регистрация / вход

Проектирование компьютерных сетей

Практическая работа № 1. Разработаем техническое описание компьютерной сети на примере кассы в аэропорту города Краснодара. Здесь используется сетевая технология Ethernet с коаксиальным кабелем.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИИ

ТАГАНРОГСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра вычислительной техники

_____________________________________________________

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по курсу: «Проектирование компьютерных сетей»

Тема проекта: «Проектирование распределенной информационно-вычислительной сети для заданной зоны проектирования»

разработала: Головко О.Н. студентка гр. ВД-39

проверил:                               доцент Поленов М.Ю.

Таганрог

2001

Содержание

1.    ЦЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. ОБЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

2.    ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

2.1.Основные теоретические положения и общая методика проектирования РИВС

2.2.Метод коммутации пакетов – вариант виртуального канала

3.    ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС

3.1.Анализ технического задания на проектирование РИВС. Проектирование региональных вертикальных сетей

3.2.Проектирование межрегиональной горизонтальной сети

3.3.Карта РИВС

4.    РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РИВС

5.    ВЫВОД

6.    ПРИЛОЖЕНИЕ 1


1. ЦЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. ОБЩЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

Целью данного курсового проекта является приобретение  практических навыков в проектировании компьютерных сетей различного масштаба и определении их основных параметров.

Фамилия:             Golovko            Группа: ВЗ-63

Произвести синтез СПД с вертикальными связями для 11 регионов:

Общее количество городов: 168

Регион N 1 содержит 19 городов

Регион N 2 содержит 18 городов

Название города долгота широта трафик Название города долгота широта трафик
Тума 40.63 55.22 44 Иркутск 104.22 52.22 635
Казанская 40.23 55.17 38 Инаригда 108.15 63.47 28
Гусь-Железный 41.18 55.08 27 Ербогачен 108.15 61.53 24
Касимов 41.83 54.90 35 Аян 106.05 59.58 10
Голованово 40.47 54.95 18 Перевоз 116.58 59.03 19
Касимов 41.52 54.95 204 Витим 112.10 59.58 37
Елатьма 41.83 55.03 31 Кропоткин 115.27 58.62 38
Мурмино 42.40 54.82 33 Бодайбо 114.22 57.92 118
Кадом 41.18 54.77 26 Мама 112.90 58.33 12
Пителино 42.63 54.60 21 Магистральный 107.32 56.12 14
Ижевское 41.92 54.60 17 Осиновка 101.95 56.25 84
Сасово 40.95 54.60 57 Бирюсинск 97.80 55.83 79
Шилово 42.00 54.38 83 Алзамай 98.78 55.28 76
Чучково 40.95 54.33 19 Жигалово 105.12 54.72 23
Солотча 41.60 54.25 37 Алыкджер 98.30 53.62 38
Рыбное 39.83 54.87 82 Зима 101.78 53.88 314
Рязань 39.52 54.77 503 Залари 102.22 53.47 71
Спаск-Рязанский 39.75 54.68 38 Усолье-Сибирское 103.55 52.78 509
Михайлов 40.40 54.47 93

Регион N 3 содержит 17 городов.

Регион N 4 содержит 8 городов

Брянск 34.03 53.28 868 Туманово 34.63 55.42 25
Дубровка 33.43 53.70 20 Верхнеднепровски 33.35 54.97 105
Старь 34.27 53.67 12 Дорогобуж 33.27 54.88 21
Жуковка 33.67 53.57 73 Угра 34.32 54.75 26
Фокино 34.35 53.47 103 Смоленск 32.00 54.78 651
Клетня 33.13 53.40 146 Хиславичи 32.07 54.17 40
Белые Берега 34.57 53.22 143 Екимовичи 33.27 54.78 49
Карачев 34.87 53.13 91 Рославль 32.78 53.82 160
Уноча 32.60 52.87 114
Клинцы 32.15 52.75 261

Регион N 5 содержит 7 городов.

Новозыбков 31.85 52.55 236 Иванофранковск 24.57 48.90 370
Климово 32.08 52.37 123 Калуш 24.23 49.07 281
Стародуб 32.68 52.58 126 Долина 23.92 48.97 103
Трубчевск 33.67 52.63 50 Перегинское 24.08 48.85 83
Навля 34.43 52.87 78 Надворное 24.48 48.63 140
Локоть 34.53 52.57 93 Коломыя 24.97 48.58 157
Севск 34.47 52.13 43 Яремчя 24.48 48.53 15

Регион N 6 содержит 16 городов

Регион N 7 содержит 10 городов.

Название города долгота широта трафик Название города долгота широта трафик
Днепропетровск 34.97 48.48 856 Луцк 25.22 50.72 756
Павлоград 35.83 48.53 764 КаменьКаширский 24.87 51.63 26
Синельниково 35.52 48.32 223 Ратно 24.43 51.67 32
Васильковка 36.08 48.22 143 Любомль 24.00 51.25 45
Покровское 36.17 47.90 29 Маневичи 25.38 51.25 23
Магдалиновка 34.88 48.87 39 Ковель 24.62 51.20 166
Новомосковск 35.20 48.65 328 Владимир-Волынский 24.27 50.87 58
Пятихатки 33.68 48.38 87 Нововолынск 24.17 50.77 179
Желтые Воды 33.52 48.32 166 Рожище 25.57 50.93 126
Софиевка 33.83 48.05 41 Киверцы 25.38 50.83 63
Кривой Рог 33.37 47.90 787
Орджоникидзе 34.08 47.62 316

Регион N 9 содержит 21 город

Марганец 34.63 47.57 253 Название города долгота широта трафик
Никополь 34.40 47.52 480 Тугур 136.80 53.75 24
Апостолово 33.77 47.62 116 Маго 139.87 52.85 19
Николаевка 33.20 47.57 37 НиколаевскАмуре 140.55 53.22 336
Оглонги 138.62 53.03 12

Регион N 8 содержит 15 городов

Бурукан 135.83 53.13 40
Название города долгота широта трафик Гуга 137.08 52.77 22
Запорожье 35.20 47.78 878 Богородское 140.28 52.50 26
Вольнянск 35.43 47.90 132 Софийск 134.17 52.23 30
Орехов 35.77 47.52 120 Лазарев 141.12 52.15 30
Гуляйполе 36.32 47.63 79 Усть-Умальта 133.47 51.70 32
Пологи 36.32 47.42 99 Березовый 135.42 51.70 17
Куйбышево 36.72 47.30 20 Мариинское 140.13 51.70 38
Каменка-Днепровская 34.48 47.42 123 Циммермановка 139.17 51.33 34
Черниговка 36.23 47.17 71 Чегдомын 133.05 51.17 66
Михайловка 35.20 47.20 128 Согда 132.22 50.35 18
Токмак 35.68 47.20 197 Тырма 132.22 50.00 37
Мелитополь 35.37 46.83 556 Новоильиновка 138.47 51.07 43
Бердянск 36.88 46.83 689 Комсомольск-на-Амур 136.95 50.63 764
Приморск 36.48 46.77 115 Амурск 136.80 50.27 102
Приазовское 35.77 46.77 45 Талакан 133.20 49.55 17
Акимовка 35.20 46.72 104 Облучье 130.97 48.93 144

Регион N 10 содержит 18 городов

Регион N 11 содержит 19 городов

Название города долгота широта трафик Название города долгота широта трафик
Болхов 35.92 53.42 21 Вологда 39.82 59.23 582
Мценск 36.43 53.23 348 Красавино 46.48 60.90 124
Хотынец 35.27 53.10 24 Великий Устюг 46.30 60.72 166
Маслово 35.77 53.07 17 Вытерга 36.48 60.90 122
Новосило 36.93 52.93 15 Верховажье 36.12 60.72 13
Корышкино 35.55 52.93 10 Никонова Гора 36.12 60.27 13
Орел 36.07 52.88 557 Липин Бор 37.97 60.27 16
Зелегощь 36.88 52.83 37 Белозерск 37.78 60.00 142
Хомутово 37.37 52.78 46 Харовск 40.18 59.92 90
Верховье 36.78 52.75 29 Шуйское 40.92 59.28 30
Кромы 35.70 52.67 20 Тотьма 42.77 60.00 25
Дмитровск-Орловский 35.05 52.43 15 Никольск 45.73 59.55 29
Змиевка 36.28 52.62 40 Кирилов 38.33 59.82 26
Глазуновка 36.22 52.43 29 Бабаево 35.73 59.37 81
Малоархнгельск 36.43 52.40 27 Череповец 37.78 59.18 694
Ливны 37.60 52.40 221 Сокол 40.18 59.55 327
Колпны 37.02 52.17 48 Грязовец 40.37 58.92 110
Долгое 37.45 52.03 38 Вожега 40.18 60.45 38
Рослятино 44.43 59.73 39

Синтезировать СПД c горизонтальными связями для городов,

полученных в результате выполнения предыдущих этапов.

Топология проектируемой сети: ОПТИМАЛЬНАЯ

Критерий синтеза СПД для минимизации: общая стоимость сети

Зависимость стоимости каналов от длины и пропускной способности

Пропускная                            

Cпособност (бод)

Длина(км)

100 600 1200 3000 4000 5000 6000 7000 8000
300 31.54 94.61 157.68 189.22 220.75 252.29 283.82 315.36 357.70 368.83 368.83
600 39.42 118.26 197.10 236.52 275.94 315.36 354.78 394.20 447.12 461.04 461.04
900 49.93 149.80 249.66 299.59 349.52 399.46 449.39 499.32 566.35 583.98 583.98
1200 68.33 204.98 341.64 409.97 478.30 546.62 614.95 683.28 775.01 799.14 799.14
2400 89.35 268.06 446.76 536.11 625.46 714.82 804.17 893.52 1013.47 1045.02 1045.02
4800 118.26 354.78 591.30 709.56 827.82 946.08 1064.34 1182.60 1341.36 1383.12 1383.12
9600 152.42 457.27 762.12 914.54 1066.97 1219.39 1371.82 1524.24 1728.86 1782.69 1782.69
12000 183.96 551.88 919.80 1103.76 1287.72 1471.68 1655.64 1839.60 2086.56 2151.52 2151.52
24000 226.01 678.02 1130.04 1356.05 1582.06 1808.06 2034.07 2260.08 2563.49 2643.30 2643.30

 

 

 

 

 


2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

2.1. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС

Для проектирования РИВС вначале необходимо произвести ее топологический синтез, а именно: определить число узлов сети и способы их связи между собой и источниками информации, параметры и места размещения каналов связи, концентраторов данных и т.п. Синтез топологической структуры крупномасштабных РИВС сопряжен с рядом проблем, связанных с ограниченными возможностями используемой вычислительной техники, большими размерностями характеристик потоков информации, координат оконечных пунктов сети, многоэкстремальностью решаемой задачи, несовершенностью используемых методов оптимизации. Перечисленные проблемы вызывают необходимость использования декомпозиционного подхода, позволяющего свести решение сложной задачи к ряду более простых. В практике проектирования общая задача синтеза топологической структуры сети разбивается на ряд подзадач. Решение этих задач, в совокупности составляющих общую задачу синтеза осуществляется с помощью эвристических методов.

Для организации целенаправленного топологического синтеза РИВС используется 3х уровневая архитектура и 3 уровня проектирования:

-      «вертикальный», на котором проектируется региональные вертикальные СПД;

-      «вертикально-горизонтальный», на котором проектируются вертикально-горизонтальные СПД;

-      «горизонтальный», на котором проектируется горизонтальная СПД.

В соответствии с используемыми уровнями выделяют следующие этапы проектирования.

1й этап. Все исходное множество городов-узлов, подлежащих объединению в единую РИВС подвергаются процедуре регионально-территориальной декомпозиции, в результате которой определяется совокупность регионов, входящих в проектируемую сеть. Процесс декомпозиции осуществляется на основе анализа матрицы расстояний и трафиков. Результатом данного этапа является совокупность регионов и множества городов, входящих в каждый регион.

2й этап. Производится определение статуса каждого региона путем анализа матрицы тяготения передачи информации для входящих в него городов.

3й этап. Первоначально для каждого полученного региона выбирается звездообразная топология в качестве начальной. Затем для всех регионов решаются соответствующие задачи.

4й этап.  Решается задача горизонтального синтеза – проектируется горизонтальная СПД. В качестве исходных данных для нее выступают узлы-центры вертикальных и вертикально-горизонтальных СПД, определенных на предыдущем этапе. Результатом является топологическая структура горизонтальной СПД.

5й этап. Объединение результатов предыдущих этапов в результате чего синтезируется общая топологическая структура РИВС.

6й этап. Определение основных интегральных характеристик результирующей сети и формирование таблиц маршрутизации для передачи сообщений.


2.2. МЕТОД КОММУТАЦИИ ПАКЕТОВ – ВАРИАНТ ВИРТУАЛЬНОГО КАНАЛА.

 

Сети с коммутацией пакетов были разработаны правительством США в 70-е годы для обеспечения надежной цифровой передачи данных по телефонным линиям. Коммутация пакетов представляет собой метод доставки сообщений, при котором данные помещаются в небольших пакетах. Пакеты могут передаваться в место назначения по различным маршрутам сети коммутации пакетов. Разные пакеты сообщения могут иметь различные маршруты. В маршрутизации трафика важно достичь наилучшего маршрута и скорейшей доставки. Коммутация пакетов обеспечивает наилучший способ совместного использования коммуникационных линий для передачи пакетов данных. Сети коммутации пакетов предлагают такие фирмы как AT&T, Tymenet, Telnet, CompuServe, GE, Sprint и Infonet Services. Некоторые компании предлагают международные услуги. Телефонные компании часто имеют свои средства коммутации пакетов, которые вы можете использовать для объединения локальных сетей. Подобные линии являются виртуальными. Как уже говорилось, виртуальная линия выглядит для пользователя как выделенная линия, связывающая системы. Реально передача осуществляется путем разбиения информации на пакеты и передачи ее по высокоскоростной линии наряду с другими пакетами. На приемном конце ваши пакеты отделяются от других пакетов, принадлежащих другим пользователям, реассемблируются и обрабатываются. Сеть коммутации пакетов обычно имеет много узлов и обеспечивает альтернативные и резервные маршруты. Для доставки пакетов используется два метода: старый, X.25, обеспечивающий высокий уровень проверки на ошибки, и новый, метод переключения окна, использующий современные более надежные цифровые телефонные системы. Он позволяет уменьшить объем проверки ошибок и увеличить пропускную способность.

Коммутация пакетов производится путем разбивки сообщения на пакеты, которые представляют собой элементы сообщений, но снабженные заголовком и имеющие фиксированную и постоянную длину. Пакеты, также как и сообщения, передаются по маршруту от начального абонента к конечному. Разница заключается в том, что сообщение передается не целиком, а отдельными пакетами. На практике оказалось, что время доставки одного сообщения по способу коммутации пакетов является наименьшим. Исключение составляет тот случай, когда скоммутируемый канал используется длительное время для передачи последовательности сообщений, поэтому в вычислительных сетях способ коммутации пакетов является основным. Во многих случаях этот способ является наиболее эффективным. Во-первых, ускоряется передача данных в сетях сложной конфигурации за счет того, что возможна параллельная передача пакетов одного сообщения на разных участках сети; во-вторых, при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего длинного сообщения. Кроме того, ограничение сверху на размер пакета позволяет обойтись меньшим объемом буферной памяти в промежуточных узлах на маршрутах передачи данных в сети.

Коммутация пакетов отличается от коммутации каналов тем, что передача данных происходит по виртуальным каналам. По запросу в сети общего пользования происходит выделение определенной полосы. Между двумя пунктами, обменивающимися данными через сеть с пакетной коммутацией, нет прямой физической связи. В виртуальном канале на каждый вызов устанавливается определенный маршрут и все пакеты данного сеанса проходят через сеть по этому маршруту. Передаваемые данные разбиваются на короткие пакеты, которые затем передаются по сети. В месте назначения эти пакеты вновь собираются в исходном формате.

Вот некоторые преимущества коммутации пакетов:

-      более высокая эффективность каналов связи, так как длинные транспортные каналы динамически распределяются между многими вызовами и пользователями;

-      Эффективное управление нагрузкой - буферизация в сети дает возможность выдерживать временные пики нагрузки без блокирования;

-      Преобразование скорости передачи данных - обмен данными может протекать между пользователями, работающими с разными скоростями передач;

-      Уменьшение затрат за счет того, что сетевые ресурсы распределяются между большим количеством пользователей

В свою очередь при использовании коммутации пакетов применяется 2 способа передачи данных: дейтаграммный и  виртуальный.

При виртуальном способе передача данных происходит в виде последовательностей, связанных в цепочки пакетов, естественном порядке по устанавливаемому маршруту. При этом в отличие от коммутации каналов линии связи могут разделяться многими сообщениями, когда попеременно по каналу передаются пакеты разных сообщений (это так называемый режим временного мультиплексирования, иначе TDM - Time Division Method), или задерживаться в промежуточных буферах. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения - положительной квитанции. Этот контроль возможен как во всех промежуточных узлах маршрута, так и только в конечном узле. Он может осуществляться старт-стопным способом, при котором отправитель до тех пор не передает следующий пакет, пока не получит подтверждения о правильной передаче предыдущего пакета, или способом передачи "в окне". Окно может включать N пакетов, и возможны задержки в получении подтверждений на протяжении окна. Так, если произошла ошибка при передаче, т.е. отправитель получает отрицательную квитанцию относительно пакета с номером K, то нужна повторная передача и она начинается с пакета K

Например, в сетях можно использовать переменный размер окна. Так, в соответствии с рекомендацией документа RFC-793 время ожидания подтверждений вычисляется по формуле

T ож = 2*Tср,  где Tср := 0,9*Tср + 0,1*Ti

Tср - усредненное значение времени прохода пакета до получателя и обратно,

Ti - результат очередного измерения этого времени.

Основное свойство виртуального канала - это сохранение порядка поступления пакетов. Это означает, что отсутствие одного пакета в пункте назначения исключает возможность поступления всех следующих пакетов. Организация виртуального канала между двумя пользователями равносильно выделению им дуплексного канала связи, по которому данные передаются в их естественной последовательности. Виртуальный канал сохраняет все преимущества способа - “коммутация пакетов” в отношении скорости передачи данных и мультиплексирования, но добавляет к ним еще одно свойство, а именно - сохраняет естественную последовательность данных.

Виртуальный канал - логическое, протокольно-независимое соединение, устанавливаемое в сети пакетной коммутации по протоколу Frame Relay, между двумя оконечными устройствами, обеспечивающими пользовательский интерфейс Ethernet по стандарту 10BaseT и характеризующееся следующими параметрами:

·     пропускная способность;

·     среда передачи на абонентской субмагистрали.

Пользовательский интерфейс Ethernet образуется на выходе маршрутизатора Cisco 1601, подключенного к выделенному каналу с соответствующей пропускной способностью к центру пакетной коммутации по стыку V.35.

Виртуальные каналы могут использоваться для соединения территориально разнесенных объектов как по схеме точка - точка, так и по схеме мультиточка или звезда.

 


Виртуальные каналы сети пакетной коммутации, построенной на базе сети SDH и вторичной сети выделенных каналов. Эффективный способ соединения географически удаленных локальных вычислительных сетей. Frame Relay совместим со всеми протоколами, наиболее часто используемыми в ЛВС (TCP, Novell IPX, DECNET или NETBIOS). Этот протокол обеспечивает эффективную работу по каналам связи высокого качества. Позволяет эффективно передавать неравномерно распределенный по времени трафик. Обеспечивает малое время задержки при передаче информации через сеть. В отличие от вторичной сети выделенных каналов, для организации нового соединения нет необходимости устанавливать дополнительную аппаратуру. В стоимость услуги также входит установка модема для оптической или медной линии и маршрутизатора с портом 10-BaseT для подключения локальной сети клиента

При централизованной маршрутизация в сети виртуальных каналов отправитель в адресат устанавливают виртуальный канал и маршрут между ними фиксируется на время сеанса связи. Решение об изменении маршрута между данной парой отправитель-адресат может приниматься только до начала сеанса связи.

Непосредственной причиной перегрузок в сети связи является чрезмерная загруженность каналов связи. Поэтому заполняются буфера сетевых процессов (СП) в узлах, возникают блокировки. Было предложено использовать измеренную интенсивность потоков в каналах в качестве основного параметра системы управления потоками, которая объединяет функции маршрутизации пакетов и ограничения нагрузки в сети связи. В этом случае для каждого канала устанавливают пороговые значения интенсивности потоков и различают несколько состояний каналов, например:

·     нормальное, когда интенсивность потока в канале не превосходит 70% теоретически возможной;

·     предупреждающее - 70-80%;

·     тревожное - более 80%.

Узлы сети обмениваются маршрутными таблицами, отражающими состояния каналов для каждого узла-адресата, что позволяет в каждом узле принимать решения по управлению потоками в зависимости от состояний канатов. Возможны различные варианты таких алгоритмов управления потоками. Например, когда в узле выходящий канал выбранного маршрута находится в предупреждающем состоянии, то пакет ставится в очередь к этому каналу, как при нормальных условиях, а отправителю посылается блокирующее сообщение, предписывающее ограничить поток. Если канал находится в тревожном состоянии, то пакет отбрасывается.


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. 

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

Комментариев на модерации: 1.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий