Зайченко Олена Юріївна. Аналіз та оптимізація показників якості та структур комп'ютерних мереж з технологією АТМ

brief description

Зайченко Олена Юріївна. Аналіз та оптимізація показників якості та структур комп'ютерних мереж з технологією АТМ: дис... д-ра техн. наук: 05.13.06 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін-т". - К., 2005.

Зайченко О.Ю. Аналіз та оптимізація показників якості та структур комп’ютерних мереж з технологією АТМ. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут”.
Дисертацію присвячено вирішенню наукової проблеми створення математичних моделей, методів та інструментальних програмних засобів для аналізу і оптимізації характеристик та синтезу структури комп’ютерних мереж з технологією АТМ.
Сформульовано нові задачі оптимізації характеристик мереж АТМ, а саме вибору пропускних спроможностей (ВПС), оптимального розподілу потоків (РП) та комбінована задача ВПС РП. Запропоновано алгоритми їх розв’язання які враховують різні категорії сервісу CBR, VBR та ABR при обмеженні на показники якості (Q0S).
Сформульовано та досліджено задачу знаходження максимального багато продуктового потоку (МБП) в мережах АТМ, доведені умови оптимальності потоку та розроблено на цій основі метод відшукання МБП.
Досліджено проблему аналізу показників живучості мереж АТМ, введено показники живучості для категорій сервісу CBR, VBR та ABR та розроблено метод їх оцінки.
Вперше сформульовано задачу структурного синтезу комп’ютерних мереж АТМ за критерієм собівартості при обмеженнях на показники Q0S і запропоновано алгоритм її вирішення. Сформульовано нові динамічні задачі структурного синтезу мереж АТМ, що розвиваються і запропоновано алгоритми їх розв’язання.
На основі розроблених в дисертації моделей, методів та алгоритмів створено програмний комплекс ATM” NetBuilder, який дозволяє вирішувати комплекс взаємозв’язаних задач аналізу і оптимізації характеристик існуючих та синтезу структури нових мереж з технологією АТМ. Використання комплексу ATM” NetBuilder дозволяє значно скоротити час проектування та знизити капітальні витрати мереж завдяки прийняттю оптимальних проектних рішень.
Достовірність результатів підтверджується результатами впровадження та шляхом імітаційного моделювання.

На основі аналізу сучасного стану науки та практики в галузі мереж з технологією АТМ визначено нерозв’язану проблему оптимізації створення комп’ютерних мереж АТМ та розробки на цій основі інструментального алгоритмічно-програмного комплексу для аналізу характеристик та синтезу структур комп’ютерних мереж АТМ.
Основні наукові результати дисертації полягають в наступному:

Отримані аналітичні моделі для оцінки основних показників якості Q0S, а саме CTD, CDV та CLR для різних категорій сервісу: CBR, VBR та ABR.
Сформульовано задачу вибору пропускних спроможностей (ВПС) каналів зв’язку мереж АТМ при обмеженнях на задані значення Q0S для різних категорій сервісу. Розроблено алгоритм ВПС, який дозволяє оптимізувати пропускні спроможності каналів при обмежених на показники якості.
Сформульовано задачу вибору віртуальних маршрутів передачі та розподілу потоків для трафіків CBR, VBR та ABR. Розроблено метод РП для ї] розв’язання, який дозволяє знайти оптимальний розподіл потоків за критерієм мінімума одного з показників якості (CLR), при обмеженнях на інші показники для трафіків CBR, VBR та ABR.
Сформульовано комбіновану задачу ВПС РП для мереж АТМ і запропоновано алгоритм її розв’язання, який дозволяє знайти одночасно оптимальні пропускні спроможності та розподілення потоків категорій CBR, VBR , ABR
Розглянуто та досліджено проблему оцінки живучості мережі АТМ. Запропоновано показники живучості мереж АТМ для трафіків CBR, VBR та ABR. Розроблено алгоритм оцінки показників живучості та методику аналізу живучості мереж АТМ для різних видів трафіка. Запропоновано алгоритм оптимізації мереж по показникам живучості, який дозволяє оптимізувати структуру мережі, при обчисленнях на встановлені показники живучості.
Досліджено задачу знаходження максимального багатопродуктового потоку в мережах АТМ. Доведено ряд властивостей оптимального потоку в мережах АТМ, на основі яких розроблено оригінальний метод знаходження максимального потоку трафіків CBR, VBR та ABR в мережах АТМ, який дозволяє оптимізувати структуру мережі, при обчисленнях на встановлені показники якості Q0S для різних категорій сервісу.
Сформульовано задачу структурного синтезу комп’ютерних мереж з технологією АТМ, за критерієм вартості Q0S і розроблено генетичний алгоритм синтезу структури комп’ютерних мереж з технологією АТМ.
Сформульовано задачу синтезу структури корпоративних мереж з комутаторами та запропоновано алгоритм її розв’язання, який дозволяє вибрати типи комутаторів АТМ, знайти місця їх розташування та оптимізувати структуру мережі зв’язку терміналів з магістраллю.
Сформульовано нові задачі структурного синтезу мереж, що розвиваються, та розроблено алгоритми їх вирішення, які дозволяють знайти оптимальний план розвитку мереж АТМ при обмеженнях на капітальні витрати на побудову мереж по етапах.

На основі результатів 1-9 в дисертації створено науково-методологічні основи для аналізу та оптимального проектування (синтезу) структури мереж з технологією АТМ.

Основним практичним результатом дисертації є розробка на основі запропонованих моделей і методів інструментальних програмних комплексів NetBuilder та ATM NetBuilder” для аналізу і оптимізації характеристик мереж АТМ та синтезу їх структури.
Пакет ATM NetBuilder було використано для синтезу структури корпоративної мережі АТМ університету. В результаті були визначені місця розташування комутаторів АТМ та оптимізовано структуру телекомунікаційної мережі університету за критерієм вартості. Пакет також було використано для проектування топології мережі ‘”Експрес-УЗм” АО Укрзалізниця” на оптоволоконних каналах. В результаті застосування визначено оптимальну структуру корпоративної мережі та пропускні спроможності каналів, вибрано типи комутаторів та місця їх розташування.