Исследование и разработка архитектур перспективных вычислительных гридов и интеллектуальных энергосетей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Анисимов, Сергей Анатольевич

• Анисимов, Сергей Анатольевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Анисимов, Сергей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

1.1 Вычислительные и энергетические сети

1.2 Существующая архитектура вычислительных и энергетических сетей

1.3 Существующая архитектура информационных ресурсов

1.4 Выводы

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

2.1 Модели грида

2.2 Оптимальная топология грида

2.3 Оптимальная топология энергетической сети

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА УЗЛЫ В Ы)Г ГРИДАХ

3.1 Нагрузка в гридах

3.2 Алгоритм управления отказами в ЬББ сетях

3.3 Борьба с недостатками топологии ЬБР сетей

3.4 Постановка задачи оптимизации топологии графа

3.5 Решение задачи оптимизации топологии графа с помощью генетического алгоритма

3.6 Выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ ЭНЕРГОСЕТЯМИ

4.1 Алгоритмы управления отказами в энергетических сетях следующего поколения

4.2 Разработка алгоритма маршрутизации в энергетических сетях

следующего поколения

4.3 Внедрение алгоритмов в интеллектуальных энергосетях

4.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка архитектур перспективных вычислительных гридов и интеллектуальных энергосетей»

ВВЕДЕНИЕ

Общая характеристика работы

Диссертационная работа посвящена исследованию архитектур перспективных вычислительных гридов и интеллектуальных энергосетей. Разработаны и исследованы математические модели сложных сетей. Базовым понятием архитектуры системы является топология объединения ее элементов. В диссертации разработаны критерии оптимизации топологий для вычислительных гридов и энергосетей. Показано, что применение существующих топологий сетей приводит к неравномерной нагрузке на информационные ресурсы в гридах и к усугублению последствий каскадных аварий в энергетических сетях, соответственно. Исследованы оптимальные топологии для соответствующих сетей. Разработаны протоколы поиска ресурсов и алгоритмы управления отказами в вычислительных гридах. Также разработаны алгоритмы маршрутизации сообщений и управления отказами в интеллектуальных энергосетях. Методы и алгоритмы, предложенные в данной работе, были использованы при проектировании системы управления на сетях с трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности.

Актуальность

Одной из важнейших потребностей общества является решение различных прикладных задач в области молекулярной биологии, гидрологии, систем прогнозирования, и др. Для решения сложных вычислительных задач обычно используют одну из парадигм распределенной вычислительной инфраструктуры. Наиболее перспективный способ - использование гридов, которые объединяют гетерогенные ресурсы, одним из типов которых являются специальные ресурсы хранения: информационные ресурсы (каталоги). Каталог осуществляет обнаружение, учет использования, совместное выделение ресурсов, мониторинг состояния грида. Проанализировав различные реализации архитектур гридов, представленные в [12, 13, 15, 16, 30, 35, 42-43, 46, 57], оказалось, что все они

имеют ряд существенных недостатков, связанных с централизацией каталога ресурсов: при выходе из строя центрального каталога ресурсов грид неработоспособен; каталог парализуется частыми запросами при большом количестве ресурсов сети; в каталоге хранится неактуальная информация. Распределение нагрузки на узлы сети крайне неравномерное. Для устранения недостатков, указанных выше, требуется разработать оптимальную топологию вычислительных гридов.

Другой важной потребностью является надежное обеспечение электроснабжения. Данная потребность является настолько актуальной, что является одной из основных стратегических целей развития электроэнергетики. В настоящее время в энергетических сетях используются радиальные топологии, которые имеют следующие недостатки: усугубление последствий каскадных аварий, отсутствие достаточной связности между узлами сети, следствием чего является невозможность обеспечить отключенных потребителей электроэнергией, и принципиальная невозможность скомпенсировать дефицит электроэнергии в некоторых районах города. Кроме этого сети 6-10 кВ и ниже практически не имеют управления. Существует концепция Smart grid - интеллектуальных энергосистем следующего поколения, где параллельно энергосетям построена информационная сеть, с помощью которой происходит передача информации между различными устройствами и между потребителями и поставщиками электроэнергии. Для устранения недостатков, указанных выше необходимо предложить оптимальную топологию энергосетей. Топология информационной сети, в данном случае, будет совпадать с архитектурой энергосетей следующего поколения.

Таким образом, требуется разработать децентрализованные топологии для вычислительных гридов и энергосетей. Для данных перспективных сетей необходимо исследовать распределение нагрузки на узлы сети и разработать алгоритм управления отказами. На сегодняшний день исследование топологий, протоколов и алгоритмов, данных сетей остается открытой задачей. Поиск

оптимальных структур сетей, разработка протоколов поиска и алгоритмов управления имеют научный и практический интерес.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются вычислительные гриды и энергетические сети, а предметом исследования - их децентрализованные архитектуры.

Цель работы

Исследование и разработка оптимальных децентрализованных топологий для перспективных вычислительных гридов и энергосетей на основе анализа неравномерности нагрузок на узлы сети, а также разработка архитектур конкретных протоколов и алгоритмов.

Задачи работы

В данной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Построена математическая модель сетей следующего поколения.

2. Разработаны оптимальные топологии вычислительного грида и энергосети следующих поколений.

3. Разработан протокол поиска ресурсов в перспективных вычислительных гридах.

4. Исследован механизм распределения нагрузки на узлы в децентрализованных вычислительных гридах.

5. Разработаны алгоритмы управления отказами в сетях следующего поколения.

6. Разработан алгоритм маршрутизации сообщений в распределенных системах управления интеллектуальными энергосетями следующего поколения.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовался математический аппарат

теории графов, проведено моделирование на ЭВМ с использованием методов эвристического поиска (эволюционных алгоритмов), а также экспериментальные исследования в системе управления интеллектуальными энергосетями.

Научная новизна

• Найдено аналитическое выражение распределения нагрузки

относительно количества узлов сети одного уровня для вычислительных гридов с ограниченной степенью вершин и исследована динамика изменения максимальной нагрузки децентрализованного грида в зависимости от параметров грида. Данные результаты позволяют определить нагрузку на каталоги в структуре сети и зависимость ее от параметров данной структуры.

• Поставлена и решена задача оптимизации графа для компенсации нагрузки на центральные узлы, позволяющая проектировать и эффективно использовать вычислительные гриды.

• Разработаны алгоритмы управления отказами в вычислительных гридах и интеллектуальных энергосетях, позволяющие сохранять работоспособность сети при различных видах неисправностей.

Ключевым отличием полученных результатов от ранее известных, является их область применения: при формировании децентрализованных каталогов вычислительных гридов и равномерно-распределенных интеллектуальных энергосетей.

Практическая ценность

Результаты исследований, полученные автором в работе (алгоритм

маршрутизации в энергосетях следующего поколения), использованы в проектно-конструкторской деятельности ООО «Теком» при выполнении проекта «Разработка системы неоперативного управления и мониторинга трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с

расщепленной первичной обмоткой трансформатора с ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ)». Получены свидетельства о государственной регистрации исходных кодов для распределенной системы мониторинга и управления (РСМУ) [24], (см. Приложение 1) и активно-адаптивной системы управления (ААСУ) [25], (см. Приложение 2).

Данные системы внедрены в рамках работ по государственному контракту ГК № 16.526.12.6016 от 11 октября 2011 г. по теме «Разработка и создание типового ряда трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока в части разработки активно-адаптивной системы управления (ААСУ) и распределенной системы мониторинга и управления (РСМУ)» ООО «Теком» при строительстве новой цифровой трансформаторной подстанции по адресу г. Нижний Новгород, ул. Минина 24 к.5. Данные работы были выполнены в соответствии с договором №11-692-1 от 11 ноября 2011 года между ООО «Теком» и ФГБОУВПО НГТУ им. P.E. Алексеева, что подтверждается актом внедрения от 02 сентября 2013 г. (см. Приложение 3).

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены на:

• XIV международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии ИСТ - 2008» (г. Нижний Новгород, 2008);

• XIII Нижегородской сессии молодых ученых (технические науки) (г. Нижний Новгород, 2008);

• XIV Нижегородской сессии молодых ученых (технические науки) (г. Нижний Новгород, 2009);

• XVI международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии ИСТ - 2010» (г. Нижний Новгород, 2010);

• XVIII международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии ИСТ - 2012» (г. Нижний Новгород, 2012).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 15 публикациях [1-10, 19, 21-22, 24-25], три из которых, опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК [8, 10, 19]. Получены два свидетельства государственной регистрации программ для ЭВМ [24-25].

Положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель сетей следующего поколения, позволяющая оптимизировать топологии вычислительных гридов и интеллектуальных энергосетей.

2. Протокол поиска ресурсов в вычислительных децентрализованных гридах следующего поколения, реализующий методику подавления «шторма» в сети.

3. Результаты исследования распределения нагрузки на узлы в децентрализованных вычислительных гридах. Решение задачи достройки графа и нахождение оптимальной топологии с помощью алгоритмов эвристического поиска.

4. Алгоритмы управления отказами в сетях следующего поколения, которые позволяют сохранять работоспособность сети при авариях на различных сегментах последней.

5. Алгоритм маршрутизации сообщений в распределенных системах управления интеллектуальными энергосетями следующего поколения с поддержкой автономной работы узлов сети.

Структура и объем работы

Текст диссертационной работы состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Объем работы составляет 154 страницы сквозной нумерации, в том числе 142 страницы основного текста (57 рисунков и 11 таблиц), список использованных источников из 60 наименований на 7 страницах, 5 страниц приложений.

В первой главе дан обзор архитектур вычислительных гридов и энергосетей. Представлены недостатки и преимущества данных подходов. Показана схожесть задач, возникающих при проектировании сетей следующего поколения. Сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе построена математическая модель сетей следующего поколения на основе теории графов. Представлен анализ ключевых параметров сети в зависимости от топологии графа и проведен анализ влияния данных параметров на возникновение эффекта тесного мира. Показаны оптимальные топологии вычислительных гридов с децентрализованным каталогом и энергетической сети с равномерно-распределенной нагрузкой на сеть.

В третьей главе найдено аналитическое выражение распределения нагрузки относительно количества узлов вычислительной сети одного уровня. Показаны недостатки полученной децентрализованной топологии для вычислительных гридов (несбалансированная нагрузка). Поставлена и решена задача достройки графа для компенсации нагрузки на центральные узлы. Реализован генетический алгоритм для нахождения приближенного решения задачи при большом размере сети. Разработан динамический алгоритм управления отказами. Предложен алгоритм трансформации сети.

В четвертой главе показан алгоритм управления отказами в интеллектуальных энергосетях. Представлен алгоритм маршрутизации сообщений в системе управления интеллектуальными энергосетями.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

1.1 Вычислительные и энергетические сети

В настоящий момент назревают серьезные изменения в архитектуре, как современных промышленных вычислительных сетей, так и энергосетей. Несмотря на кажущиеся отличия между вычислительными гридами и энергосетями, задачи, возникающие в результате модификаций топологий весьма схожи, поскольку в обоих случаях происходит изменение их централизованных архитектур. Данное замечание предполагает конструирование оптимальных, по каким-либо параметрам, топологий. Кроме этого, для новых топологий необходимо разработать соответствующие алгоритмы управления. Для вычислительных гридов будут рассмотрены алгоритмы непосредственного управления сетью, а для интеллектуальных энергосетей следующего поколения будут рассмотрены алгоритмы распределенной системы управления. Ниже в данном разделе более подробно указаны основные предпосылки для создания сетей следующего поколения.

1.1.1 Предпосылки создания вычислительных и энергетических сетей следующего поколения

Нередко перед учеными возникают сложные вычислительные задачи, для решения которых недостаточно даже специализированного суперкомпьютера. Таким образом, достижение определенных научных целей в различных прикладных областях с помощью современных компьютерных технологий становится чрезвычайно сложной, очень дорогой, а иногда совершенно невыполнимой задачей. Развивается новое направление в информационных сетях, получившее название метакомпьютинга - использование компьютерных сетей для создания распределенной вычислительной инфраструктуры. Сети,

объединяющие высокопроизводительные компьютерные системы, могут стать средством организации вычислений следующего поколения. В настоящее время существует несколько парадигм распределенного компьютинга: кластерные вычисления, одноранговые сети (Р2Р), общая архитектура брокера объектных запросов (Common Object Request Broker Architecture - CORBA) и др. Кроме данных технологий также развивается парадигма грид-компьютинга. Стоит отличать непосредственно технологию грид и методику параллельных вычислений. Основной задачей грида является координация использования ресурсов, под которыми, в первую очередь, будем понимать вычислительную мощность рабочей машины.

Под развитием электроэнергетики часто понимают только рост генерирующих мощностей, не принимая во внимание, что увеличение лишь мощности нагрузки узла в существующих распределительных сетях с радиальной топологией приводит к усугублению последствий каскадных аварий, в результате которых без электричества остаются миллионы человек. Основная задача в энергетике - бесперебойное обеспечение потребителей электроэнергией. Интеллектуальные системы управления в энергосетях следующего поколения позволяют уменьшить вероятность аварий в сети.

1.1.2 Грид. Smart Grid. Согласованное использование технологий

В 1998 году впервые Карлом Кессельманом и Яном Фостером было дано следующее определение грида - это аппаратно-программная инфраструктура, которая обеспечивает надежный, устойчивый, повсеместный и недорогой доступ к высокопроизводительным компьютерным ресурсам [37]. С дальнейшим развитием грид-систем, данное определение было дополнено. Под гридом понимается аппаратно-программная инфраструктура, которая обеспечивает надежный, устойчивый, повсеместный и недорогой доступ к высокопроизводительным компьютерным ресурсам, их скоординированное разделение, и решение задач в динамически меняющихся виртуальных организациях со многими участниками [35]. Таким образом, ключевой

концепцией является договоренность о разделении ресурсов между поставщиками и потребителями и использование полученного пула ресурсов для различных целей. Под разделением понимаем не просто обмен файлами, а еще и прямой доступ к рабочим машинам, программному обеспечению, данным и другим ресурсам, как этого требует ряд стратегий, принятых в промышленности, науке и инженерии для совместного решения задач и выделения ресурсов.

Приведенные выше определения можно представить в виде простого списка критериев, в соответствии с которыми грид — это система, которая:

• Координирует использование ресурсов при отсутствии централизованного управления этими ресурсами;

• Использует стандартные, открытые, универсальные протоколы и интерфейсы. Грид строится на базе многоцелевых протоколов и интерфейсов, позволяющих решать такие фундаментальные задачи как аутентификация, авторизация, обнаружение ресурсов и доступ к ресурсам;

• Обеспечивает высококачественное обслуживание таким образом, что выгода от использования комбинированной системы значительно выше, чем от суммы ее отдельных частей [37].

В настоящий момент проявился существенный разрыв между темпами развития сетевых технологий, и технологий микропроцессоров. Согласно закону Мура удвоение числа транзисторов в кристалле происходит каждые 18 месяцев. Однако пропускная способность сетей удваивается каждые 9 месяцев, а удвоение возможностей в технологии массовой памяти происходит каждые 12 месяцев [43]. Данная разница в темпах роста создает проблему согласованного использования технологий:

Производительность u на «диилду вложсжых денег

(

/

/ /

/

/

/ /

/

/ /

/ /

/ /

У У

_ -

- - -

- ' '

t а о j о п

Рост пропускной способности cerdi

Росткотнества транзисторов в кристалле памяти

Рост колшсства транисторов в

ДОПфОГфОЦСССОрС

1-U и 17}

Количество лет

305 2 J а»

Рис. 1. Сопоставление темпов развития технологий.

Становится очевидной потребность в решениях, позволяющих более продуктивно использовать пропускные возможности сетей в распределённых компьютерных структурах. Грид-компьютинг, используя технологии связывания распределённых ресурсов в единый виртуальный компьютер, позволяет преодолеть указанный разрыв и ценовые диспропорции.

В энергетике в настоящее время управление сетями осуществляется с помощью систем, осуществляющих диспетчерское управление и сбор данных (Supervisory Control And Data Acquisition - SCAD А). Данное программное обеспечение отображает в режиме близком к режиму реального времени информацию об объекте мониторинга. Данные системы очень дороги и зачастую не покрывают сети 6-10 кВ. Таким образом, в существующих сетях 6-10 кВ возможно лишь осуществлять мониторинг работоспособности подстанций, возможности управления сильно ограничены, а интеллектуальное управление и вовсе отсутствует.

Концепция интеллектуальных энергосетей (Smart Grid) также не имеет единого устоявшегося определения. В целом под Smart Grid понимают способ организации энергосетей нового поколения, где параллельно энергосетям построена информационная сеть, с помощью которой происходит передача информации между различными устройствами и между потребителями и поставщиками электроэнергии.

Нельзя рассматривать проблему интеллектуального управления в отрыве от топологии сетей. Увеличение надежности возможно лишь в случае децентрализации сетей. Другая цель Smart grid - повышение энергоэффективности. Под этим понятием понимается комплекс мер, от возможной рекуперации электроэнергии до автоматизации магистральных сетей и интеллектуального регулирования перетоков мощности.

В контексте данной работы требуется обратить особое внимание на то, что в гридах ведется централизованный индекс обнаружения ресурсов, а топология энергосетей радиальная. В следующем разделе подробно рассмотрена существующая архитектура гридов и показаны недостатки в существующих энергосетях. Необходимо уточнить, что в части, связанной с энергетическими сетями следующего поколения, предметом изучения данной работы является только информационная система управления, а общие модели и известные топологии будут рассмотрены на примере информационных вычислительных гридов.

1.2 Существующая архитектура вычислительных и энергетических сетей

1.2.1 Ключевые требования к архитектуре гридов

Ранее было показано, что грид должен обеспечивать гибкое, безопасное и согласованное разделение ресурсов в виртуальных организациях, под которыми понимают динамичное объединение отдельных пользователей, институтов и ресурсов. Инфраструктура грид основана, с одной стороны, на предоставлении ресурсов в общее пользование и, с другой стороны, на использовании публично доступных ресурсов. Таким образом, в виртуальные организации объединяются как потребители, так и владельцы ресурсов. Необходимо понимать, что любая виртуальная организация обладает определенным количеством зачастую гетерогенных ресурсов, причем каждый из которых в общем случае может принадлежать нескольким виртуальным организациям.

Разделение ресурсов - есть доступ к вычислительной мощности, оперативной памяти, дисковым массивам рабочих машин, базам данных и другим ресурсам. Данное разделение контролируется провайдерами ресурсов и потребителями, где определяется список ресурсов подлежащих разделению, список пользователей, которые могут осуществить захват ресурсов и условия, на которых выполняется разделение. Для обеспечения разделения ресурсов существует класс проблем: аутентификации, авторизации, обнаружения ресурсов и организации доступа к ним.

В конце XX и начале XXI века было создано множество гридов, от корпоративных гридов до огромных систем, которые были созданы объединенными усилиями десятков стран. Среди крупнейших гридов можно отметить: EGEE, Grid2003, TeraGrid, CrossGrid, NorduGrid и другие. Несмотря на тесное взаимодействие многих проектов, конкретные реализации систем достаточно сильно отличаются друг от друга. Следовательно, объединение вышеупомянутых систем в единый грид невозможно. Более того, приложение, которое работало в одном гриде достаточно сложно портировать на другую систему. Итак, как отсутствие стандартов делало невозможным построение общих межкорпоративных ЛВС и объединение сегментов глобальных сетей, так данная проблема мешает созданию глобальных гридов. Таким образом, одно из главных требований к архитектуре современных гридов - построение их согласно открытой архитектуре грид служб (Open Grid Services Architecture - OGSA), являющейся стандартной архитектурой сетей следующих поколений. Теоретически возможно объединение гридов, построенных по стандартам OGSA, в единую интергрид сеть. В работах [40, 52, 53] научно-инженерное сообщество показало основные требования к гридам следующего поколения и определило направления развития грид-систем:

• Использование открытых стандартов;

• Обеспечение безопасного доступа в пространстве доменов;

• Обеспечение простоты конфигурирования, управления и

программирования;

• Повышение надежности;

• Повышение живучести;

• Увеличение масштабируемости.

В настоящей работе особое внимание уделяется повышению надежности, а также увеличению масштабируемости системы. Под надежностью необходимо понимать устойчивость системы к отказам, т.е. обеспечение пользователям системы определенного качества обслуживания, в том числе и при отказе части узлов системы. Под масштабируемостью в данном случае необходимо понимать возможность значительного увеличения количества узлов грида при отсутствии падения производительности системы без перестройки коренных узлов сети. Детально данные вопросы разбираются в следующем разделе.

1.2.2 Недостатки радиальной топологии существующих энергосетей

Преимуществами радиальных схем распределения электроэнергии являются простота организации, а аварийное отключение одной линии не приводит к прекращению подачи электроэнергии потребителям, подключенным к другим линиям. Первым недостатком радиальных топологий являются каскадные аварии, примерами которых могут служить аварии в энергосистеме США и Канады 14 августа 2003 г., и в энергосистеме Москвы 25 мая 2005 г, когда попытка скомпенсировать возросшую нагрузку на другие сети привела к каскаду отключений генерирующих мощностей.

Следующий недостаток радиальной топологии заключается в отсутствии достаточной связности между узлами сети, следствием чего является невозможность обеспечить отключенных потребителей электроэнергией [20]. Действительно, существующая распределительная сеть не имеет возможности оптимального перестроения в случае аварийного

отключения питающей линии электропередачи. Таким образом, отказ питающей линии электропередачи 6-10 кВ приводит к отключению энергоснабжения потребителям электроэнергии данной подстанции. В случае использования связанной топологии сетей отказ одной части сети не приведет к потере поставки электроэнергии потребителям.

Еще одним недостатком радиальной топологии является принципиальная невозможность скомпенсировать дефицит электроэнергии в некоторых районах города. В частности, в Москве подстанции 550 кВ находятся близко к границе города (около МКАД). Несмотря на достаточное количество генерирующих мощностей, в центре Москвы наблюдается большой дефицит электроэнергии, поскольку при повышении нагрузки конечных потребителей, неизбежно увеличиваются нагрузки на магистральных линиях, которые зачастую работают в режимах близких к предкритическим.

Необходимо предложить оптимальную топологию энергетических сетей, и, совпадающей с ней, системы управления, где оптимумом будет являться равномерное распределение нагрузки.

1.2.3 Архитектурная схема грида

Необходимо указать, что конкретные реализации гридов могут отличаться друг от друга по топологии, количеству участников, типу ресурсов, области применения. Однако, данные системы должны быть построены согласно единой архитектуре, которая устанавливает фундаментальные системные компоненты, определяет цели и функции этих компонент и показывает, как именно данные компоненты взаимодействуют друг с другом. Для обеспечения эффективной деятельности виртуальных организаций требуется объединение любых потенциальных участников. Таким образом, обеспечение интероперабельности: взаимодействия различных программных и аппаратных средств, является центральной задачей в построении архитектуры грид систем. Для решения данной

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анисимов, Сергей Анатольевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анисимов, С.А. Алгоритмы управления отказами в энергетических гридах следующего поколения / С.А. Анисимов, М.Н. Ушакова // Технические науки XVII Нижегородская сессия молодых ученых: материалы научно-технической конференции. - Нижний Новгород: НИУ РАНХиГС, 2012.

С.112-114.

2. Анисимов, С.А. Исследование свойств тесного мира сети Интернет /

С.А. Анисимов, В.А. Зыбин // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. -2009. - Т.74. -Вып. 15.-С. 56-63.

3. Анисимов, С.А. Модели грид-систем следующего поколения / С.А. Анисимов // Информационные системы и технологии. ИСТ - 2008: тезисы докладов Ной Международной научно-технической конференции / НГТУ

им. P.E. Алексеева - Н. Новгород: Изд. НГТУ, 2008. - С. 113.

4. Анисимов, С.А. Оценка ключевых параметров в децентрализованных грид-системах, построенных с использованием свойств сетей тесного мира/ С.А. Анисимов // Тезисы докладов 14-й Нижегородской сессии молодых ученых (технические науки) / НГТУ им. P.E. Алексеева - Н. Новгород: Изд. НГТУ, 2009-С. 31-32.

5. Анисимов, С.А. Перспективы грид-систем / С.А. Анисимов // Тезисы докладов 13-й Нижегородской сессии молодых ученых (технические науки) / НГТУ им. P.E. Алексеева - Н. Новгород: Изд. НГТУ, 2008 - С. 4.

6. Анисимов, С.А. Протокол поиска ресурсов в децентрализованных гридах, обладающих свойствами тесного мира / С.А. Анисимов, В.А. Зыбин, В.В. Крылов // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. - 2010. - Т. 80. - С. 13-19.

7. Анисимов, С.А. Разработка схемы данных для активно-адаптивной системы управления в энергетических распределительных сетях следующего поколения / С.А. Анисимов, И.В. Полозов, М.Н. Ушакова // Информационные системы и технологии. ИСТ - 2012: тезисы докладов 18-ой Международной

научно-технической конференции / НГТУ им. P.E. Алексеева - Н. Новгород: Изд. НГТУ, 2012. - С. 232.

8. Анисимов, С. А. Распределение нагрузки в децентрализованных гридах, обладающих свойствами тесного мира / С.А. Анисимов // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. -2011.-№3(2).-С. 173-179.

9. Анисимов, С.А. Распределение нагрузки в децентрализованных гридах, обладающих свойствами тесного мира / С.А. Анисимов // Информационные системы и технологии. ИСТ - 2010: тезисы докладов 16-ой Международной научно-технической конференции / НГТУ им. P.E. Алексеева - Н. Новгород: Изд. НГТУ, 2010. - С. 124-125.

10. Анисимов, С. А. Управление отказами в децентрализованных гридах обладающих свойствами тесного мира / С.А. Анисимов // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. -2011.-№6(1).-С. 214-218.

11. Батищев, Д.И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач /

Д.И. Батищев. -Н. Новгород: Нижегородский госуниверситет, 1995. - 62 с.

12. Березовский, П.С. Состав и функции системы диспетчеризации заданий в гриде с некластеризованными ресурсами / П.С. Березовский, В.Н. Коваленко.

- М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2007. - 29 с.

13. Валиев, М.К. Использование службы директорий LDAP для представления метаинформации в глобальных вычислительных системах / М.К. Валиев, Е.Л. Китаев, М.И. Слепенков. - М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2009. - 27 с.

14. Жаринов, И.В. Конструирование графов с минимальной средней длиной пути / И.В. Жаринов, В.В. Крылов // Вестник ИжГТУ. - 2008. - №4. С. 164-169.

15. Кирьянов, А.К. Введение в технологию Грид: учебное пособие / А.К. Кирьянов, Ю.Ф. Рябов. - Гатчина: ПИЯФ РАН, 2006. - 39 с.

16. Коваленко, В.Н. Организация ресурсов грид / В.Н. Коваленко, Д.А. Корягин.

- М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2006. - 25 с.

17. Крылов, B.B. Что следует из самоподобного характера трафика в пакетных сетях? / В.В. Крылов // Известия Академии инженерных наук РФ / Волго-Вятское регион, отделение. - 2001. - Юбилейный том, посвященный 85-летию академика А.М.Прохорова. - С. 136-150.

18. Лоскутов, А.Б. Новый подход к построению электрических распределительных сетей России / А.Б. Лоскутов, E.H. Соснина,

A.A. Лоскутов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2011. - №3. - С. 147-151.

19. Лоскутов, А.Б. Разработка протокола маршрутизации в распределенных электрических сетях 10 - 20 кВ / А.Б. Лоскутов, E.H. Соснина,

С.А. Анисимов // Журнал «Информационно-измерительные и управляющие системы». 2012. -№12. - С. 53-58.

20. Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения / Г.Н. Ополева. - М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008. - 479 с.

21. Разработка архитектуры системы управления трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ) / С.А. Анисимов, А.Б. Лоскутов, И.В. Полозов, и др. // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. - 2013. - №1(98). -С. 184-193.

22. Разработка протокола маршрутизации в распределенных энергетических гридах следующего поколения / С.А. Анисимов, А.Б. Лоскутов, И.В. Полозов, и др. // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. - 2012. - №4(97). - С. 224-231.

23. Райгородский, A.M. Модели случайных графов и их применения / A.M. Райгородский // ТРУДЫ МФТИ. - 2010. - Т.2. - №4. - С. 130-140.

24. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013611038. Распределенная система мониторинга и управления трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ): заявка №2012660495 от ЗОЛ 1.2012 РФ / Анисимов С.А., Васин М.А., Ивлев Е.Е., Лоскутов А.Б., Полозов И.В.,

Савельев М.Е., Смирнов А.И., Суров И.В. (РФ). - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.01.2013 (РФ). -2с.

25. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013611564. Активно-адаптивная система управления трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ): заявка №2012660545 от 03.12.2012 РФ / Анисимов С.А., Васин М.А., Ершов В.А., Лоскутов А.Б., Полозов И.В., Смирнов А.И., Суров И.В., Туркин А.Е. (РФ). - Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 25.01.2013 (РФ).-2с.

26. Albert, R. Statistical mechanics of complex networks / R. Albert, L.A. Barabasi // Reviews of Modern physics. - 2002. - Vol. 74. - P. 47-97.

27. Application Experiences with the Globus Toolkit / S. Brunett, K. Czajkowski,

S. Fitzgerald, et al. // Proceedings of 7th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing, IEEE Press. - 1998. - №7. - P. 81-89.

28. Barabasi, L.-A. Scale-free characteristics of random networks: the topology of the world-wide web / L.A. Barabasi, R. Albert, H. Jeong // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. - 2000. - Vol. 281. - P. 69-77.

29. Bollobas, B. Random Graphs / B. Bollobas. - Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2001.-428 p.

30. Computing on the Web using the Globus Toolkit / G. Aloisio, M. Cafaro,

P. Falabella, et al. // High Performance Computing and Networking. - Berlin, Germany: Springer Berlin Heidelberg, 2000. - P. 32-40.

31. Cowan, J. XML Information Set [Электронный ресурс] / J. Cowan, R. Tobin // W3C Recommendation. - 2004. - 4 February. - Режим доступа: http://www.w3 .org/TR/xml-infoset.

32. Erdos, P. On random graphs I / P. Erdos, A. Renyi // Publ. Math. Debrecen. -1959.-Vol. 6.-P. 290-297.

33. Erdos, P. The evolution of random graphs / P. Erdos, A. Renyi // Publications of the Mathematical Institute of the Hungarian Academy of Sciences. - 1960. - №5. -P. 17-61.

34. Foster, I. Globus: A Metacomputing Infrastructure Toolkit /1. Foster, C. Kesselman // International Journal of High Performance Computing Applications.-1997.-Vol. 11.-№2.-P. 115-128.

35. Foster, I. The Anatomy of the Grid: Enabling Scalable Virtual Organizations / I. Foster, C. Kesselman, S. Tuecke // International journal of high performance computing applications. - 2001. - Vol. 15. - №3. - P. 200-222.

36. Foster, I. The Grid 2: Blueprint for a New Computing Infrastructure /1. Foster, C. Kesselman. - San Mateo, CA: Morgan Kaufmann, 2004. - 748 p.

37. Foster, I. What is the grid? A three point checklist /1. Foster // GRIDtoday. - 2002. -Vol. 1. -№6. - P. 25-28.

38. From Open Grid Services Infrastructure to WSResource Framework: Refactoring & Evolution [Электронный ресурс] / К. Czajkowski, D. Ferguson, I. Foster, et al. // GlobusToolkit. - 2004. - Режим доступа:

http://www.ibm.com/developerworks/library/ws-resource/ogsi_to_wsrf_LO.pdf.

39. Fronczak, A. Average path length in random networks / A. Fronczak, P. Fronczak, J.A. Holyst // Physical Review E. - 2004. - Vol. 70. - №5. - 056110, 7 p.

40. Future for European Grids: GRIDs and Service Oriented Knowledge Utility [Электронный ресурс] / J.-P. Banatre, S. Campadello, M. Danelutto, et al. // Expert Group Report 3, European Commission. - 2006. - 29 January. - Режим доступа: ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/grids/ngg3_eg_final.pdf.

41. Gasser, M. An Architecture for Practical Delegation in a Distributed System /

M. Gasser, E. McDermott // Proc. 1990 IEEE Symposium on Research in Security and Privacy, IEEE Press. - 1990. - P. 20-30.

42. Grid Information Services for Distributed Resource Sharing / K. Czajkowski, S. Fitzgerald, I. Foster, et al. // Proc. of 7th IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing, IEEE Press. - 2001. - P. 181-184.

43. Haynos, M. Perspectives on grid: Grid computing next-generation distributed computing [Электронный ресурс] / M. Haynos // IBM Developer Works: Grid computing. - 2004. - 27 January. - Режим доступа: http://ftp.utcluj.ro/pub/docs/cursuri/tarc/GRID/gr-heritage.pdf.

44. Holland, J. Adaption in Natural and Artificial Systems / J. Holland. - Cambridge: MIT Press, 1975.-207 p.

45. Howell, J. End-to-End Authorization / J. Howell, D. Kotz // Proc. Of 4-th Symposium on Operating System Design & Implementation (OSDI 2000). - 2000. -P. 151-164.

46. Joseph, J. Evolution of grid computing architecture and grid adoption models /

J. Joseph, M. Ernest, K. Fellenstein // IBM Systems Journal. - 2004. - Vol. 43. -№4.-P. 624-645.

47. Krylov, V. Toward the Power InterGrid / V. Krylov, D. Ponomarev, A. Loskutov // Proc. Energy Conference and Exhibition (EnergyCon), 2010 IEEE International. -2010.-P. 351-356.

48. Mahan, M. XML Protocol Working Group [Электронный ресурс] / M. Mahan, Y. Lafon // W3C Recommendation. - 2004. - Режим доступа: http://www.w3 .org/2000/xp/Group.

49. Measurement-calibrated graph models for social network experiments / A. Sala, L. Cao, C. Wilson, et al. // Proceedings of the 19th international conference on World wide web, ACM. - 2000. - P. 861-870.

50. Modeling Stateful Resources with Web Services /1. Foster, J. Frey, S. Graham, et al. // Globus Alliance. - 2004. - 20 January. - P. 7-31.

51. Mohar, B. The Laplacian spectrum of graphs, in: Graph Theory, Combinatorics, and Applications. - New York: John Wiley & Sons, 1991. P. 871-898.

52. Next Generation Grid(s): European Grid Research 2005-2010 [Электронный ресурс] / H. Bal, С. de Laat, S. Haridi, et al. // Expert Group Report, European Commission. - 2003. - 16 June. - Режим доступа: ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/ist/docs/ngg_eg_final.pdf.

53. Next Generation Grids 2: Requirements and Options for European Grids Research 2005-2010 and Beyond [Электронный ресурс] / S. Campadello, D. de Roure,

B. Farshchian, et al. // Expert Group Report 2, European Commission. - 2004. — 13 July. - Режим доступа: ftp://ftp.cordis.lu/pub/ist/docs/ngg2_eg_final.pdf.

54. Security Architecture for Computational Grids /1. Foster, C. Kesselman, G. Tsudik, et al. // Proceedings. 5th ACM conference on Computer and communications security. - 1998. - 1 November. - P. 83-92.

55. Sperberg-McQueen, C.M. XML Schema [Электронный ресурс] / С. M. Sperberg-McQueen, H. Thompson // W3C Recommendation. 2004. - 28 October. - Режим доступа: http://www.w3.org/XML/Schema.

56. Strong, P. Enterprise Grid Computing / P. Strong // ACM Queue - Enterprise Distributed Computing. - 2005. - Vol. 3. - №6. - P. 50-59.

57. The physiology of the grid /1. Foster, C. Kesselman, J. Nick, et al. // Grid computing: making the global infrastructure a reality. - Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd, 2003. - P. 217-249.

58. The Quality of Service Component for the Globus Metacomputing System /

C. Lee, C. Kesselman, J. Stepanek, et al. // Proc. 6-th International Workshop on Quality of Service. - 1998. P. 140-142.

59. Watts, D. Collective dynamics of small-world networks / D. Watts, S. Strogatz // Nature. - 1998. - №363. - P. 202-204.

60. Yeong, W. Request for Comments (RFC) - 1777: Lightweight Directory Access Protocol [Электронный ресурс] / W. Yeong, T. Howes, S. Kille // Network Working Group. - 1995. - Режим доступа: http://www.ietf.org/rfc/rfcl777.txt.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: РСМУ

ШЮШЙСЖЛШ #ВДШРАШЩЩ

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№2013611038

Распределенная система мониторинга и управления трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ)

Правообладатели;ли): Общество с ограниченной ответственностью <Теком* (ООО *Теком>) (К11), федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

им. Р.Е.Алексеева* (НГГУ) (Ш) Автор(ы): (см. на обороте)

Заявка № 2012660495

Дата поступления 30 ноября 2012 г.

Зарегистрировано в Реестре ирограмм для ЭВМ

9 января 2013 г.

Руководитель Федеральной службы

по интеллектуальной собственности _, /у

У7\ // „ _ „

^Г 1 - - * г ^ Б.П. Симонов

Лвтор(ы): Анисимов Сергей Анатольевич, Васин Михаил Алексеевич, Ивлев Евгений Евгеньевич, Лоскутов Алексей Борисович, Полозов Игорь Владимирович, Савельев Михаил Евгеньевич, Смирнов Андрей Игоревич, Суров Игорь Владимирович (Ш1)

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: ААСУ

теесжШжАж федшращшш

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№2013611564

Активно-адаптивная система управления трансформаторно-тиристорными регуляторами напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока (ТТРНМ ОТ)

Правообладатель(ли): Общество с ограниченной ответственностью «Теком» (ООО сТеком») (RU),

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева" (НГТУ) (RU)

Автор(ы): (см. на обороте)

Заявка №2012660545

Дата поступления 03 декабря 2012 Г.

Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ

25 января 2013 г.

■л. : • < .-^ - ■ V- £ • ■ 4 ■<■ ' 'ч

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной

собственности

Б.П. Симонов

Лвтор(ы): Анисимов Сергей Анатольевич (КЧ), Васин Михаил Алексеевич (Ни), Ершов Владимир Анатольевич (Ки), Лоскутов Алексей Борисович (1111), Полозов Игорь Владимирович (1Ш), Смирнов Андрей Игоревич (Ли), Суров Игорь Владимирович (Ш1), Туркин Андрей Евгеньевич (К11)

Акт о внедрении ООО «Теком»

текфм

£03024, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Сеченова 2-а тел.: [phone] факс [phone] е-таП: [e-mail], www.tecomgroup.ru

РЖДАЮ» р ООО Деком»

А.Н. Кабанов ^2013 г.

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Анисимова Сергея Анатольевича

Комиссия в составе:

Председатель Заместитель директора

Гайнулин А.Г. (к.т.н.)

Членов комиссии: Инженер пятой категории Жаринов Ф.В. (к,т.н.)

Инженер второй категории Полозов И.В. (к.т.н.)

составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Исследование и разработка архитектур перспективных вычислительных гридов и интеллектуальных энергосетей», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, были внедрены при проектировании второго и третьего уровней системы управления ТТРНМ ОТ в виде алгоритма маршрутизации сообщений в системе управления ТТРНМ ОТ (раздел 4.2). Данные работы были выполнены в рамках государственного контракта ГКХз 16.526.12.6016 от 11 октября 2011 г. по теме «Разработка и создание типового ряда трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения и мощности с расщепленной первичной обмоткой трансформатора и ключами однонаправленного тока в часта разработки активно-адаптивной системы управления (ААСУ) и распределенной системы мониторинга и управления (РСМУ)». Основание выполнения работ - договор №11-692-1 от И ноября 2011 г. между ООО «Теком» и ФГБОУВПО НГТУ им, P.E. Алексеева.

Председатель

, Гайнулин А.Г. (к.т.и.)

Члены комиссии:

Жаринов Ф.В. (к.т.н.) Полозов И.В. (к.т.н.)

ООО «ТЕКОМ., 603024.Росам, Н.Ио«город ул.Сечети, J». тм.:»7(831) *32 66-«7,432-66-8«, факс: >7(831) «36-05-19 «-mall: [e-mail]. Will: www.l«omgroup то