Алгоритмы многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Проферансов, Дмитрий Юрьевич

• Проферансов, Дмитрий Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Проферансов, Дмитрий Юрьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

1.1. Особенности современной корпоративной

телекоммуникационной инфраструктуры

1.2. Критерии оценки качества корпоративных

телекоммуникационных сетей

1.3. Обзор и анализ систем моделирования и разработки сетей

1.4. Проблемы моделирования корпоративных

телекоммуникационных сетей

1.4.1. Требования, предъявляемые к моделям современных корпоративных сетей

1.4.2. Подходы к решению задач моделирования сетей

1.4.3. Многоуровневое представление корпоративных телекоммуникационных сети в процессе моделирования

1.5. Формальное описание задачи моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей

1.6. Этапы решения поставленной научной задачи

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. МНОГОУРОВНЕВАЯ ГРАФОВАЯ МОДЕЛЬ КОРПОРАТИВНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

2.1. Иерархическое представление корпоративной

телекоммуникационной сети

2.2. Взаимозависимость критериев оценки качества

при многоуровневом представлении корпоративной сети

2.3. Графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети

2.3.1. Основные свойства графовой модели сети

2.3.2. Разработка многоуровневой графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети

2.3.3. Реализации свойства развития графовой модели сети

2.4. Анализ графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети в процессе многовариантного синтеза сетевых решений

2.5. Расчет основных параметров корпоративных

телекоммуникационных сетей

2.5.1. Оценка аппаратурной надежности корпоративной сети

2.5.2. Задержка передачи сообщений в корпоративных телекоммуникационных сетях

2.5.3. Время реакции ОС при решении корпоративных задач

2.5.4. Оценка среднего времени выполнения СУБД запросов к РБД при оптимизации размещения файлов

и обработки запросов к СУБД

2.5.5. Рациональное распределение системных сервисов

в соответствии с сетевыми ресурсами

2.5.6. Среднее время решения корпоративных

задач конкретной предметной области

2.6. Формирование альтернативных вариантов сети на основе многоуровневой графовой модели

2.7. Обобщенный показатель оценки точности многоуровневой

графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ВЫБОРУ БАЗОВОГО ВАРИАНТА КОРПОРАТИВНОЙ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

3.1. Принятие технических решений в процессе многовариантного

моделирования корпоративной телекоммуникационной сети

на основе графовой модели

3.2. Условия принятия технических решений

3.3. Принятие решений в условиях неопределенности

исходной информации о сети

3.3.1. Анализ особенностей задачи

3.3.2. Формирование множества рациональных

сетевых вариантов

3.4. Этапы решения задачи выбора базового варианта корпоративной телекоммуникационной сети в условиях

неопределенности исходной информации

3.5 Разработка алгоритма выбора базового варианта

корпоративной телекоммуникационной сети

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

ГЛАВА 4. СИСТЕМА МНОГОУРОВНЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

4.1. Требования, предъявляемые к программному

обеспечению системы

4.2. Состав и технические характеристики системы

4.3. Основные этапы функционирования системы многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей

4.4. Экспериментальное исследование разработанного программного обеспечения

4.5. Использование разработанных алгоритмов и моделей

в системах автоматизированного проектирования сетей

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А «Результаты экспериментальной проверки»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б «Акты использования результатов диссертационной работы»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время развитие телекоммуникационных технологий меняет подход к проектированию, построению и модернизации большинства корпоративных территориально-распределенных сетей, которые становятся все более сложными и масштабными с точки зрения их инфраструктуры и используемых сервисов. Проектируемые и строящиеся корпоративные сети нового поколения, как правило, основываются на концепции Broadband Convergence Network, предполагающей конвергенцию гетерогенных данных в единую сетевую среду. В тоже время большинство существующих моделей телекоммуникационных сетей из-за имеющихся ограничений позволяют решать лишь отдельные частные вопросы, поэтому актуальной научной задачей является разработка новых моделей таких сетей с целью улучшения их технических характеристик.

Как правило, корпоративная телекоммуникационная сеть включает в себя тысячи самых разнообразных компонентов и для ее эффективного моделирования такую сеть в большинстве случаев целесообразно представлять в виде иерархической многоуровневой структуры. Как показывает практика, разработчикам наиболее удобно представлять сеть с помощью графа, который позволяет наглядно увидеть связи, а методы теории графов - эффективно проводить оптимизацию, при этом имеется возможность анализировать как отдельные подграфы так и сеть в целом, а для этого необходима разработка графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети.

При создании крупных территориально-распределенных сетей процесс их разработки и ввода в действие охватывает большой интервал времени и, соответственно, возникают проблемы создания сети как развивающейся системы. Необходимо учитывать рост потребностей

абонентов в переработке информации с течением времени, изменение технико-экономических характеристик средств сети, в ряде случаев отсутствие достоверных исходных данных. Для разрешения этих проблем требуется проводить многовариантные расчеты, которые должны проводиться в режиме диалога, а при определении характеристик сети нужно располагать соответствующими вспомогательными моделями и алгоритмами их расчета. Следовательно, при моделировании корпоративной сети должна быть обеспечена возможность проведения таких вычислений.

Решение поставленной научной задачи на основе многоуровневого моделирования во многом определяет конечный результат процессов разработки корпоративных телекоммуникационных сетей, позволяя наиболее полно и эффективно учитывать сетевые параметры, обеспечивая уже на ранних стадиях реализации конкретной сети достижение необходимого уровня качества.

При решении данной научной задачи автор в своих исследованиях опирается на труды российских и зарубежных ученых, которые внесли большой вклад в развитие телекоммуникационных сетей - Л.Клейнрок, А.Гарсиа-Диас, В.М.Вишневский, А.И.Герасимов, А.И.Русаков, А.Н.Назаров, Ю.В.Семенов, В.Столлингс, Г.П.Башарин, Г.Хелд, Д.Г.Михалев, Д.Филлипс, И.А.Мизин, О.И.Бронштейн, С.Фейт, Эд.Уилсон и другие ученые.

Проводимые исследования актуальны как в настоящее время, так и на обозримую перспективу развития сетей телекоммуникаций.

Цель и задачи исследований

Цель исследования заключается в повышении эффективности процессов проектирования, функционирования, и развития корпоративных телекоммуникационных сетей за счет разработки новых моделей и алгоритмов, обеспечивающих многоуровневое моделирование корпоративных телекоммуникационных сетей, формирование множества возможных решений на основе графовой модели сети и выбор базового варианта сети из множества полученных рациональных вариантов.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1) проанализировать тенденции развития телекоммуникационных сетей и определить особенности современной корпоративной телекоммуникационной инфраструктуры; провести анализ проблем моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей, выявить предъявляемые к ним требования и определить критерии оценки качества, а так же требования, предъявляемые к моделям таких сетей;

2) разработать многоуровневую графовую модель корпоративной телекоммуникационной сети и алгоритм ее реализации;

3) разработать алгоритм формирования возможных вариантов сети на основе многоуровневой графовой модели;

4) разработать алгоритмы анализа графовой модели сети; расчета сетевых параметров; выбора базового варианта сети из множества рациональных вариантов;

5) разработать методику оценки обобщенного показателя точности многоуровневой графовой модели сети;

6) разработать программное обеспечение, реализующее процесс многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей.

Объект исследования - корпоративные телекоммуникационные

сети.

Предметом исследования являются методы и модели анализа, исследования и моделирования масштабных гетерогенных корпоративных телекоммуникационных сетей.

Методы исследования. В работе использованы методы теории сложных систем, теории графов, систем и сетей массового обслуживания, методы математического моделирования, принятия решений и оптимизации, теория вероятности и математической статистики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработана многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети и алгоритм ее реализации, которая позволяет эффективно моделировать как сеть в целом, так и ее элементы и проводить многовариантные расчеты;

2) разработан алгоритм формирования возможных сетевых вариантов на основе многоуровневой графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети, который определяет процесс разработки и конечный результат создания сети;

3) разработаны алгоритмы анализа графовой модели сети и расчета сетевых параметров, с помощью которых можно эффективно решать поставленные перед проектировщиками сетей задачи, при сокращении требуемых вычислительных ресурсов;

4) разработан алгоритм выбора базового варианта корпоративной телекоммуникационной сети, позволяющий проводить моделирование в режиме диалога и использовать при этом творческие возможности проектировщика.

Практическая значимость работы состоит:

- в создании программного обеспечения, реализующего процесс многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей;

- в разработке методических материалов по моделированию телекоммуникационных сетей;

- в возможности использования разработанного математического аппарата в автоматизированных системах проектирования телекоммуникационных сетей;

- результаты диссертационной работы могут быть полезны сетевым администраторам, так как позволяют проводить исследования и анализ сетей, оценивать необходимые сетевые параметры и характеристики.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1) многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети и алгоритм ее реализации;

2) алгоритм формирования возможных сетевых вариантов на основе многоуровневой графовой модели сети;

3) алгоритмы анализа графовой модели и расчета параметров корпоративной телекоммуникационной сети;

4) алгоритм выбора базового варианта сети.

Реализация результатов диссертационной работы

Основные результаты исследований использовались:

- в ФГУП Межотраслевой НИИ «Интеграл», что позволило эффективно оптимизировать сеть предприятия с учетом решаемых задач и улучшить технические характеристики сети;

- в ЗАО БАТАТЕЬ, что позволило увеличить производительность сети на 15%;

- в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)» при изучении дисциплин «Моделирование компьютерных сетей и телекоммуникационных систем», «Вычислительные системы», «Теория проектирования систем и сетей», «Методы оптимизации» при подготовке специалистов, бакалавров и магистров по направлению подготовки

230100 «Информатика и вычислительная техника» и специальности

230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы опубликованы в рецензируемых научно-технических журналах, докладывались и обсуждались:

• на международной научно-технической конференции «International conference in informatization and telecommunication», Ruen (France), 2011;

• на заседаниях научно-технического совета МНИИ «Информика»;

• на научном семинаре кафедры «Вычислительные системы и сети» МИЭМ.

Достоверность научных результатов подтверждается:

- данными об успешном практическом применении результатов диссертации при разработке сетей;

- корректностью вывода математических зависимостей для расчета сетевых параметров и характеристик;

- полученные научные результаты обеспечены математическими доказательствами или экспериментальной проверкой и согласованы с имеющимися результатами других авторов, опубликованными в отечественной и зарубежной литературе.

Приоритет практических решений подтвержден авторскими свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ и базы данных.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 103 наименований и двух приложений, содержит 27 рисунков и 8 таблиц. Основной текст диссертации изложен на 149 страницах.

В первой главе проведен анализ состояния и перспектив развития телекоммуникационных сетей. Исследованы процессы конвергенции и интеграции компьютерных и телекоммуникационных сетей, а также тенденции развития телекоммуникационных сетей. Исследованы характеристики корпоративных телекоммуникационных сетей, определены, предъявляемые к таким сетям требования и основные критерии оценки их качества. Проанализирован опыт создания сетей в нашей стране и за рубежом, который указывает на целесообразность проведения моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей с использованием теории сложных систем на основе многоуровневого представления, где сеть представляется иерархической системой.

Дано формальное описание научной задачи и определены этапы ее решения. Показано, что средством решения поставленной научной задачи является многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети, которая позволяет проектировщикам наглядно увидеть связи, а методы теории графов - эффективно проводить оптимизацию, анализировать отдельные подграфы и сеть в целом.

Во второй главе представлена разработанная многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети. Приводится определение такой сети - как иерархической системы

нескольких взаимодействующих уровней, соответствующих определенному классу практических задач моделирования и разработки с учетом критериев оценки качества. Сформулированы основные характеристики графовой модели. Выявлена взаимозависимость критериев оценки качества для каждого уровня иерархии корпоративной сети, представлено отображение задач разработки на многоуровневую сетевую архитектуру.

Разработан эффективный алгоритм анализ графовой модели сети, который позволяет осуществлять декомпозицию структуры многоуровневой графовой модели сети с учетом числа разрываемых связей, анализировать отдельные подграфы, устанавливать и анализировать множественные связи и параметрические зависимости между вершинами (задачами) графа.

Разработан алгоритм, реализующий свойство развития модели, позволяющий вносить изменения и дополнения в графовую модель сети. В основу алгоритма положен метод многоальтернативного распознавания многомерных образов с использованием критерия максимального правдоподобия, так как этот критерий допускает простое и транзитивное обобщение на многоальтернативный случай.

Представлены формулы и алгоритмы расчета основных параметров корпоративных телекоммуникационных сетей для каждого уровня иерархии.

Разработаны алгоритм формирования возможных вариантов сети на основе многоуровневой графовой модели и алгоритм согласования сетевых параметров.

Предложена методика оценки обобщенного показателя точности многоуровневой графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети.

В третьей главе определены, в формальном отношении, условия принятия технических решений, возникающие при моделировании и последующей реализации сетей.

Исследованы подходы для решения задачи выбора рациональных вариантов сети в процессе ее моделирования в условиях неопределенности исходной информации.

Разработан алгоритм принятия базового варианта сети, позволяющий из множества имеющихся рациональных альтернатив выбрать базовый вариант, используя при этом творческие возможности проектировщика. Показано, что на первом этапе принятия решения определяется множество рациональных сетевых вариантов, на втором -принимается базовый вариант сети. Для этого наиболее эффективным является применение метода анализа платежных матриц с выделением главного критерия и метода минимального расстояния, соответственно. Алгоритма требует небольшого объема программной реализации системы, производящей анализ и выбор альтернативных вариантов сети.

В четвертой главе представлены экспериментальные результаты реализации алгоритмов и моделей, предложенных в главах 1 - 3 диссертационной работы. Приводится описание разработанной системы многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей, которая является практическим подтверждением решения поставленной научной задачи. Сформулированы требования, предъявляемые к программному обеспечению разработанной системы. Указаны состав и технические характеристики системы, продемонстрированы основные этапы функционирования. Обосновано практическое применение, разработанного математического аппарата в системах автоматизированного проектирования сетей.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе в целом.

В приложениях приводятся результаты экспериментальной проверки разработанного теоретического аппарата, а также акты использования результатов диссертационной работы.

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 15 публикациях, в том числе: в 3 статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК России, 4 статьях в других рецензируемых изданиях, 4 доклада в трудах международной конференции, 1 учебно-методической работе, зарегистрировано 3 объекта интеллектуальной собственности.

Личное участие автора в полученных результатах

Работа явилась обобщение результатов исследования автора в период с 2009 года по настоящее время и выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) на кафедре «Вычислительные системы и сети». Представленные результаты исследований получены лично автором. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит ведущая роль при постановке задачи, разработки метода ее решения и обобщении полученных результатов.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Проферансов, Дмитрий Юрьевич

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в диссертационной работе в соответствии с поставленной научной задачей, могут быть сформулированы следующим образом:

1. Проведен анализ перспектив и тенденций развития телекоммуникационных сетей, исследованы характеристики таких сетей, определены предъявляемые к ним требования и основные критерии оценки качества.

2. Определены основные свойства и разработана многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети, а также алгоритм ее реализации.

Множество вершин графовой модели соответствуют задачам разработки сетей, множество дуг включает множество параметров сети и информационных связей. Графовая модель сети позволяет эффективно моделировать сети и сетевые элементы, проводить многовариантные расчеты, принимать стратегические решения как для отдельных уровней иерархии или даже отдельной задачи, так и для всей сети, требуя меньше вычислительных ресурсов. С помощью многоуровневой графовой модели разработку сети можно начать с любой задачи, которой соответствует вершина графа (одна или несколько). Разработан алгоритм реализации графовой модели сети (алгоритм реализации свойства развития графовой модели), который позволяет вносить изменения и дополнения в графовую модель сети. В основу алгоритма положен метод многоальтернативного распознавания многомерных образов с использованием критерий максимального правдоподобия, так как этот критерий допускает простое и транзитивное обобщение на многоальтернативный случай. Принятие решения о классификации новой задачи сводится к определению меры ее вероятностной близости к тому или иному классу (подклассу) имеющих в графовой модели задач, т.е. вершин графа. Предложена методика оценки обобщенного показателя точности многоуровневой графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети. Обобщенный показатель точности складывается из единичных информационных показателей погрешностей по каждой переменной, значимость которых в большинстве случаев зависит от конкретной задачи моделирования и последующей разработки сети.

3. Разработан алгоритм формирования возможных сетевых вариантов на основе графовой модели, определяющий процесс и конечный результат разработки сети.

4. Научно обоснованы и разработаны: алгоритмы расчета параметров корпоративных телекоммуникационных сетей по каждому уровня иерархии, необходимые для расчета: аппаратурной надежности корпоративной сети и вероятности безотказной работы элементов сети; задержки передачи сообщений в сетях; времени реакции ОС при решении корпоративных задач; среднего времени выполнения СУБД запросов к РБД при оптимизации размещения файлов и обработки запросов к СУБД; рационального распределения системных сервисов в соответствии с сетевыми ресурсами; среднего времени решения корпоративных задач конкретной предметной области. алгоритм анализ графовой модели сети, который позволяет

47 Л I/ осуществлять декомпозицию структуры многоуровневой графовой модели сети с учетом числа разрываемых связей, анализировать отдельные подграфы, устанавливать и анализировать множественные связи и параметрические зависимости между вершинами (задачами) графа. алгоритм согласования сетевых параметров, который позволяют учитывать единицы измерения входных и выходных параметров сети при решении различных задач моделирования.

Алгоритмы эффективны с точки зрения требующихся вычислительных ресурсов; эксперименты показали, что погрешность лежит в пределах 2-5%.

5. Определены и исследованы условия принятия сетевых решений, возникающие при моделировании и последующей реализации сетей. Разработан алгоритм принятия базового варианта сети, позволяющий из множества имеющихся рациональных альтернатив выбрать базовый вариант сети, используя при этом творческие возможности проектировщика. Исследование подходов для решения задачи выбора варианта сети при ее моделирования в условиях неопределенности исходной информации показал целесообразность двухэтапного процесса принятия решения. На первом этапе определяется множество рациональных сетевых решений, на втором - принимается базовый вариант сети. Для этого наиболее эффективным является использование метода анализа платежных матриц с выделением главного критерия и метода минимального расстояния, соответственно. Алгоритм не предъявляет высоких требований к программной реализации системы, производящей анализ и выбор альтернативных вариантов, позволяет оптимизировать выбор базового варианта сети, сократив при этом сроки и затраты на создание сетей от 15% до 45% в зависимости от решаемых задач.

6. Разработано программное обеспечение, реализующее процесс многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей, являющееся практическим подтверждением решения поставленной научной задачи. Применение разработанного ПО позволяет сократить сроки моделирования и разработки сетей: при практическом использовании результатов работы удалось повысить эффективность функционирования сети ФГУП МНИИ «Интеграл» на 20%, а производительность сети ЗАО DAT ATEL - на 15%.

Полученные значения к качеству сетевых услуг реальных сетей для различных типов информации полностью соответствуют требованиям согласно рек. МСЭ-Т G.1010.

Таким образом, в диссертационной работе была решена актуальная научная задача, имеющая важное теоретическое и практическое значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Проферансов, Дмитрий Юрьевич, 2012 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Андронов A.B., Королев П.Е. Проектирование беспроводных сетей Wi-Fi по критерию качества обслуживания // Качество и ИЛИ (CALS) -технологии. 2006. № 3(11). С. 6-10.

2. Айзерман М.А., Алескеров Ф.Т. Выбор вариантов. Основы теории. М.: Наука, 1990. 278 с.

3. Акимов С. В. Мультиагентная модель автоматизации структурно-параметрического синтеза // Системы управления и информационные технологии. 2005. № 3 (20). С. 11-20.

4. Алексеев A.B. Методы принятия решений в условиях неопределенности. Рига: РПИ, 1980, 173 с.

5. Артемьев А.Б., Латышев A.B., Саксонов Е.А. Анализ статического алгоритма управления нагрузкой серверов в распределенных системах: межвуз. сб. науч. тр. /Московский гос. ин-т электроники и математики; М.: МИЭМ. 2005. С. 49-57.

6. Афанасьев В.В., Волков Н.В., Максименко В.Н. Защита информации в сетях сотовой подвижной связи [под ред. О.Б.Макаревич]. М.: РиС, 2007. 360 с.

7. Афанасьев В.Н., Постников А.И. Информационные технологии в управлении предприятием. М.: МИЭМ, 2003. 143 с.

8. Баканов A.C., Вишневский В.М., Ляхов А.И. Методы оценки показателей производительности беспроводных сетей с централизованным управлением // Автоматика и телемеханика. 2000. № 4. С. 97-105.

9. Берлин А. Н. Коммутация в системах и сетях связи. М.: Эко-Трендз, 2006. 344 с.

10. Башарин Г.П., Бочаров П.П., Коган Я.А. Анализ очередей в вычислительных сетях. М.: Наука, 1989. 539с.

П.Бакланов И. Г. NGN: принципы построения и организации. М.: Эко-Трендз, 2008. 400 с.

12. Бочаров П.П. Сеть массового обслуживания с сигналами со случайной задержкой // Автоматика и телемеханики. 2002. № 9. С. 90-101.

13. Бройдо B.J1. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. СПб.: Питер, 2002. 688с.

14. Бугай А.И., Барашкин P.J1. Моделирование загрузки каналов на примере научно-образовательных сетей // Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России / Тезисы докладов 5 науч.-тех. конф. РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина. 2003. С. 267.

15. Васильев М., Хомков И., Кравченко С., Шаповаленко С. Моделирование и анализ корпоративных информационных CHCTeM.URL: www.pcweek.ru (дата обращения: 05.07.2008).

16. Вегешна Ш. Качество обслуживания в сетях IP. М.: Вильяме, 2003. 68с.

17. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1999.749с.

18. Верхаген К., Дейн Р., Грун Ф. и др. Распознавание образов: состояние и перспективы. М.: Радио и связь, 1985. 104 с.

19. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003. 396 с.

20. Гильдебранд Р., Кеттер П. Postficx. Подробное руководство: современный транспорт для сообщений. М.: Символ, 2008. 512 с.

21. Гончаров В.А. Методы оптимизации. М.: Высшее образование, 2008.191 с.

22. Гугель Ю.В., Ю.Л. Ижванов Ю.Л. Моделирование и проектирование опорной инфраструктуры современных высокопроизводительных телекоммуникационных систем и сетей передачи данных нового поколения (на примере сети RUNNET) // XIV Всероссийская научн.-методич. конф.: Телематика'2007. Санкт-Петербург, 2007.

23. Гулевич Д.С. Сети связи следующего поколения. Интернет-университет информационных технологий, 2008. 183 с.

24. Дейтел Х.М., Дейтел П.Дж., Чофнес Д.Р. Операционные системы: распределенные системы, сети, безопасность. М.:Бином. 2008.704с.

25. Демченко Ю.В. Архитектура безопасности INTERNET и компьютерных сетей на основе протоколов TCP/IP. URL: http://cad.ntu-kpi.kiev/ua/~demch/ (дата обращения: 28.08.2010).

26. Довженок Т.С. Инвариантность стационарного распределения сетей с обходами и «отрицательными» заявками // Автоматика и телемеханика. 2002. №9. С. 13-15.

27. Дудин А.Н., Клименок В.И. Системы массового обслуживания с коррелированными потоками. Мн.: Изд-во Белорус. Ун-та, 2000. 120 с.

28. Жуковин В.Е. Многокритериальные модели принятия решений с неопределенностью. Тбилиси: Мецниереба, 1981. 110 с.

29. Запечников С.В. Основы построения виртуальных частных сетей. М.: Горячая линия-Телеком, 2006. 249 с.

30. Ирвин Д., Харль Д. Передача данных в сетях: инженерный подход. СПб.: BHV, 2003. 448 с.

31.Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях. Информационные технологии. М.: Радио и связь, 1981. 257 с.

32. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. М.: Мир, 1979. 432с.

33. Кльтон Б., JToy А. Имитационное моделирование. СПб.: Питер, 2004.847с.

34. Коваленко И.Н., Филиппова A.A. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1982. 256 с.

35. Комашинский В.И. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. 194 с.

36. Корнеев И.Н., Фень С.Г. Сетевые структуры телекоммуникационной индустрии. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 136 с.

37. Костин М.В., Костина A.B. Имитационное моделирование системы передачи конфиденциальной информации в широковещательных каналах связи: [портал GPSS.RU]. URL: http://www.gpss.ru/immod05/s2/kostin/ (дата обращения: 28.03.2011).

38. Кульгин М. Технология корпоративных сетей. СПб.: Питер, 2000. 420с.

39. Линец Г.И., Турлянский Я.В., Калаханов Р.Х. Моделирование законов распределения случайных величин, используемых при проектировании телекоммуникационных сетей // Материалы XI регион, науч.-техн. конф.: Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону. Ставрополь: СевКавГТУ. Т.1. 2007. 278 с.

40. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000. 296с.

41. Липшуц Р.П. Netsuite знает толк в сетях // PC Mag. 1996. № 20. С.46-70.

42. Майника Г. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах [пер. с англ. под ред. Е.К.Масловского]. М.: Мир, 1981. 354 с.

43. Мак-Федрис П. Развертывание безопасных сетей в Windows Vista. М.: Вильяме, 2008. 528 с.

44. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. М.: Мир, 1990. 197 с.

45. Норенков И.П. и др. Компонентно-ориентированные технологии в САПР // Информационные технологии. 2000. № 3. С. 19-21.

46. Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, издание - 4, 2009. 958 с.

47. Павловский Ю.Н., Белотелов Н.В., Бродский Ю.И. Имитационное моделирование. М.: Академия, 2008. 131 с.

48. Паркер Т., Сиян К. TCP/IP. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2004. 859 с.

49. Подольский В.Е. Использование критериев стохастической структурной сложности для принятия решения по реконструкции региональной образовательной компьютерной сети // Телекоммуникации и информатизация образования. 2005. № 6 (31). С. 64-81.

50. Петров М.Н., Веревкина Е.В., Захарченко М.О. Тензорная методология в информационных сетях [под ред. М.Н. Петрова]. Красноярск: НИИ СУВПТ, 2001. 158 с.

51. Поляк-Брагинский A.B. Локальные сети. Модернизация и поиск неисправностей. СПб.: BHV, 2008. 832 с.

52. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко A.A. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. СПб.: Питер, 2009. 734 с.

53. Пролетарский A.B., Баскаков И.В. Беспроводные сети Wi-Fi. М.: Бином, 2007. 215 с.

54. Проферансов Д.Ю., Сафонова И.Е. Многоуровневая графовая модель корпоративной телекоммуникационной сети // Телекоммуникации. -2011.-№11.-С. 2-5.

55. Проферансов Д.Ю. Задержка передачи сообщений в корпоративных телекоммуникационных сетях // Телекоммуникации. - 2011.- №12.- С.2- 4.

56. Проферансов Д.Ю., Иванов В.В. Оценка характеристик телекоммуникационных корпоративных сетей на основе VPN // Качество. Инновации. Образование. - 2011. - № 11. - С. 79 - 82.

57. Проферансов Д.Ю., Сафонова И.Е., Иванов В.В. Иерархическое представление корпоративной телекоммуникационной сети. Proceedings of Fifth International Conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent systems», France, 2011, p.32 - 34.

58. Проферансов Д.Ю. Особенности современной корпоративной телекоммуникационной инфраструктуры Proceedings of Fifth International Conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent systems», France, 2011, p.44 - 48.

59. Проферансов Д.Ю. Обобщенный показатель оценки точности многоуровневой графовой модели корпоративной телекоммуникационной сети Proceedings of Fifth International Conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent systems», France, 2011, p. 49 - 53.

60. Проферансов Д.Ю., Лакаев A.C., Сафонова И.Е. Формирование альтернативных сетевых решений на основе многоуровневого подхода к моделированию корпоративных телекоммуникационных сетей Proceedings of Fifth International Conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent systems», France, 2011, p. 125-131.

61. Проферансов Д.Ю. Вероятностные модели расчета аппаратурной надежности корпоративных телекоммуникационных сетей //Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: сб. науч. трудов. / Моск. институт электроники и математики -техн. ун-т. - М.: МИЭМ, - 2011. - С. 56 - 60.

62. Проферансов Д.Ю., Жданов B.C., Сафонова И.Е. Оценка производительности спутникового канала связи //Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: сб. науч. трудов. / Моск. институт электроники и математики - техн. ун-т. - М.: МИЭМ,-2011.-С. 71 -75.

63. Проферансов Д.Ю., Сафонова И.Е. Критерии оптимизации корпоративных телекоммуникационных сетей //Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: сб. науч. трудов. / Моск. институт электроники и математики - техн. ун-т. - М.: МИЭМ,-2011.-С.-76- 80.

64. Проферансов Д.Ю., Жданов B.C., Сафонова И.Е. Оптимизация системных сервисов в соответствии с сетевыми ресурсами //Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: сб. науч. трудов. / Моск. институт электроники и математики -техн. ун-т. - М.: МИЭМ, - 2011. - С. 112 - 118.

65. Росляков A.B. Виртуальные частные сети - основы построения и применения. М.: Эко-Трендз, 2006. 304 с.

66. Росляков A.B., Самсонов М.Ю., Шибаева И.В., Ваняшин C.B. Сети следующего поколения NGN. М.: Эко-Трендз, 2008. 424 с.

67. Рындин А. А, Сапегин С. В., Хаустович А. В. Компонентный подход к разработке архитектуры САПР сетей передачи данных // Информационные технологии. 2002. № 4. С. 18-23.

68. Рэндалл Н., Сосински Б. Беспроводные решения. М.: Техносфера, 2007. 376 с.

69. Сафонова И.Е. Методы и модели оценки основных характеристик корпоративных функционально-ориентированных сетей в САПР. М.: МИЭМ, 2007. 344 е.- ISBN 978-5-94506-184-2.

70. Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. В 3-х частях. Часть 2: Протоколы и алгоритмы маршрутизации в Internet. М.: Бином, 2007. 829 с.

71. Семенов Ю.А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. В 3-х частях. Часть 3: Процедуры, диагностика, безопасность. М.: Бином. 2007. 511с.

72. Сердюк В.А. Новое в защите от взлома корпоративных систем. М.: Техносфера, 2007. 360 с.

73. Скотт Хогдал Дж. Анализ и диагностика компьютерных сетей. М.: Лори, 2007. 354 с.

74. Скуратов А.К. Статистический анализ телекоммуникационных сетей на основе исследования информационных потоков представленных в виде временных рядов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. Академика С.П.Королова. 2006. Выпуск 1(9). С. 185-190.

75. Спортак М. Компьютерные сети и сетевые технологии. СПб.: ДиаСофт ЮП, 2005. 720 с.

76. Справочник компаний «E-xecutive». URL: http//www/e-xecutive.ru/book_16/ (дата обращения: 20.09.2011).

77. Сычев К.И. Многокритериальное проектирование мультисервисных сетей связи // Телекоммуникации. 2007. №9.С.2- 7.

78. Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2008. 992 с.

79. Трулав Джеймс Сети. Технологии, прокладка, обслуживание. М.: НТ Пресс, 2007. 560 с.

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

81. Филимонов А.Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet. СПб.: BHV, 2007. 592 с.

82. Фишман Е.Б. Анализ алгоритмов обслуживания очередей в сетях с поддержкой «качества обслуживания» (QoS) // Качество. Инновации. Образование. 2006. № 6. С. 63-71.

83. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. М.: Вильяме, 2008.1104с.

84. Хамадулин Э.Ф. Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах . М.: Высшее образование, 2009. 365 с.

85. Чачин П. Универсальная корпоративная сеть "Пермэнерго" // Pcweek. 2002. № 42: [сайт]. URL: www.pcweek.ru./Year2002/№42/CP1251 (дата обращения:

07.03.2010).

86. Черноруцкий И.Г. Методы принятия решений. СПб.: BHV, 2005.416с.

87. Ямпольский В. 3., Комагоров В. П., Солдатов В. Н. Моделирование сетей: [портал GPSS.RU]. [2005]. URL: http://www.gpss.ru//immod05/s3/ (дата обращения: 23.07.2011).

88. Cable-Master: Cable Management Software: [сайт angelesgroup]. URL: http://www.angelesgroup.com/Cable.htm (дата обращения:

14.02.2011).

89. CablePro от Exan Software [Электронный ресурс]. URL: http://www.win-uk.net/~exan/exan.htm (дата обращения: 07.08. 2011).

90. Crimp for windows: [сайт crimp]. URL: http://www.crimp.com (дата обращения: 27.01.2011).

91.IMAP Visual Cable Management System: [сайт ycinc]. URL:

http://www.ycinc.com/products.htm (дата обращения: 09.10.2009). 92. Infortel-CMS [Электронный ресурс]. URL: http://isi-info.com/ifw_cms.htm (дата обращения: 12.02.2010).

93. SYSTIMAX Cabling Manager [Электронный ресурс]. URL: http://connectivity.avaya.com/systimax/products/software/cm.htm (дата обращения: 28.10.2011).

94. Корпоративные сети банков // Pcweek. 2005. № 26: [сайт]. URL: http://www.pcweek.ru/ (дата обращения: 28.02.2010).

95. Artalejo J.R. G - networks: versatile approach for work removal in queuing networks // European Journal of Operational Research.

2000.V. 125P.233-249.

96. Chakravarthy S. The batch markovian arrival process: a review and future work // Advances in probability theory and stochastic processes.

2001. №3. P. 21-39.

97. Pit-Electrical Engineering - пакет для проектирования сетей компании PIT-CUP: [сайт]. URL: http:// www.pit-cup.de (дата обращения: 4.11.2011).

98. Системы и оборудование компания TOLLY: [сайт TOLLY]. URL: http://www.tolly.com (дата обращения: 12.11.2010).

99. NetWizard - ресурс в сети «Тауэр-Сети»: [сайт «Тауэр-Сети»]. URL: http://www.tower.ru (дата обращения: 30. 01. 2011).

100. Системы имитационного моделирования: [сайт comnet]. URL: http://www.comnet.vrn.ru (дата обращения: 12.01.2011).

101. Visio Professional [Электронный ресурс]. URL: http://www.expertsoft.com.ua (дата обращения 07.08.2011).

102. Программный комплекс - каталог разработок: [сайт]. URL: http://www.rubin-spb.ru (дата обращения: 20.09.2010).

103. Catalog - разработки компании: [сайт]. URL: http://www.relecs.com/catalog/rubin/company.php3 (дата обращения: 16.02.2011).

ПРИЛОЖЕНИЕ А РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ

Эксперименты проводились в сетях: 1 - сеть ФГУП МНИИ «Интеграл», 2 - сеть ЗАО DAT ATEL.

В таблице А.1 представлены характеристики технологий доступа, используемые в сетях.

Таблица А. 1

Характеристики различных технологий доступа сетей

Технология Среда передачи Скорость Максимальное расстояние

HDSL Медная витая пара 2 Мбит/с, симметричная передача До 5-8 км в зависимости от диаметра медных жил

ADSL Медная витая пара 1 Мбит/с от абонента, 7 Мбит/с к абоненту, асимметричн. Передача До 5-8 км в зависимости от диаметра медных жил

VDSL Медная витая пара 10 Мбит/с, симметричная передача До 1,5 км

PON Волокно 10 Мбит/с для данных, 2 Мбит/с для телефонии До 20 км

HFC Волокно и коаксиальный кабель 40 Мбит/с нисходящий поток на группу до 100-500 абонентов 450-500 м между усилителями

Wi-Fi (версия IEEE 802.1 la/b) Эфир До 11/54 Мбит/с 50-100 м

WiMAX (версия IEEE 802.16-2004) Эфир До 70 Мбит/с До 3-5 км - городская застройка, до 50 км -открытая местность

ИК-связь Воздуш.слои атмосферы 1-1250 Мбит/с 0,5 - 3 км

Ethernet/Fast Ethernet Волокно, медная витая пара (кат.5) 10-100 Мбит/с 100 м медь, до 2 км многомодовое волокно, до 150 км одномодовое волокно

В таблице А.2 и А.З представлено сравнение экспериментальных и расчетных данных (2.5 главы 2) при оценке аппаратурной надежности корпоративных телекоммуникационных сетей.

Таблица А.2

Вероятность безотказной работы элементов сети

Экспериментальные данные Расчетные данные (формулы 2.50-2.58)

т Сеть ФГУП МНИИ Сеть 2 Сеть ФГУП МНИИ Сеть

«Интеграл» ЗАО БАТАТЕЬ «Интеграл» ЗАО БАТАТЕЬ

и 0,99 0,99 0,99 0,99

к 0,98 0,98 0,98 0,99

'з 0,97 0,97 0,96 0,98

к 0,95 0,96 0,95 0,95

*5 0,93 0,92 0,92 0,93

к 0,92 0,91 0,91 0,92

к 0,91 0,9 0,9 0,89

¿9 0,9 0,89 0,89 0,88

¿10 0,89 0,88 0,87 0,86

0,87 0,86 0,86 0,85

иг 0,85 0,84 0,84 0,83

¿13 0,83 0,83 0,83 0,82

¿14 0,81 0,82 0,82 0,81

. . .

** 0,54 0,56 0,55 0,57

Данные представлены за период наблюдения Т (год), состоящий из временных интервалов ¿1 < гк< ¿7.

Таблица А.З

Сервис Вероятность разрыва соединения

Допустимые значения рек.ЫАСЕ Полученные значения

ФГУП МНИИ «Интеграл» ЗАО БАТАТЕЬ

1Р-телефония ю-3 2x10'' 1,5x10"3

Видеоконференция 10"' 0,3x10"' 0,2x10"'

Цифровое видео по запросу ю"' - 1x10''

Передача данных 10-ь 1х10"ь 0,1х10"6

Телевизионное вещание 10"* - 0,1x10"*

Точность результатов является достаточной для оценки надежности сети, а показатели надежности соответствуют международным стандартам, определенным в рекомендации МСЭ-Т 0.602.

В таблице А.З представлены значения параметров (^оБ при передаче трафика в сетях.

Таблица А.З

Значения параметров С>о8 при передаче трафика в сетях

Тип сервиса Допустимые значения рек.ЯАСЕ Полученные значения по формулам 2.61-2.69 Главы 2

Задержка мс Джиттер мс Сеть ФГУП МНИИ «Интеграл» Сеть ЗАО БАТАТЕЬ

Задержка мс Джиттер мс Задержка мс Джиттер мс

1Р-телефония 25-500 100-150 50 120 30 115

Видеоконференция 30 30-100 30 80 30 60

Передача данных 50-1000 - 600 - 70 -

На рис. А.1 представлено повышение производительности сетей график 1 - сеть ФГУП МНИИ «Интеграл», график 2 - сеть ЗАО БАТАТЕЬ.

Рис. А. 1. Повышение производительности сетей

На рис.А.2 схематично представлено повышение эффективности функционирования сетей за счет применения предложенного теоретического аппарата, где нижняя часть графиков (1) - это эффективность функционирования сетей до применил разработанных алгоритмов и моделей.

т

х

>

-9

-3

н о о ав т к

Ё

<о

•е •е

т

трг)' (%)

100 80 60 40 20

2 3

--- 1 — —

1

1

1

1 1

1 1

Хрг1 Хрг2

ХвгЬ

Хргп Хрг

оптимальные значения параметров

а) сеть ФГУП МНИИ «Интеграл»

РКрг)- ^

Хрг\ Хрг2 • • • Хрга %-ргЬ ■> ■ * %рг1 • • • %ргп Хрг

оптимальные значения параметров

б) сеть ЗАО БАТАТЕЬ Рис.А.2. Повышение эффективности функционирования сетей

В таблице А.4 представлены требования к качеству сетевых услуг согласно рек. МСЭ-Т в. 1010 и полученные значения для сетей 1 и 2, которые полностью соответствуют этим требованиям.

Таблица А.4

Требования к качеству услуг телекоммуникационных сетей

Тип информации Название услуги Параметры сетей

Требования рек. МСЭ-Т СЛОЮ Сеть ФГУП МНИИ «Интеграл» Сеть ЗАО DATATEL

Скорость передачи треб, /объем передаваемых данных (У) Вероятность потери информации СР) V Р V Р

Аудио Телефония 4-64 кбит/с <3% 4-45 кбит/с 2,5% 60 кбит/с 2%

Голосовые сообщения 4-32 кбит/с <3% 25 кбит/с 2% 30 кбит/с 1,5%

Звуковое вещание 16-128 кбит/с <1% 100 кбит/с 0,5% 120 кбит/с 0,5%

Видео Видеоконференция >384 кбит/с <1% 550 кбит/с 0,8% 800 кбит/с 0,7%

Данные Доступ в Интернет (\VEB-страниш) -10 кБ 0 -9,8 кБ 0 -10 кБ 0

Файлы большого объема 10 кБ- 10 МБ 0 7-8 МБ 0 9 МБ 0

Неподвижные изображения 100 кБ 0 100 кБ 0 100 кБ 0

Доступ к серверу эл.почты 10 кБ 0 10 кБ 0 10 кБ 0

Факс 10 кБ <10"6 ВЕЛ 10 кБ 10"7 BER 10 кБ 10"7 BER

В таблице А.5 - приводится сокращение сроков моделирования сетей в результате использования разработанной системы многоуровневого моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей.

Таблица А.5

Сокращение моделирования корпоративных телекоммуникационных сетей

Этап моделирования Сокращение времени (в %)

Анализ информации 35-60

Расчет параметров сети 20-55

Формирование рациональных сетевых вариантов 15-35

Принятие базового варианта сети 15-45