Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. МЕТОДИКА СИНТЕЗА СТРУКТУРЫ СИСТЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ
МАРШРУТИЗАЦИИ! ИНФОРМАЦИИ II
1#1 Особенности системного управления маршрутизацией
информации в сетях обмена информацией АСУ распределен
ными объектами, выбор критерия II
-
Описание структуры системного управления 17
-
Методика синтеза структуры системного управления маршрутизацией информации 32
В ы в о д ы 42
2. СИНТЕЗ ШЗИЧЕСКОЙ СТРЖСУРЫ СИСТЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ
МАРШРУТИЗАЦИЕЙ ИНФОРМАЦИИ 44
-
Задачи этапа синтеза физической структуры 44
-
Выбор локальных характеристик элементов графа
топологии СОИ 52
-
Формализованное описание физической структуры 59
-
Алгоритмы синтеза физической структуры 72
Выводы 86
3. СИНТЕЗ ВЗЖВДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССОВ СИСТЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ
МАРШРУТИЗАЦИЕЙ ИНФОРМАЦИИ 89
-
Задачи синтеза протоколов системного управления маршрутизацией информации 89
-
Отображение протоколов системного управления маршрутизацией сетью абстрактных процессов 96
-
Использование алгебры протокольных выражений для
l оценивания протоколов маршрутизации 103
Стр. 3.4 Синтез поведений процессов системного управления
маршрутизацией информации НО
В ы в о д ы 127
4. ИМИТАЦИЯ ПРОЦЕССА СИСТЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ
МАРШРУТИЗАЦИЕЙ 128
-
Цели и задачи моделирования, выбор моделей 128
-
Основные свойства предикатно-переходных и
временных сетей Петри , 133
-
Предикатно-временные сетевые модели системного управления маршрутизацией 144
-
Экспериментальная оценка оперативности структуры системного управления процессом маршрутизации с использованием метода машинной имитации 163
В ы в о д ы 171
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 172
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 183
«
~ 4 ~
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
Ш - алгоритм маршрутиз:ации
Ш - абстрактный процесс
ВМЗ - вектор минимальнЕЕХ задержек
ВСП - временные сети Петри
ДКП - дерево^ кратчайших путей
ИМ - имитационная модель
ПМ - процесс маршрутизации
ПОЖ - протокол обновления маршрутной информации
ПП-сеть '- предикатно-переходная сеть
ПСУ - процесс системного управления
РБД - распределенная база данных
СОИ - сеть обмена информацией
СП - сеть Петри
СПК - системный процесс сетеметрии и контроля состояния сети
СПО - системный процесс отображения
СПУ - системный процесс управления параметрами маршрутизации
Ц7М - центр управления маршрутизацией
Введение к работе
Требования повышения эффективности учета, планирования и управления народным хозяйством, зафиксированные в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года", предопределяют интеграцию существующих АСУ [ I ] , а также создание новых автоматизированных систем управления на базе широкого применения средств вычислительной техники, ее интеграции с технологическим производственным оборудованием и процессами принятия решений на всех уровнях управления на основе использования средств связи. Подсистема обмена информацией, в качестве которой выступает сеть обмена информацией (СОИ), имеет важнейшее значение для АСУ распределенными объектами (РО) такими как объекты транспортного типа и общегосударственные системы, в которых СОИ используются для сбора, обработки, хранения и распространения информации различных видов, в том числе информации оперативного управления взаимодействием подсистем и локальных объектов РО.
Кроме повышения эффективности управления и использования средств вычислительной техники коллективное использование вычислительных ресурсов, как показывают предварительные оценки [2] , позволяет только для Ленинградского региона высвободить не менее 30 % парка ЭВМ и, что особенно важно, порядка 30-40 % квалифицированных специалистов, обслуживающих разрозненные ЭВМ.
Специфика использования СОИ в АСУ РО выдвигает более жесткие требования к качеству функционирования сети по сравнению с СОИ общего назначения, связанные в основном с недопустимостью потерь информации оперативного управления РО при структурных изменениях СОИ, вызванных повреждениями отдельных элементов сети. В наибольшей степени эти требования затрагивают самую динамичную функцию сетевого уровня - распределение информации или маршрутизацию.
Разработкам и исследованиям проблем организации маршрутизации посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, среди которых можно выделить статьи и монографии А.В.Бутрименко, В.И.Варшавского, В.М.Глушкова, В.Н.Рогинского, В.М.Ченцова, В.Г.Лазарева, Ю.Д.Умрихина, Л.Клейнрока, М.Герла, У.Рудина, Дж.Макквиллана, А.Сегала, Д.Дэвиса, М.Шварца, У.Прайса,С.Йоне-ва. Несмотря на значительное число работ, многие проблемы организации маршрутизации остаются нерешенными. Общая теория построения систем, подобных системе маршрутизации, еще не сформировалась - основные усилия разработчиков направлены на поиск эвристик эффективных для конкретных сетей.
Функционирование наиболее перспективного класса - адаптивных, динамических - алгоритмов маршрутизации в реальных условиях быстро изменяющегося трафика и относительно редких, но глобальных по своим последствиям повреждений элементов сети сопряжено с поисками компромисса между требованиями местной и глобальной оптимизации. В этой связи представляется целесообразным декомпозировать общую задачу маршрутизации в СОИ АСУ РО на две оперативно решаемые подзадачи - динамическую и статическую - рассматриваемые соответственно как собственно маршрутизация и как системное управление маршрутизацией.
В работе рассматривается методика синтеза структуры обще- - 7 -сетевого управления параметрами алгоритмов маршрутизации, включая соответствующие протоколы обмена. Данная методика применима на ранних этапах проектирования сети, где выбираются топологическая структура, пропускные способности каналов связи, класс алгоритмов маршрутизации и представляется следующими этапами. На первом этапе производится формальное описание распределенной системы маршрутизации сетевого уровня, которая может меняться в широких пределах от фиксированной статической до адаптивной динамической, а также выбор типов процессов системного управления (ПСУ) этой системой, исходя из архитектуры СОИ в целом. Второй этап посвящен синтезу физической структуры системного управления маршрутизацией, которая определяется оптимальной для данной СОИ иерархией ПСУ, их размещением в графе топологии СОИ и соответствующим зонированием. Целью третьего этапа методики является синтез корректных и результативных протоколов высокого уровня взаимодействия ПСУ для заданной физической структуры, исходя из множеств типов сообщений обмена. Четвертый этап методики посвящен созданию моделей варианта организации общесетевого управления с использованием модифицированного аппарата сетей Петри (СП) повышенной моделирующей способности.
Основной целью диссертационной работы является разработка методов, моделей и алгоритмов, объединенных общей методикой синтеза структуры системного управления маршрутизацией информации по критерию оперативности реагирования на структурные изменения при выполнении ограничений на производительность сети. В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие задачи:
Формальное описание синтезируемого варианта структуры системного управления маршрутизацией, учитывающее основные характеристики структуры - иерархию, многообразие, связность и интенсивность взаимодействия компонент- применительно к задаче синтеза структуры путем последовательной детализации характеристик.
Разработка моделей и алгоритмов синтеза физической структуры системного управления маршрутизацией, включая выражения для экспресс - оценивания оперативности физической структуры.
Разработка методов, моделей и алгоритмов этапа синтеза протоколов взаимодействия ПСУ, исходя из множества типов сообщений и виртуальных путей обмена, включая проверку корректности полученных протоколов.
4. Создание моделей структур системного управления маршрутиза цией, инвариантных к размерности СОИ с целью аналитического оп ределения основных параметров производительности и облегчения параметризации вероятностной имитационной модели процесса сис темного управления.
К числу новых научных результатов, полученных в работе, можно отнести следующие.
На основе анализа сущетсвующего опыта проектирования и эксплуатации систем маршрутизации, системного управления сетевыми функциями, а также международных рекомендаций в области архитектуры СОИ в работе предложена базовая система маршрутизации, являющаяся объектом управления со стороны ПСУ, реализующих оперативно статическую задачу маршрутизации в сетях АСУ РО,
Предложена и обоснована методика синтеза структуры системного управления маршрутизацией, ориентированная на ранние, этапы проектирования СОИ, заключающаяся в последовательной детализа- -э - ции основных характеристик структуры по критерию оперативности реагирования системы маршрутизации на структурные изменения СОИ.
Предложены модели и алгоритмы синтеза физической структуры системного управления маршрутизацией, включая выбор числа уровней иерархии по ПСУ, их размещение в графе топологии СОИ и соответствующее зонирование сети на основе введенных в работе локальных характеристик элементов графа топологии сети.
Предложены модели и метод для формирования поведений ПСУ, взаимодействующих по протоколу, заданному множествами виртуальных путей и типов сообщений, ориентированные на применение аппарата алгебры протокольных выражений на этапе проверки корректности протоколов взаимодействия.
Предложены модели структур системного управления маршрутизацией, сочетающие в себе достоинства предикатно-переходных сетей - инвариантность к размерности СОИ - и временных сетей Петри - возможность аналитического вычисления производительности СОИ с данной системой маршрутизации и синтезированной структурой системного управления ею, а также метод формализованного составления таких моделей.
Основные результаты работы внедрены при проектировании ряда сетей передачи данных и нашли отражение в 7 научно-технических отчетах по договорам на НИР кафедры Автоматизированных систем обработки информации и управления ордена Ленина ЛЭТИ имени В.И.Ульянова (Ленина). Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 9 Всесоюзных конференциях и семинарах. По материалам диссертационной работы опубликовано II печатных работ.
