Завдання оптимального розміщення обчислювальних центрів (ОЦ) і абонентських пунктів (АП) у регіональній ІМ

Через те, що проектування мереж ставиться до числа завдань виняткової складності, стає зрозумілим факт відсутності єдиної конструктивної методики розрахунку всіх параметрів, що визначають характеристики мережі. У більшості випадків доводиться застосовувати приватні методики й підходи, серед яких знаходять застосування два основних класи, що розглядають обчислювально-потужносні та комунікаційні аспекти.

Перший клас методик дозволяє вирішувати завдання вибору й розрахунку технічних засобів, на основі визначення вимог до систем обробки даних, завдань інформаційного обслуговування й т.д.

Другий клас методик орієнтований на рішення завдань, пов'язаних з розробкою топології елементів системи обміну даними, диспетчеризації й управління інформаційними потоками в ІМ, завдань визначення характеристик системи зв'язку.

Далі розглядаються два спрощених варіанти рішення завдань синтезу топології, що визначає розміщення ЕОМ і АП по території мережі й описується методика оцінки характеристик ІМ [1].

Постановку завдання розміщення можна сформулювати у такий спосіб: потрібно визначити кількість і місця розташування ЕОМ і АП при заданій кількості споживачів інформації для об'єктів управління у великому регіоні із заданим обсягом інформаційно-обчислювальних робіт. Приймемо наступні допущення: різні зони ОЦ не мають загальних абонентів; характеристики потоків інформації у мережі незмінна; стохастична природа потоків запитів не міняється; усі ОЦ з'єднані за принципом «кожний з кожним».

За критерій оптимізації візьмемо наведені витрати на створення й функціонування мережі . Значення залежить від обсягу оброблюваних запитів або обсягу інформаційно-обчислювальних робіт, виконуваних кожним ОЦ для групи абонентів, що належать до зони -го ОЦ. Якщо визначити приналежність запитів до зони дії ОЦ у такий спосіб:

^, (5)

( - підмножина абонентів, що належать зоні -го ОЦ), то обсяг запитів, що надходять до ОЦ із зони його дії, складе

. (6)

Відстань між -м і -м ОЦ позначимо , через — середнє значення обсягу інформації, що циркулює між ОЦ із номерами й , а через — питомі витрати на передавання обсягу інформації на одиницю довжини каналу зв'язку між цими ОЦ. Розглянуте завдання ставиться до числа опимізаційних завдань із детермінованими змінними - необхідно мінімізувати витрати.

(7)

при наступних обмеженнях:

, , (8)

,

де — наведені витрати на створення й експлуатацію -ro ОЦ; - кількість каналів зв'язку між абонентами й -м ОЦ; — пропускна здатність каналу зв'язку.

Для спрощення розглянутої методики (що цілком прийнятно, оскільки вона застосовується на початковому етапі проектування), доцільно ввести ряд додаткових допущень, які дозволяють одержати рішення в аналітичному виді, зокрема із цією метою додатково вводяться наступні допущення: користувачі розміщені по території регіону з рівною щільністю; запити користувачів однорідні, а їхній потік має постійну інтенсивність у часі; перетворення, збір і проміжне зберігання інформації здійснюються в ОЦ і АП; споживачі з АП і ОЦ зв'язані радіально.

Загальна схема розміщення ОЦ у мережі подана на рис. 2, де окружностями позначені зони дії кожного ОЦ.

Рисунок 2 - Схема розміщення вузлів при синтезі оптимальної топологічної структури ІС

Відзначимо, що дане завдання виникає при створенні на базі регіональної ІМ територіально розподіленої автоматизованої системи управління для республіки або краю, області. У вузлах такої ІМ розміщають ОЦ колективного користування, між якими організується зв'язок з метою обміну різними файлами (довідкової, даної статистичної обробки й т.п.). Зв'язок організується, як правило, на основі використання каналів Єдиної автоматизованої мережі зв'язку (ЄАМЗ) і засобів загальнодержавної системи передачі даних, але можуть бути випадки, коли специфіка розв'язуваних у мережі завдань вимагає створення спеціальної автономної первинної мережі зв'язку. Незалежно від того, як саме організований зв'язок ОЦ, будемо думати, що витрати на створення мережі зв'язку, якщо її ні, або на експлуатацію орендованих каналів ЄАМЗ перебувають у лінійній залежності від відстані між вузловими ОЦ і від відстані між ОЦ і абонентськими пунктами АП. Це ще одне допущення, необхідне для формалізованої постановки завдання розміщення.