Общая задача проектирования сетей ЭВМ

При заданных исходных данных определить такую структурную функциональную организацию сети, при которой затраты на ее эксплуатацию и проектирование были бы минимальными, а показатели качества функционирования удовлетворяли бы заданным требованиям пользователя.

Исходные данные:

1. Перечень и географическое расположение пользователей. Вопрос позиционирования

2. Объемно-временные характеристики информационных потоков.

3. Состав и характеристики прикладных программ, реализующих сетевые службы

4. Состав и характеристики информационного обеспечения

5. Характеристики технических средств, из которых комплектуется сеть.

При заданном перечне исходных данных выполняется следующая структурная организация.

1. Структура сетей доступа – это количество и положение мультиплексоров (коммутаторов) и конфигурации связей между элементами

2. Количество и места положения Host-ЭВМ

3. Структурная организация самих Host-ЭВМ

4. Топология сети передачи данных (первый уровень) – это количество и места размещения центров коммутации и конфигурации связей между ними.

Функциональная организация

1. Режим передачи данных (синхронный либо асинхронный)

2. Метод (способ) коммутации

3. Распределение информационного и программного обеспечения между Host-ЭВМ

4. Процедура управления потоками данных и механизм контроля ошибок

5. Стратегия маршрутизации

Показатели эффективности

1. Время реакции сети

2. Производительность, пропускная способность сети

3. Надежность, достоверность передаваемых данных

Требования к сети

1. Время задержки передачи должно быть больше порогового значения. Вероятность такого события должна превышать битовую ошибку

2. Пропускная способность

Ограничения

1. На количество классов структур

2. На места размещения структурных компонентов (минимальная длина линий связи, максимальная производительность, максимальная надежность)

Любая сложная задача решается методом иерархической декомпозиции, т. е. методом разделения на части, с целью ее упрощения.

		Общая задача проектирования сетей ЭВМ

 

 

1. Определение количества и места размещения концентраторов и мультиплексоров 2. Выбор структуры терминальной сети (обычно из класса древовидных структур) 3. Выбор пропускных способностей каналов связи 4. Привязка терминальной сети к центру коммутации или Host-ЭВМ.

1. Определение количества и места размещения host-ЭВМ 2. Выбор ПО host-ЭВМ (ОС, информационное обеспечение и т. д.) 3. Распределение нагрузки между host-ЭВМ 4. Выбор и определение структурно-функциональной организации самой host-ЭВМ: 1) Способ организации самой host-ЭВМ (однопроцессорная, многопроцессорная и т. д.) 2) Объем ОП (размер) 3) Состав и номенклатура накопителей внешней памяти 4) Распределение информационного обеспечения 5. Структура самой host-ЭВМ с точки зрения ее стоимости.

1. Определение количества и места размещения центров коммутации 2. Выбор процедур управления потоками данных 3. Проектирование центров коммутации самой СПД 4. Топологическая оптимизация СПД.

Задача топологической оптимизации сети передачи данных решается следующим образом:

1. Обозначаем исходные данные, с помощью которых будет проходить оптимизация:

1) Количество и места расположения центров коммутации

2) Параметры информационных потоков (интенсивность передачи пакетов, т. е. скорость передачи за единицу времени, объем передачи пакетов)

3) Стоимостные функции каналов связи

4) Ограничения пользователей (среднее число пользователей при максимальной передачи данных)

5) Коэффициент связанности, – количество независимых путей или маршрутов между независимыми узлами связи

2. Определяем:

1) Схему соединения или конфигурацию

2) Маршруты передачи для каждого из центров коммутации

3) Выбор пропускной способности каналов связи

На основании критерия стоимость сети должна быть минимальной при ограничении на время задержки передачи ( при )

Задача топологической оптимизации включает в себя:

1. Задача оптимального выбора пропускных способностей каналов связи сети передачи данных (при заданных стоимостных функциях, топологии и маршрутов передачи данных)

2. Задача оптимального распределения потоков (при заданных пропускных способностях каналов и выбранной топологии)

3. Решение двух предыдущих задач вместе (при заданных стоимостных функциях и топологиях)

4. Оптимальной выбор топологии (решение всех предыдущих задач вместе при всех заданных условиях и выбранной топологии)

Первая, третья и четвертая задачи относятся к классу задач, где стоимость сводится к минимуму.

Вторая задача относится к классу задач, где время задержки передачи сводится к минимуму (следовательно, пропускная способность растет )

 

Задача выбора оптимальных значений пропускной способности сети передачи данных

В качестве исходных данных принимаем:

1. СПД, состоящей из N центров коммутации и M каналов связи

2. Потоки в каналах связи

3. Длина сообщений (может быть определена по среднему значению)

4. Стоимостные функции КС S_i(C_i), , где C_i – пропускная способность, S_i – стоимость построения

5. Т* – Пороговое значение задержки передачи данных в СПД.

Одна функция выступает в качестве минимума или максимума, а другая - в качестве ограничения. Это задача линейного программирования.

Прямая задача

Найти вектор (где С₁, С₂, …, С_k – оптимальные значения для каждого канала) пропускных способностей для каждого канала, который бы минимизировал среднее время задержки передачи при выполнении ограничения по стоимостной функции построения сети передачи данных.

,

S_ЦК – стоимость центров коммутации

S_i(C_i) – стоимость построения высокоскоростных каналов связи.

S_ЦК = const. Меняется только стоимость каналов связи, исходя из заданных параметров пропускной способности.