Введение к работе
-3-
Актуальность проблемы. Центральным звеном научно-образователыюй информационной среды являются телекоммуникации.
Построение инфраструктуры компьютерных коммуникаций для науки и высшей школы является одной из приоритетных задач в любой из экономически развитых стран. Такая инфраструктура стимулирует опережающее развитие науки, технологии, образования, что, в свою очередь, напрямую влияет на производительные сферы, экономику страны в целом.
При этом важнейшим условием эффективного использования любой информационной среды является ее содержательное наполнение.
Поэтому в области информатизации высшего образования был введен термин "телематика". Этот термин включает в себя понимание информационной среды как совокупности телекоммуникационных технологий, наполненных необходимыми информационными ресурсами.
Появилась острая необходимость в создании Национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы на базе уже созданных и активно развивающихся региональных компьютерных сетей, оказывающих услуги учреждениям науки и образования.
При этом необходимо выделить ряд факторов оказывающих объективное влияние на реализацию проектов такого рода.
Прежде всего, следует отметить, что процесс развития сетей протекает спонтанно в условиях быстро прогрессирующей динамики применения сетей в различных областях деятельности, что ставит в тесную зависимость экономическую эффективность этой области от качества работы сети, к которой предъявляются все более высокие требования. Спонтанность процесса стимулируется относительным удешевлением сетевого оборудования, а появление новых узлов сети, в основном, связано с экономическими возможностями конкретной организации и не всегда согласуется со стратегией оптимального развития сети в целом..
Вместе с тем, проектирование сетей в настоящее время часто основывается на теории и методах, которые разрабатывались несколько десятилетий назад при других социально-экономических условиях: высокая стоимость сетевого оборудования и малая, медленно изменяющаяся динамика нагрузки на сеть. Это обуславливало в этих методах ориентацию на приоритетность программно-аппаратной базы сети, а параметры информационных потоков рассматривались только как один из видов ограничений.
Таким образом, область информационного обмена, включающая вопросы распределения информационных ресурсов сети и управления движением
4 -информационных потоков, оказывалась, в определенном смысле, вторичной и слабо связанной с выбираемой топологией и компонентами сети.
Следует также отметить, что практически все разработанные ранее методы синтеза межузловых соединений рассчитаны на построение новых сетей с прокладкой на каждом направлении независимой линии связи. Но современные сети в подавляющем большинстве организуются на базе уже существующих первичных сетей, из которых на условиях аренды заимствуются необходимые каналы.
При этом, основные три задачи проектирования сети: топологический синтез, маршрутизация трафика и управление потоком - решались относительно независимо одна от другой.
Первоначально, при небольших объемах передачи информации, все эти факторы не оказывали большого влияния. Но, в настоящее время, в условиях постоянно повышающихся требований к характеристикам передачи огромных массивов информации, ранее допущенный несистемный подход приводит к перегрузке одних серверов и связанных с ними каналов при относительной недозагруженности других. При этом следует отметить, что и сам процесс накопления информационных ресурсов на серверах сетей развивается также спонтанно, без взаимозависимости серверов между собой. Как следствие всего этого, снижение эффективности функционирования сетей.
С учетом вышесказанного, представляется диссертационная работа, в которой предложен и доведен до практической реализации новый подход к проектированию сетей на основе введенного в работе понятия сетевой-информационной архитектуры (СИА) как системного объекта проектирования
Предложенный подход применим как при проектировании сети с самого начала, так и для этапов развития и модернизации сети, когда уже существующая архитектура дополняется или видоизменяется.
Задача оптимизации СИА интерпретируется как поиск наилучшего распределения ограниченных ресурсов по системным компонентам и процессам в соответствии с экономическими критериями.
Актуальность работы.
- Значительная территориальная разобщенность учреждений науки и высшей школы России, одной из самых крупных образовательных систем мира, а также специфика деятельности научно-образовательных систем вызывает необходимость широкого и оперативного обмена различного рода информацией,
- 5-что обуславливает необходимость эффективного взаимодействия и оптимального использования ограниченных ресурсов компьютерных сетей;
- Неразвитость методического и организационного обеспечения процессов функционирования и развития взаимосвязанных компонентов информационных и коммуникационных технологий для современных образовательных систем.
Цель работы. Максимизация эффективности научно-образовательной системы (НОС) на основе оптимизации процессов информационного обмена. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач: /. Проведение исследования в области информационных проектов и технологий информсреды науки и образования с целью выработки концептуального и научно-методического подхода к построению и эффективному развитию сетевой информационной архитектуры НОС с учетом принципа дуальности организации и управления;
-
Разработка математических моделей и алгоритмов реализации СИА как обслуживающей системы при заданных ее технико-экономических и социальных показателях путем оптимизации распределения ограниченных ресурсов по системным компонентам и процессам в соответствии с экономическими критериями;
-
Создание программной системы автоматизированного проектирования СИА;
-
Проектирование плана развития СИА региональной НОС.
Методы исследования. Решение поставленных в работе задач основано на использовании аппарата теории графов, эволюционной оптимизации, имитационного моделирования, сетей предшествования, авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Работа выполнялась в соответствии с "Проектом информатизации Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого как центра образования, науки и культуры". Изложенные в работе принципы проектирования и созданная программная система применены при разработке Internet сегмента научно-образовательной сети Новгородского региона.
Апробация результатов работы. Журнал "Информационные технологии" (М.: Машиностроение, 4/97), "Вестник НовГУ" (НовГУ, 3/96); тезисы
докладов: Международная конф. "Математика: альтернативные системы образования и обучения" (Новгород, 1994), Международная конференция "Открытые системы - путь к новому миру" (Москва, 1995), Всероссийская научно - методическая конференция "Телематика-96" (Санкт-Петербург, 1996), Четвертая международная школа-семинар "Новые информационные технологии" (Крым, 1996), Всероссийская научно - методическая конференция "Телематика-97" (Санкт-Петербург, 1997), Вторая всероссийская конференция"Геоинформатика и образование" (Москва, 1998г.).
Публикации. Основные положения диссертации представлены в 14 публикациях - статьях, тезисах докладов и регистрационных документах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы и приложения.
