Содержание к диссертации
Введение 4
1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ГСПД И СПЕЦИФИКИ
ОРГАНИЗАЦИИ ПКР КАК СРЕДСТВА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ЗАДАННОЕ
КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 9
Общие принципы построения ГСПД как элемента корпоративной сети связи. Основные функции подсистемы контроля и управления 9
Средства обеспечения надежности и качества функционирования МКПД 11
Выбор критериев и обзор существующих методов оценки эффективности
резервирования в сочетании с контролем работоспособности МКПД 21
1.4. Выводы 29
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ
РАБОТОСПОСОБНОСТИ МКПД ПО КРИТЕРИЮ НАДЕЖНОСТИ 31
2.1 Модель процесса отказов и восстановлений нерезервированного варианта
f МКПД 32
2.2. Математическая модель ПОВ МКПД для дуального режима с
периодическим тестовым контролем резерва 34
2.3 Математическая модель ПОВ МКПД для дуального режима с
непрерывным тестовым контролем резерва 55
Модель процесса отказов и восстановлений резервированного МКПД в режиме разделения каналов 61
Модель процесса отказов и восстановлений резервированного МКПД в режиме дублирования 65
Исследование эффективности резервирования и контроля МКПД по критерию надежности 70
ВЫВОДЫ 77
3.1 Анализ существующих моделей оценки эффективности резервирования и
контроля работоспособности МКПД по критерию качества
функционирования 79
^ 3.2. Математическая модель процесса функционирования МКПД в режиме
дублирования 82
Математическая модель процесса функционирования МКПД режиме разделения нагрузки 89
Исследование эффективности резервирования и контроля по критерию
качества Функционирования 97
3.5. ВЫВОДЫ 100
fcl 4, ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
МКПД 102
Разработка методики выбора рационального варианта построения ПКР 102
Определение характеристик аппаратного и программного контроля
нерезервированного МКПД 111
4.3. ВЫВОДЫ 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
Литература 116
Введение к работе
В условиях подъема народного хозяйства все большую необходимость приобретает проектирование сетей связи с использованием современных перспективных информационных технологий. Конечной целью является создание взаимоувязанной сети связи Российской Федерации [1]. Эта сеть в идеале будет представлять интегрально - цифровую сеть связи (ИЦСС), объединяющую все виды сетей связи, обеспечивающую передачу всех видов информации.
В настоящее время в связи интеграцией производства, созданием крупных предприятий: концернов, трестов, холдинговых компаний и др., одним из шагов к созданию ИЦСС все большее распространение приобретают корпоративные сети. Корпоративные сети представляют собой совокупность 3-х видов сетей передачи данных: локальных вычислительных сетей (ЛВС), городских сетей передачи данных (ГрСПД) и глобальных сетей передачи данных (ГСПД) [2]. Локальные вычислительные сети располагаются, как правило, на территории отдельного предприятия и строятся на базе средств вычислительной техники, объединенных волоконно-оптическими линиями связи. Городские сети передачи данных используют как цифровые, так и аналоговые каналы связи в пределах города. Глобальные сети строятся на базе магистральных каналов связи.
Наиболее быстродействующими и надежными являются ЛВС, менее надежными и менее быстродействующими являются ГрСПД. В связи с тем, что в ГСПД используются магистральные каналы связи большой протяженности, эти сети являются наименее надежными и низкоскоростными.
Глобальная сеть представляет собой сеть передачи данных, узлами которой являются узлы коммутации пакетов (УКП) и связывающие их магистральные каналы передачи данных (МКПД). В данной диссертационной работе предметом исследования являются МКПД. В большинстве случаев ГСПД строят по более экономичному варианту, при котором каждый УКП
5 непосредственно соединяется каналами связи только некоторыми ближайшими УКП таким образом, чтобы для любой пары абонентов обеспечивался хотя бы один связывающий их путь. При обмене информацией между УКП, не имеющих непосредственной связи, передача информации осуществляется через промежуточные УКП.
Одной из важных задач, решаемых на всех этапах проектирования, внедрения и эксплуатации ГСПД, является достижение максимального качества функционирования УКП и КПД. При решении этой задачи возникает необходимость тщательного изучения большого числа противодействующих факторов и изыскание способов сокращения их негативного влияния. Наиболее важное значение имеет фактор возникновения отказов оборудования и его влияния на характеристики надежности и качества функционирования как компонентов, так и сети передачи данных в целом.
Известно, что надежность любого изделия - это свойство, характеризующееся безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью [3,77,82].
Наиболее эффективным способом обеспечения заданных показателей безотказности и ремонтопригодности является резервирование компонентов ГСПД. На практике, как правило, используется наиболее экономичный однократный нагруженный резерв, который обеспечивает существенный прирост значений показателей надежности. В значительной степени эффективность резервирования зависит от способа его использования, который в свою очередь зависит от совершенства подсистемы контроля работоспособности компонентов ГСПД, что, в свою очередь, существенно влияет на их качество функционирования.
Современные УКП в основном проектируются с использованием промышленных компьютеров (ПК) импортного производства типа «Indastral» и блоков отечественного производства, встраиваемых в ПК и обеспечивающих сопряжение с каналами связи и оконечным оборудованием данных (ООД).
Актуальность диссертационной работы заключается в том, что до настоящего времени недостаточно разработаны практические методы исследования эффективности резервирования МКПД с учетом специфики использования средств вычислительной техники и реальных характеристик эффективности подсистемы контроля работоспособности (ПКР), а также методы оценки их качества функционирования. Не разработаны также методы, обеспечивающие выполнение требований по показателям безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.
Целью диссертационнойработы является разработка математических моделей и исследование влияния режимов использования резерва и параметров контроля работоспособности на эффективность резервирования МКПД, моделей оценки качества функционирования МКПД с учетом кратковременных и длительных отказов и с учетом международных протоколов взаимодействия открытых систем.
Методика исследования основана на использовании математического аппарата полумарковских процессов, теории надежности, теории восстановления, теории массового обслуживания и методов математической статистики. Разработаны и апробированы аналитические и статистические модели, которые могут быть использованы на различных стадиях проектирования компонентов ГСПД и сети передачи данных в целом.
Научная новизна заключается в разработанных аналитических моделях, позволяющих с высокой точностью описывать процессы отказов и восстановлений (ПОВ) как не резервированных, так и резервированных МКПД с учетом реальных характеристик ПКР и общий процесс функционирования с учетом различных режимов использования резерва, а также в результатах проведенных с их помощью исследований, позволивших при достаточно общих предположениях определить характер влияния таких факторов, как особенности алгоритмов функционирования, характеристики входящих потоков, организация аппаратного и программного контроля и т.д., на показатели качества функционирования компонентов ГСПД.
Практическая ценность заключается в полученных количественных зависимостях параметров ПОВ и показателей качества функционирования резервированных МКПД от характеристик аппаратного и тестового контроля, позволяющие выбрать наилучший режим использования резерва и решить задачу оптимального соотношения аппаратных и программных средств контроля работоспособности с учетом кратковременных и длительных отказов, а также в инженерной методике оптимизации ПКР и выбора наиболее эффективного режима использования резерва.
Достоверность результатов исследования подтверждается корректным использованием математического аппарата, результатами экспериментальных исследований на программных моделях и результатами испытаний реальных систем, при создании которых использовались предложенные модели и методики.
Внедрение результатов заключается в использовании разработанной методики при проектировании ряда коммутационных систем, в том числе:
В разработке корпоративной сети Санкт-Петербургского морского пароходства, Глобальной банковской сети передачи данных, а также в ряде НИР и ОКР по разработке корпоративных сетей.
В работе рассматриваются следующие основные вопросы:
