ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС

3.    ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС.

3.1.     АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Проектирование распределенной вычислительной сети для региональных вертикальных связей проводилось в 11 регионах. Каждый регион был оптимизирован в соответствии с заданием в программе NET-PRO. При детализации этапа проектирования вертикальной сети передачи данных использовались все вертикальные регионы, а при горизонтальной сети передачи данных осуществлялся анализ всех возможных топологий. Главными критериями при проектировании были выбор оптимальной проектируемой топологии и с критерием оптимизации по общей стоимости сети, при этом максимальное время задержки составляет не более 14сек., а среднее время задержки не превышает 1сек. Это достигалось увеличением числа переприемов между абонентскими пунктами. В результате выяснилось, что самым оптимальной получается звездообразная структура, а самой не выгодной кольцевая, так как в ней даже не удалось избавиться от «плохих маршрутов».

№ п/п	№ региона	Кол-во городов (узлов)
1	1	19
2	2	18
3	3	17
4	4	8
5	5	7
6	6	16
7	7	10
8	8	15
9	9	21
10	10	18
11	11	19
Всего:	11	168

3.2.     ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Первоначально сеть передачи данных для региона 1 была представлена в том виде что она изображена на рис 1. Данный вариант сети небыл оптимизирован. Оптимизация проводилась по критерию обеспечивающему минимальную стоимость. В процессе оптимизации был изменен центр сети, изменены маршруты и их пропускные способности, также были изменены места расположения концентраторов и их пропускные способности – все эти изменения привели к тому что сеть стала наиболее оптимальной и ее стоимость снизилась на 11,33% по сравнению с первоначальной. На рис 2 изображена оптимизированная по критерию минимальной стоимости сеть передачи данных.

Результаты синтеза сети передачи данных с вертикальными связями для региона 1

Полная стоимость СПД в сутки - 2974 рублей.

Центр СПД - Кадом.

Места размещения концентраторов:

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Касимов	150	600
Голованово	200	900
Ижевское	100	300
Сасово	100	300
Рыбное	200	900

Каналы связи между городами:

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Казанская-> Рыбное	38	300
Гусь-Железный-> Голованово	27	300
Касимов-> Кадом	424	600
Голованово-> Кадом	750	900
Касимов-> Касимов	204	300
Елатьма-> Касимов	31	300
Мурмино-> Ижевское	33	300
Тума-> Голованово	44	300
Пителино-> Ижевское	21	300
Ижевское-> Касимов	154	300
Сасово-> Кадом	206	300
Шилово-> Ижевское	83	300
Чучково-> Сасово	19	300
Солотча-> Сасово	37	300
Рыбное-> Голованово	661	900
Рязань-> Рыбное	503	600
Спаск-Рязанский-> Рыбное	38	300
Михайлов-> Сасово	93	300

Первоначально сеть передачи данных для региона 2 была представлена в том виде что она изображена на рис 3. Данный вариант сети небыл оптимизирован. Оптимизация проводилась по критерию обеспечивающему минимальную стоимость. В процессе оптимизации был изменен центр сети, изменены маршруты и их пропускные способности, также были изменены места расположения концентраторов и их пропускные способности – все эти изменения привели к тому что сеть стала наиболее оптимальной и ее стоимость снизилась на 22,37% по сравнению с первоначальной. На рис 4 изображена оптимизированная по критерию минимальной стоимости сеть передачи данных.

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 2.

Полная стоимость СПД в сутки - 18569 pублей.

Центp СПД - Аян

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Ербогачен	100	300
Мама	100	300
Осиновка	300	2400
Алзамай	150	600
Жигалово	250	1200

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Инаригда> Ербогачен	28	300
Ербогачен-> Аян	276	300
Магистральный-> Жигалово	14	300
Перевоз> Мама	19	300
Витим-> Ербогачен	37	300
Кропоткин> Мама	38	300
Бодайбо -> Мама	118	300
Мама-> Ербогачен	187	300
Иркутск-> Жигалово	635	900
Осиновка-> Аян	1843	2400
Бирюсинск-> Алзамай	79	300
Алзамай> Осиновка	507	600
Жигалово> Осиновка	1181	1200
Алыкджер-> Алзамай	38	300
Зима-> Алзамай	314	600
Залари-> Осиновка	71	300
Усолье-Сибирское-> Жигалово	509	600

Первоначально сеть передачи данных для региона 3 была представлена в том виде что она изображена на рис 5. Данный вариант сети небыл оптимизирован. Оптимизация проводилась по критерию обеспечивающему минимальную стоимость. В процессе оптимизации был изменен центр сети, изменены маршруты и их пропускные способности, также были изменены места расположения концентраторов и их пропускные способности – все эти изменения привели к тому что сеть стала наиболее оптимальной и ее стоимость снизилась на 4,28% по сравнению с первоначальной. На рис 6 изображена оптимизированная по критерию минимальной стоимости сеть передачи данных.

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 3

Полная стоимость СПД в сутки - 3873 pублей.

Центp СПД - Трубчевск

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Фокино	150	600
Клетня	150	600
Стародуб	200	900
Брянск	300	2400
Локоть	100	300

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Дубровка-> Клетня	20	300
Старь-> Фокино	12	300
Жуковка-> Клетня	73	300
Фокино -> Брянск	349	600
Клетня-> Брянск	353	600
Белые-> Фокино	143	300
Карачев-> Фокино	91	300
Уноча-> Клетня	114	300
Клинцы-> Стародуб	261	300
Новозыбков-> Стародуб	236	300
Климово-> Стародуб	123	300
Стародуб-> Трубчевск	746	900
Брянск-> Трубчевск	1570	2400
Навля-> Локоть	78	300
Локоть-> Трубчевск	214	300
Севск-> Локоть	43	300

Ниже приводятся результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для остальных регионов.

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 4

Полная стоимость СПД в сутки - 1688 pублей

Центp СПД - Екимовичи.

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Хиславичи	200	900

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Верхнеднепровский-> Дорогобуж	105	300
Дорогобуж-> Екимовичи	126	300
Угра-> Екимовичи	51	300
Смоленск-> Хиславичи	651	900
Хиславичи -> Екимовичи	851	900
Туманово-> Угра	25	300
Рославль-> Хиславичи	160	300

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 5

Полная стоимость СПД в сутки - 615 pублей.

Центp СПД - Иванофранковск.

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Перегинское	150	600

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Калуш-> Перегинское	281	300
Долина -> Перегинское	103	300
Перегинское -> Иванофранковск	467	600
Надворное -> Иванофранковск	155	300
Коломыя-> Иванофранковск	157	300
Яремчя - > Надворное	15	300

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 6

Полная стоимость СПД в сутки - 4323 pублей.

Центp СПД - Днепропетровск

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Синельниково	250	1200
Софиевка	300	2400
Кривой	250	1200
Никополь	250	1200

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Павлоград-> Синельниково	764	900
Синельниково-> Днепропетровск	1159	1200
Васильковка-> Синельниково	143	300
Покровское-> Синельниково	29	300
Магдалиновка-> Новомосковск	39	300
Новомосковск -> Днепропетровск	367	600
Пятихатки -> Софиевка	87	300
Желтые-> Кривой	166	300
Софиевка-> Днепропетровск	2283	2400
Кривой-> Софиевка	1106	1200
Орджоникидзе-> Никополь	316	600
Марганец-> Никополь	253	300
Никополь -> Софиевка	1049	1200
Апостолово-> Кривой	116	300
Николаевка-> Кривой	37	300

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 7

Полная стоимость СПД в сутки - 1493 pублей.

Центp СПД - Ковель

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Владимир-Волынский	100	300
Киверцы	250	1200

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Камень-Каширский-> Ковель	58	300
Ратно-> Камень- Каширский	32	300
Любомль-> Владимир-Волынский	45	300
Маневичи-> Киверцы	23	300
Луцк-> Киверцы	756	900
Владимир-Волынский-> Ковель	282	300
Нововолынск-> Владимир-Волынский	179	300
Рожище-> Киверцы	126	300
Киверцы -> Ковель	968	1200

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 8

Полная стоимость СПД в сутки - 3259 pублей.

Центp СПД - Токмак.

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Пологи	100	300
Черниговка	250	1200
Запорожье	300	2400
Мелитополь	200	900

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Вольнянск -> Запорожье	132	300
Орехов-> Запорожье	120	300
Гуляйполе-> Пологи	79	300
Пологи-> Черниговка	198	300
Куйбышево-> Пологи	20	300
Каменка-Днепровская -> Запорожье	123	300
Черниговка-> Токмак	1073	1200
Михайловка -> Мелитополь	128	300
Запорожье-> Токмак	1253	2400
Мелитополь-> Токмак	833	900
Бердянск-> Черниговка	689	900
Приморск -> Черниговка	115	300
Приазовское-> Мелитополь	45	300
Акимовка-> Мелитополь	104	300

Результаты синтеза сети пеpедачи данных с веpтикальными связями для региона 9.

Полная стоимость СПД в сутки - 9156 pублей

Центp СПД - Гуга

Meста pазмещения концентpатоpов

Название города	Стоимость КД в сутки (руб)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Тугур	100	300
Богородское	150	600
Софийск	100	300
Березовый	300	2400
Циммермановка	150	600
Тырма	100	300

Каналы связи между городами

Название канала	Трафик (бит/сек)	Проп. сп-ть (бит/сек)
Маго-> Богородское	19	300
Николаевск-на-Амуре-> Богородское	336	600
Оглонги-> Тугур	12	300
Бурукан-> Тугур	40	300
Тугур-> Гуга	76	300
Богородское -> Циммермановка	411	600
Софийск -> Березовый	128	300
Лазарев-> Богородское	30	300
Усть-Умальта-> Софийск	32	300
Березовый-> Гуга	1227	2400
Мариинское-> Циммермановка	38	300
Циммермановка-> Гуга	526	600
Чегдомын-> Софийск	66	300
Согда-> Тырма	18	300
Тырма-> Березовый	216	300
Новоильиновка-> Циммермановка	43	300
Комсомольск-на-Амур-> Березовый	866	900
Амурск-> Комсомольск-на-Амур	102	300
Талакан-> Тырма	17	300
Облучье -> Тырма	144	300

Рис 1. Регион 1 до оптимизации
Рис 2. Регион 1 после оптимизации.
Рис 3. Регион 2 до оптимизации.

Рис 4. Регион 2 после оптимизации
Рис 5. Регион 3 до оптимизации.

Рис 6. Регион 3 после оптимизации

3.3.     ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЕТИ

При проектировании горизонтальной сети я основывался на заданных критериях:

-      тип проектируемой топологии: оптимальная;

-      критерий оптимизации: общая стоимость сети;

-      ограничения на проектирование:

14 секунд: - максимальное время задержки;

1 секунда: - среднее время задержки

Горизонтальный синтез проектируемой сети организуется как процесс синтеза одной из возможных топологий в соответствии с приведенными алгоритмами.

Для синтеза оптимальной кольцеобразной сети используется задача коммивояжера. Суть данной задачи заключается в том, что коммивояжер должен выехать из одного города, побывать во всех остальных по одному разу и вернуться обратно. Задача заключается в определении последовательности объезда городов, при котором коммивояжеру требуется проехать наименьшее суммарное расстояние, при этом предполагается, что расстояние до каждой пары городов известно. Рис.7.

Рис. 7. Топология «Кольцо»

Для синтеза оптимальной древовидной сети используется алгоритм Прима, который порождает минимальное связанное дерево. Рассматривается определенное множество городов, которые необходимо объединить. Рис. 8.

Рис.8. Топология «Дерево»

Задача синтеза оптимальной звездообразной сети по критерию минимальной стоимости заключается в переборе всех возможных вариантов звездообразных сетей и выборе варианта с минимальной стоимостью. Рис.9

Рис. 9. Топология «Звезда» Синтез распределенной сети заключается в следующем алгоритме:

-      решить задачу коммивояжера, в результате которой будет получена минимальная связная кольцеобразная сеть;

-      задать допустимое число переприемов в маршруте;

-      решить задачу маршрутизации, если число «плохих» маршрутов равно нулю – то закончить;

-      отсортировать неиспользованные дуги сети в порядке убывания их стоимостей;

-      добавить очередную минимальную неиспользованную дугу в решение;

-      решить задачу маршрутизации;

-      если добавление данной дуги в решение привело к уменьшению количества «плохих» маршрутов, то оставить дугу в решении, иначе исключить эту дугу из решения;

-      если число «плохих» маршрутов равно нулю, то закончить, иначе перейти к сортировке.

Результатом работы данного алгоритма является связанная сеть, любой маршрут в которой содержит не более заданного числа переприемов.

Рис. 10.

Рис.10. Топология «Распределенная»

Симбиозом будет являться совокупность топологий звезды, кольца, дерева и распределенной. При этом обеспечивается наибольшая эффективность. Рис.11.

Рис11. Топология «Симбиоз»

5.   ВЫВОД

В данной курсовой работе согласно техническому заданию была спроектирована распределенная информационно-вычислительная сеть. Для этих целей использовался программно-инструментальный комплекс NET-PRO. Перед проектированием сначала был произведен топологический синтез, а именно, было определенно количество узлов сети и способы их связи между собой и источниками информации, а так же параметры и места размещения каналов связи, концентраторов и т.п.

Выбор структуры при проектировании основывался на том, чтобы обеспечить оптимальную топологическую структуру по всем критериям, хотя самым главным критерием оптимизации в моем курсовом проекте являлась стоимость сети.

Проектирование выполнялось в два этапа: проектирование региональных сетей передачи данных и проектирование горизонтальной сети передачи данных, которая объединяет отдельные региональные сети в одну единую. На последнем этапе была полученная конечная карта распределенной информационно-вычислительной сети, которая, представляет из себя симбиоз топологий, и которая является самой оптимальной по главному критерию общей стоимости сети и обеспечивает 100% эффективность по сравнению с остальными вариантами разработанных топологий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Решетняк В.Н., Гузик В.Ф., Сидоренко В.Г. «Проектирование распределенных информационно-вычислительных систем.» Учеб. пособие. Таганрог: ТРТУ ,1996 год.  

2. Ларионов А.М., Майоров С.А. Новиков Г.И. «Вычислительные комплексы , системы и сети». Ленинград Энергоатомиздат 1987 г

3. Стен Шатт под редакцией М.А. Мазина «Мир компьютерных сетей». Киев 1996 г.

4.   Ю.А. Кулаков, Г.М. Луцкий. «Компьютерные сети». Киев «Юниор» 1998 г.

5.   Д. Филлипс, А. Гарсия-Диас «Методы анализа сетей», М., Мир, 1984. 496 с.