Software & Systems

Происходящий в настоящее время процесс активной информатизации России требует массового проектирования и создания новых компьютерно-коммуникационных сетей (ККС) территориального (регионального) масштаба, а также реструктуризации уже существующих сетей для удовлетворения новым возросшим требованиям их эксплуатации. Причина этого очевидна: ККС – основное техническое средство осуществления информатизации и естественная среда существования ее элементов. При этом проблема проектирования и построения территориальных ККС (ТККС) для нужд отдельных регионов России стоит весьма остро и нуждается в скорейшем решении.

Учитывая сложность, мультипараметризм и многокритериальность задачи проектирования отдельной ТККС, а также массовость запросов на решение таких задач, представляется целесообразным и отвечающим возникшим потребностям создание специальной интерактивной визуальной инструментальной среды (ИВИС) для проектирования ТККС. Наличие такого инструментального средства у инженера-системотехника позволит ему оперативно и в рамках априорных технических ограничений находить наиболее целесообразные проектные решения, близкие к оптимальным.

В работах [1,2] предлагается методика проектирования ТККС, ориентированная на интерактивную визуальную реализацию процесса проектирования в рамках специальной инструментальной среды. Рассмотрим основные аспекты создания ИВИС для проектирования ТККС, ее возможности и характеристики.

Для представления ТККС используется иерархическая структура [1,2] с тремя уровнями: региональным, кластерным и доменным. Исходный регион (зона проектирования) подвергается декомпозиции с целью выделения множества кластеров, каждый из которых будет являться ячейкой создаваемой ТККС. Если число узлов в кластере превышает Nk (где Nk – величина, зависящая от типа ЭВМ, используемой для проектирования ТККС, и оцениваемая для IBM PC величиной 25-30), то такой кластер определяется как сложный и должен быть подвергнут дополнительной декомпозиции на домены. Далее осуществляется проектирование вертикальных кластерных сетей (ВКС) для простых кластеров, число узлов в которых не превышает Nk, и проектирование вертикальных доменных сетей (ВДС) для всех доменов, входящих в сложные кластеры. После этого производится композиция ВДС в горизонтальные сети сложных кластеров (ГССК), синтез общей горизонтальной сети (ОГС), узлами которой являются кластерные центры всех кластеров, а затем композиция окончательного проекта ТККС.

ИВИС NET-PRO/S предназначена для выполнения проектирования вновь создаваемой ТККС или реструктуризации (модернизации) проекта существующей ТККС на основе вышеописанной методики и представления ТККС [1,2].

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к ИВИС, – интерактивность и визуальность. Только с их использованием можно в полной мере совместить опыт разработчиков и вычислительные мощности персональных компьютеров. Наглядность процесса проектирования, простота использования ИВИС, возможность ведения проекта в среде локальной вычислительной сети (ЛВС) группой разработчиков с целью экономии времени – необходимые характеристики, которым отвечает ИВИС.

На рисунке 1 показана общая структура ИВИС NET-PRO/S. Она состоит из общего программного монитора (ОПМ), инструментальной части (ИЧ) и функциональной части (ФЧ). ОПМ реализует общее управление ИВИС, организует взаимодействие всех основных блоков и их подсистем, а также интерфейс с проектировщиком. ФЧ предназначена для реализации основных средств поддержки процесса проектирования. ИЧ предназначена для реализации вспомогательных средств поддержки общего процесса проектирования.

Для реализации ИВИС необходимы базы данных – системная (СБД) и проектные (ПБД) – по числу разрабатываемых проектов. СБД предназначена для накопления электронных описаний различных зон проектирования, а также для сохранения общей информации по нескольким проектам ТККС. ПБД по конкретному проекту ТККС предназначена для хранения исходных данных проекта, а также для сохранения и накопления результатов проектирования.

Рис. 1. Общая структура ИВИС

С точки зрения пользователя ИВИС предоставляет следующие основные режимы работы: выбор и создание проекта, обмен данными, электронное описание зоны проектирования, декомпозиция зоны проектирования, синтез вертикальных доменных сетей, синтез горизонтальных сетей сложных кластеров, синтез вертикальных кластерных сетей, синтез общей горизонтальной сети, композиция окончательного проекта ТККС.

В режиме выбора и создания проекта можно создать новый проект ТККС или выбрать один из существующих (согласно информации в СБД). При создании нового проекта определяется название проекта и комментарий к нему, дата и время начала работы, список разработчиков. При выборе существующего проекта дополнительно указываются время работы с проектом, общее количество узлов в сети, количество кластеров и доменов, общее время, затраченное на проект, стоимость проекта и т.д.

В режиме обмена данными можно произвести обмен данными (электронными описаниями кластеров и доменов) между СБД и ПБД.

В режиме электронного описания можно создать набор описаний зоны проектирования, ее кластеров и доменов. При этом для каждого узла зоны проектирования или элемента задаются название узла, его географические или декартовы координаты, определяется принадлежность узла к административному центру или наличие некоторого особого его статуса, а также назначается подложка выбранному кластеру, которая является изображением кластера с показом непреодолимых преград для прокладки реальных каналов связи. Подложка должна быть создана в виде метафайла WMF (windows metafile) и вставлена с помощью специального пункта меню.

В режиме декомпозиции проектировщик может выполнить декомпозицию зоны проектирования на кластеры, а кластеров на домены. При этом доступны режимы ручной и интерактивной декомпозиции. После окончания декомпозиции полученные домены (кластеры) сохраняются.

В режиме синтеза ВДС (ВКС) проектировщик может загрузить электронное описание одного из доменов (кластеров), полученных в результате декомпозиции сложных кластеров (зоны проектирования), и выполнить для него синтез вертикальной доменной (кластерной) сети. При этом возможно построение сети следующих топологий: дерево, звезда, звезда звезд. Проектировщику доступны следующие действия: расчет и просмотр основных параметров синтезированной сети, изменение топологии сети, изменение параметров каналов связи и каналообразующей аппаратуры в узлах сети.

В режиме синтеза ГССК проектировщик может произвести синтез ГССК на основе данных, полученных в ходе синтеза ВДС. Проектировщик имеет возможность построить сеть топологии кольцо, распределенная, дерево, звезда и звезда звезд, изменить топологию, параметры каналов связи и каналообразующей аппаратуры в узлах сети, произвести композицию ГССК, рассчитать основные параметры сети, получить отчет о результатах синтеза.

Режим синтеза ОГС аналогичен режиму синтеза ГССК, однако выполняется на основе данных, полученных на всех предыдущих этапах проектирования. Узлами ОГС выступают кластерные центры простых и сложных кластеров. Проектировщик может построить сеть любой топологии, рассчитать основные параметры сети и на основе их анализа изменить параметры каналов связи и каналообразующей аппаратуры в узлах с целью получения оптимального (в рамках используемых критериев) решения.

Режим композиции окончательного проекта ТККС предназначен для формирования (композиции) окончательного проекта ТККС на основе данных, полученных на всех предыдущих этапах проектирования.

Основные характеристики ИВИС NET-PRO/S приведены на рисунке 2. ИВИС NET-PRO/S представляет собой законченный, готовый к эксплуатации программный продукт, текущая версия которого позволяет в интерактивном визуальном режиме проектировать ТККС с максимальным количеством узлов – 600, максимальным числом кластеров – 20, максимальным количеством узлов в кластере –30. Контактное время проектирования ВКС отдельного кластера 1,5-2 часа.

Указанные ограничения обусловлены соображениями удобства визуализации процесса интерактивного проектирования на экране компьютера. При переходе на более прогрессивную программно-аппаратную платформу эти оценки могут быть изменены в лучшую сторону.

ИВИС NET-PRO/S была апробирована при разработке пилотных проектов региональной компьютерной сети общего пользования Ростовской области, городской компьютерной сети общего пользования города Таганрога и при оценке проектных решений существующих ТККС. При этом она показала свою эффективность и полезность в качестве специального инструментария инженера-проектировщика реальных ТККС.

По мнению авторов, ИВИС NET-PRO/S может войти в практику проектирования реальных ТККС и использоваться в деятельности проектных организаций сетевого профиля.

Список литературы

1. Гузик В.Ф., Решетняк В.Н., Сидоренко В.Г. Система NET_PRO как инструментальное средство при проектировании топологии распределенных вычислительных сетей. //Управляющие системы и машины. -1995. - №1/2. - С. 44-49.

2. Гузик В.Ф., Решетняк В.Н., Сидоренко В.Г. Организация автоматизированного проектирования топологии региональных информационно-вычислительных (телекоммуникационных) сетей //Тез. докл. Международ. конф.: Региональная информатика. - СПб., - 1994. - С. 47-48.