Проектирование компьютерных сетей

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИИ ТАГАНРОГСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра вычислительной техники

_____________________________________________________

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по курсу: ВлПроектирование компьютерных сетейВ»

Тема проекта: ВлПроектирование распределенной информационно-вычислительной сети для заданной зоны проектированияВ»

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
    1. Основные теоретические положения и общая методика проектирования РИВС
    2. Метод коммутации пакетов тАУ вариант виртуального канала
  3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС
    1. Анализ технического задания на проектирование РИВС. Проектирование региональных вертикальных сетей
    2. Проектирование межрегиональной горизонтальной сети
    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:

  • ВлвертикальныйВ», на котором проектируется региональные вертикальные СПД;
  • Влвертикально-горизонтальныйВ», на котором проектируются вертикально-горизонтальные СПД;
  • ВлгоризонтальныйВ», 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 тАУ 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 тАУ 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 - тАЬкоммутация пакетовтАЭ 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:

  1. пропускная способность;
  2. 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:

  1. нормальное, когда интенсивность потока в канале не превосходит 70% теоретически возможной;
  2. предупреждающее - 70-80%;
  3. 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.

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС.
  • 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 Влплохих маршрутовВ».

    № 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

  • 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 тАУ 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 тАУ 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 тАУ 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

  • 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 ВлКольцоВ»

           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 ВлДеревоВ»

           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 ВлЗвездаВ» 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 ВлплохихВ» маршрутов равно нулю тАУ 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 ВлплохихВ» маршрутов, то оставить дугу в решении, иначе исключить эту дугу из решения;
    • если число ВлплохихВ» 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 ВлРаспределеннаяВ»

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

    Рис11. Топология ВлСимбиозВ»

    1. 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. ВлПроектирование распределенных информационно-вычислительных систем.В» Учеб. пособие. Таганрог: ТРТУ ,1996 год.                   

    2. Ларионов А.М., Майоров С.А. Новиков Г.И. ВлВычислительные комплексы , системы и сетиВ». Ленинград Энергоатомиздат 1987 г

    3. Стен Шатт под редакцией М.А. Мазина ВлМир компьютерных сетейВ». Киев 1996 г.

    1. Ю.А. Кулаков, Г.М. Луцкий. ВлКомпьютерные сетиВ». Киев ВлЮниорВ» 1998 г.
    2. Д. Филлипс, А. Гарсия-Диас ВлМетоды анализа сетейВ», М., Мир, 1984. 496 с. 

    Вместе с этим смотрят:

    Проектирование первичной сети связи на участке железной дороги
    Протоколы и серверы Интернета
    Расчет кабеля Р-4
    Расчет КТЧ