту та, при необхідності, провести його корегування.

Модуль розрахунку математичних моделей автоматично генерує структуру математичної моделі, яка відповідає структурі введеної мережі. Моделювання є ключовим і заключним етапом у даній системі і призначено для одержання чисельних значень ймовірнісно-часових характеристик функціонування ЛОМ.

Результати моделювання виводяться на екран або зовнішній носій інформації. За результатами моделювання можна робити корегування проекту мережі з метою вибору оптимальних структурних рішень її компонент, що задовольняють заданим обмеженням.

Задачі проектування інтермережі підприємства можуть бути умовно розподілені на дві основні групи. До першої групи відносяться задачі, пов'язані з первинним проектуванням мережі. До другої групи відносяться задачі, пов'язані з модернізацією вже існуючої інтермережі, при цьому можуть розглядатися або задача поліпшення характеристик продуктивності, або задача збільшення ресурсів (абонентів, серверів). Обидві групи задач є невід'ємною частиною процесу створення і розвитку інтермережі будь-якого підприємства. При цьому система моделювання виступає в якості інструментального засобу, який використовується для автоматизації процедури розрахунку характеристик продуктивності мережі, необхідних при виборі оптимальної структури інтермережі підприємства.

У якості базової розроблена технологія моделювання інтермережі на етапі первинного проектування. Методики моделювання інтермережі при її модернізації утворюються в результаті модифікації базової.

В основу базової методики покладена оптимізаційна задача пошуку структури S програмно-апаратних мережних засобів, яка має мінімальну вартість W ( W = f ( S ) min) і забезпечує виконання обмежень на ряд статичних і динамічних характеристик інтермережі. У якості статичних характеристик використовуються пропускні спроможності відповідних комунікаційних засобів U. У якості динамічних характеристик розглядаються значення завантаження моноканалів м і серверів с інтермережі, а також термін реакції мережі на запит користувача tр.

Технологія моделювання реалізує евристичний алгоритм спрямованого перебору і використовує ітераційну процедуру пошуку оптимального рішення. На першому етапі методики здійснюється введення і параметризація проекту моделюємої мережі. На наступному етапі система автоматично генерує СІМ проектуємої мережі. Потім із використанням модуля чисельного аналізу СІМ обчислюються значення необхідних пропускних спроможностей відповідних компонент інтермережі U. Якщо для i-ого компонента інтермережі не виконуються обмеження виду Ui Uдопi, то з бази даних системи вибирається комунікаційний пристрій якій має більшу пропускну спроможність Uдопi, та виконується відповідна модифікація структури мережі, що проектується. Після того, як всі обмеження по пропускних спроможностях мережних компонент будуть задовільнені, здійснюється перехід до наступного етапу технології моделювання, на якому за допомогою модуля розрахунку математичних моделей обчислюються динамічні характеристики інтермережі, що проектується. Якщо для i-ого компонента інтермережі (серверів, моноканалу) не задовольняються обмеження по завантаженню ( Сi Сiдоп, Мi Мiдоп), або терміну реакції (tpi tpiдоп), то з бази даних системи вибирається більш продуктивний мережний компонент, який задовольняє даному обмеженню.

Всі мережні компоненти системи, які зберігаються в базі, упорядковані по вартості, що істотно спрощує реалізацію процедури спрямованого перебору.

Розроблена технологія моделювання дозволяє за кінцеву кількість кроків із використанням системи моделювання вибрати оптимальну по вартості структуру інтермережі, яка задовольняє заданим обмеженням на її характеристики.

Розглянуто приклад використання інформаційної технології моделювання для проведення модернізації ЛОМ підрозділу управління АСУ Одеської залізниці. Він показав, що використання розробленої технології дозволяє істотно зменшити строки та витрати на процес проектування ЛОМ, а також проводити обгрунтований вибір оптимальної за критерієм вартісті архітектури проектуємої мережі.

Висновки

Проведений аналіз архітектурних особливостей існуючих інтермереж АСУ. Показано, що вони відносяться до класу регіональних мереж і мають ієрархічну структуру, при цьому на нижньому рівні знаходяться локальні мережі підрозділів. Великий набір апаратно-програмних засобів і мережних технологій, які використовуються при побудові інтермереж роблять процес проектування надзвичайно трудомісткою та складною задачею.

Показано, що існуючі інформаційні технології моделювання інтермереж АСУ вимагають великих часових витрат та потужних обчислювальних засобів і орієнтовані на дослідження мереж загального використання.

Розроблена методика побудови структурно-інформаційної моделі інтермережі, що базується на запропонованій в роботі модифікації SADT технології побудови моделей складних систем. При цьому структурно-інформаційна модель інтермережі є набір діаграм інтермережі та її компонент. Суть модифікації SADT технології полягає у тому, що кожний елемент діаграми відображає компонент (групу компонентів) інтермережі. Дуги, які об'єднують компоненти діаграми відображають інформаційні потоки, вимоги, які пред'являються до комунікаційного обладнання, що використовується для підключення кожного компонента до інтермережі, а також характеристики самого компонента.

Запропонована методика чисельного аналізу структурно-інформаційної моделі інтермережі та її компонент. Така методика дозволяє з використанням єдиного методологічного підходу розраховувати значення ряду системних мережних характеристик, як при проектуванні, так і при модернізації існуючої мережі.

Запропонована методика декомпозиції інтермережі підприємства на еквівалентні мережі підрозділів, яка дозволяє проводити моделювання інтермережі на рівні ЛОМ, що її складають. Суть методики полягає у введенні модулів віддалених серверів і віддалених абонентів до складу кожної декомпозіційної ЛОМ. Ці моделі відбивають взаємодію даної ЛОМ з іншими мережами.

Розроблені концептуальні і математичні моделі ЛОМ інтермережі з випадковим і детермінованим методами доступу до моноканалу, які надають можливості моделювання ЛОМ з використанням чисельних методів розрахунку. Запропонована методика їхньої параметризації з використанням стандартного програмного забезпечення моніторінгу ЛОМ.

Розроблена методика розрахунку математичних моделей, яка дозволяє у чисельній формі одержувати значення ймовірнісно-часових характеристик функціонування ЛОМ підрозділів з детермінованим методом доступу з використанням апарата марківськіх процесів.

Запропонована система моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі, в основі якій лежать розроблені методики створення структурно-інформаційних моделей та їх чисельного аналізу і математичних моделей ЛОМ та методик їх розрахунку. Дана система дозволяє автоматизувати процес побудови і розрахунку моделей інтермережі та її компонент.

Запропоновані методики використання системи моделювання в задачах проектування інтермережі АСУ підприємства. Застосування даних методик дозволяє проводити оптимальний вибір програмно-апаратних мережних засобів як на етапах проектування інтермережі, так і на етапах її модернізації.

Завдяки запропонованій системі моделювання і методик її використання при проектуванні ЛОМ з 20 абонентів і двох серверів часові витрати були зменшені на 50% у порівнянні з використанням для цього імітаційних методів моделювання.

Розроблена інформаційна технологія моделювання була застосована при проектуванні ЛОМ підрозділу управління Одеської залізниці, що дозволило скоротити на 70% строки та зменшити на 50% вартість проектних робот у порівнянні з існуючими технологіями проектування обчислювальних засобів підрозділів АСУ.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Нестеренко С.А., Шварц О.П. Региональные сети ЛВС / Труды Одесского политехнического университета. - 1996. - № 2. - С. 15 - 17.

Нестеренко С.А., Фомин Д.А., Шварц О.П. Система моделирования вероятностно-временных характеристик ЛВС SCAT / Труды Одесского политехнического университета. - 1997. - № 2. - С. 41 - 43.

Методы повышения пропускной способности ЛВС передачи данных С.А. Нестеренко, Д.А. Фомин, В.Ф. Шапо, О.П. Шварц / Автоматизация судовых технических средств. - 1997. - № 2. - С. 116 - 120.

Шварц О.П. Система моделирования ЛВС SCAT / Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 1998. - Вып. 107. - С. 109 - 113.

Нестеренко С.А., Проценко И.В., Шварц О.П. Расчет характеристик функционирования ЛВС подразделения управления АСУ с использованием САПР "MODLAN for Windows" / Труды Одесского политехнического университета. - 1999. - № 1. - С. 216 - 218.

Шварц О. П. Інформаційна технологія моделювання інтермережі в задачах проектування АСУ підприємства. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - ?втоматизовані системи управління і прогресивні інформаційні технології. Одеський державний політехнічний університет, Одеса, 1999.

Дисертація присвячена розробці інформаційної технології моделювання інтермережі, що дозволяє визначати оптимальний набір технічних і програмних засобів для її побудови як на етапі первинного проектування, так і при проведенні модернізації існуючої мережі. Для вирішення даної задачі в рамках дисертаційної роботи були розроблені: методика побудови, параметризації і чисельного аналізу структурно-інформаційної моделі інтермережі; методика побудови, параметризації і розрахунку математичних моделей для ЛОМ із випадковим і детермінованим методами доступу; система моделювання ймовірнісно-часових характеристик функціонування інтермережі та методики її використання на різних етапах проектування.

Ключові слова: інтермережа АСУ; структурно-інформаційна модель; автоматизована система моделювання.

Shvartc O. P. Information technology of modeling WAN in tasks of designing of a MIS of the enterprise. - Мanuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a specialty 05.13.06 - Automated control systems and progressive information technologies. Odessa state polytechnic university, Odessa, 1999.

The dissertation is devoted to development of information technology of modeling WAN, allowing to define a set technical and software for its construction, both at a stage of primary designing, and at realization of modernization of an existing network. For the decision of the given task in frameworks dissertation of work were developed: a technique of construction, parameters and numerical analysis structural - information models WAN; a technique of construction, parameters and account of mathematical models for LAN with the casual and determined method of access; system of modeling of the probability-temporary characteristics of functioning WAN and techniques of its use on various design stages.

Key words: WAN a MIS; structural-information model; the automated system of modeling.

Шварц Олег Петрович. Информационная технология моделирования интерсети в задачах проектирования АСУ предприятия. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. Одесский государственный политехнический университет, Одесса, 1999.

Диссертация посвящена разработке информационной технологии моделирования интерсети, позволяющей определять оптимальный набор технических и программных средств для ее построения как на этапе первичного проектирования, так и при проведении модернизации существующей сети.

Вычислительные средства современных АСУ крупных промышленных и транспортных предприятий реализуются в виде территориально распределенных интерсетей компьютеров. Высокая сложность таких сетей и жесткие ограничения, накладываемые на временные характеристики их функционирования, делают процесс проектирования сети чрезвычайно трудоемкой нетривиальной задачей.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки информационной технологии моделирования, ориентированной на интерсети АСУ, которая позволяет на доступных технических средствах в приемлемые временные сроки рассчитать характеристики функционирования интерсети АСУ предприятия.

Решение такой задачи сводится к разработке соответствующей системы моделирования и технологии ее использования в задачах проектирования интерсети АСУ.

В свою очередь разработка системы моделирования требует разработки структурно-информационных и математических моделей функционирования интерсети, и также методик их построения, параметризации и расчета.

Целью исследования является снижение временных и стоимостных затрат при проектировании вычислительных средств АСУ предприятия благодаря использованию новой информационной технологии моделирования интерсети.

Данная цель достигается решением следующих задач:

исследование архитектурных особенностей и принципов построения интерсетей АСУ;

разработка методик построения многоуровневых иерархичных структурно-информационных моделей для описания интерсетей АСУ и ее подразделений;

формализация правил анализа структурно-информационных моделей вычислительных средств АСУ для количественных оценок разных вариантов построения интерсети в целом и ее компонент;

разработка методики построения математических моделей функционирования ЛВС интерсети АСУ со случайным и детерминированным методом доступа к моноканалу, а также методов их параметризации и расчета;

разработка системы моделирования вероятностно-временных характеристик функционирования интерсетей АСУ;

разработка методик моделирования вероятностно-временных характеристик функционирования интерсетей в задачах проектирования вычислительных средств АСУ предприятия.

Научная новизна полученных результатов работы:

разработаны структурно-информационные модели для ЛВС подразделений и интерсети в целом;

разработаны математические модели функционирования ЛВС интерсети со случайным и детерминированным методом доступа к моноканалу;

предложен декомпозиционный подход к моделированию вероятностно-временных характеристик интерсети предприятия.

Практическое значение работы:

информационная технология моделирования была использована при проектировании ЛВС подразделения управления Одесской железной дороги, что позволило сократить сроки и уменьшить стоимость проектных работ;

теоретические и практические результаты работы были использованы в методических указаниях по дисциплине "Сети ЭВМ" для специальностей "Компьютерные интеллектуальные системы и сети" и "Автоматизированные системы управления" Одесского государственного политехнического университета.

Ключевые слова: интерсеть АСУ; структурно-информационная модель; автоматизированная система моделирования.

Размещено на Allbest.ru

...