Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа
Предложен метод определения наилучшего местоположения узлов доступа и реализован программный продукт для автоматизации процесса расчета с целью сокращения времени на проектирование. Запропоновано метод визначення найкращого місця розташування вузла доступу та реалізовано програмний продукт для автом...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46498 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа / Г.С. Гайворонская, С.В. Сахарова, А.А. Бондаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 143-150. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860234760541962240 |
|---|---|
| author | Гайворонская, Г.С. Сахарова, С.В. Бондаренко, А.А. |
| author_facet | Гайворонская, Г.С. Сахарова, С.В. Бондаренко, А.А. |
| citation_txt | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа / Г.С. Гайворонская, С.В. Сахарова, А.А. Бондаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 143-150. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| description | Предложен метод определения наилучшего местоположения узлов доступа и реализован программный продукт для автоматизации процесса расчета с целью сокращения времени на проектирование.
Запропоновано метод визначення найкращого місця розташування вузла доступу та реалізовано програмний продукт для автоматизації процесу розрахунку з метою скорочення часу на проектування.
A method of determining the best location of Access Nodes is proposed and a software is implemented to automate the process of calculation in order to reduce the time of development.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:23:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 143
G. Gayvoronska, S. Sakharova,
A. Bondarenko
SOFTWARE IMPLEMENTATION
OF PROJECTED ORTHOGONAL
ACCESS NETWORK
A method of determining the best
location of Access Nodes is proposed
and a software is implemented to
automate the process of calculation
in order to reduce the time of devel-
opment.
Key words: Access Network, Access
Node, Local Network.
Запропоновано метод визначення
найкращого місця розташування
вузла доступу та реалізовано про-
грамний продукт для автомати-
зації процесу розрахунку з метою
скорочення часу на проектування.
Ключові слова: мережа доступу,
вузол доступу, сегмент локально-
го доступу.
Предложен метод определения
наилучшего местоположения уз-
лов доступа и реализован про-
граммный продукт для автома-
тизации процесса расчета с це-
лью сокращения времени на про-
ектирование.
Ключевые слова: сеть доступа,
узел доступа, сегмент локального
доступа.
Г.С. Гайворонська,
С.В. Сахарова, А.А. Бондаренко,
2012
УДК 004.725.5
Г.С. ГАЙВОРОНСКАЯ, С.В. САХАРОВА,
А.А. БОНДАРЕНКО
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
ПРОЕКТИРУЕМОЙ ОРТОГОНАЛЬНОЙ
СЕТИ ДОСТУПА
Введение. Одним из актуальных вопросов в
сфере телекоммуникаций является создание
сетей следующего поколения (Next Gene-
ration Network, NGN). Одной из важнейших
частей которых являются сети доступа (СД),
Концепция СД разработана сравнительно
недавно, актуальность и важность создания
СД признана Международным союзом элек-
тросвязи (МСЭ), что подтверждает необхо-
димость тщательного анализа различных ас-
пектов построения СД. Однако на сегодняш-
ний день не существует апробированных ме-
тодов её проектирования.
Исследованием этих методов с 2002 года
занимается научная школа под руководством
д-ра техн. наук, проф. Гайворонской Г.С.
Некоторым аспектам проблемы создания ме-
тодов проектирования СД, посвящены дис-
сертационные работы Павлова С.В., Кото-
вой А.И. и Сахаровой С.В. Ряд аспектов этой
проблемы еще ждет своего решения. Одним
из таких аспектов является синтез структуры
СД, включающий выбор количества, мес-
тоположения и типа подключения узлов дос-
тупа (УД), к узлам предоставления услуг
(УПУ).
Цель работы − сокращение времени про-
ектирования СД путем создания программ-
ного комплекса для автоматизированного
синтеза структуры СД (АССД). Создаваемая
сеть доступа должна удовлетворять потреб-
ности всех групп пользователей, предостав-
ляя доступ к любой базовой сети по единой
линии доступа (ЛД).
Г.С. ГАЙВОРОНСКАЯ, С.В. САХАРОВА, А.А. БОНДАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 144
Основные положения. Структура СД включает [1]:
− сегмент локального доступа (СЛД), располагающийся между оборудова-
нием пользователя и УД;
− узел доступа, взаимодействующий с устройствами пользователя и УПУ;
− сегмент транспортного доступа (Transfer Network) (СТД).
Сегмент локального доступа СД характеризуется максимальной гарантиро-
ванной пропускной способностью и минимально допустимой длиной физиче-
ской линии. Узел доступа реализуют на оборудовании, концентрирующем от-
дельные информационные потоки от индивидуальных линий СЛД к различным
базовым сетям. Узел доступа осуществляет лишь концентрацию информацион-
ных потоков от всех видов источников, находящихся на обслуживаемой терри-
тории. Прокладка индивидуальных высокоскоростных ЛД между УПУ и обору-
дованием пользователя экономически невыгодна. Сегмент транспортного досту-
па – это групповые тракты передачи информации между УД и УПУ базовых се-
тей. Узел предоставления услуг реализуют в виде универсального сетевого эле-
мента, способного поддерживать все требования пользователей.
Метода синтеза оптимальной структуры СД пока нет, это связано с несколь-
кими причинами, проанализированными в [2], там же предложен вариант реали-
зации алгоритмической процедуры выбора местоположения УД на территории,
обслуживаемой СД и выбора путей прокладки проводных ЛД.
Возможны два варианта создания СД. Первый предполагает создание СД на
основе модернизации существующей абонентской сети ТфОП, второй – созда-
ние полностью новой СД на территории, где до этого в силу различных причин
не существовало инфокоммуникационной инфраструктуры. В этой работе рас-
сматривается второй вариант – синтез оптимальной структуры новой СД, в
предположении неограниченных финансовых возможностей, без учета стоимо-
сти текущих и будущих денежных потоков. Согласно общему алгоритму проек-
тирования СД, предложенному в [3] процесс проектирования СД можно условно
разбить на несколько этапов, среди которых нас интересуют следующие:
- предпроектные изыскания – сбор исходных данных о территории, на кото-
рой создается СД и расположенных на ней объектах;
- анализ требований пользователей к СД для обеспечения качественного
предоставления ИКУ;
- создание для каждой группы пользователей с определенным набором ИКУ
отдельной территории, обслуживаемой территориальным узлом доступа, т. е.
территории узла доступа (ТУД), на которой расположены пользователи с оди-
наковым набором ИКУ;
- определение структурных характеристик транспортного и локального сег-
ментов ЛД.
Постановка задачи и ее решение. В работе основное внимание уделено
формированию ТУД для каждой группы пользователей и синтезу общей струк-
туры СД. Некоторые этапы синтеза СД рассмотрены в [3 − 10].
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ОРТОГОНАЛЬНОЙ СЕТИ ДОСТУПА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 145
РИС. 1. Варианты структур подключения
пользователей к СД
Одной из задач, решение которых необходимо для определения оптималь-
ного места расположения УД, по критериям минимальной стоимости и длины
ЛСД, является выбор оптимальной иерархии подключения УД. Варианты струк-
тур подключения пользователей показаны на рис. 1. Выбор иерархической
структуры синтезируемой СД зависит от конкретных условий, и приводит к не-
обходимости сравнительной оценки множества возможных структур СД, коли-
чество которых зависит от числа и расположения УД на территории, обслужи-
ваемой СД. Формирование ТУД осуществляется при следующих допущениях:
- вся обслуживаемая
территория разбивается на
непересекающиеся ТУД
для каждой группы поль-
зователей с одинаковым
набором ИКУ;
- принята ортогональ-
ная структура прокладки
ЛД;
- УПУ, к которому по-
дключены УД, находится в
точке максимальной на-
грузки территории, состав-
ляющей одну ТУД;
- территория не имеет
участков, осложняющих
прокладку кабеля или за-
трудняющих установку УД
в выбранной точке;
- часть пользователей подключена непосредственно к УПУ;
- принята одноуровневая иерархическая структура подключения УД;
- не учитывается стоимость работ по прокладке линий доступа.
Приняты следующие ограничения:
- при синтезе СД выполняются требования по обеспечению нормированных
показателей качества предоставляемых ИКУ;
- рассмотрено использование только проводных технологий доступа.
На основе принятых допущений и ограничений создана алгоритмическая
процедура и программа АССД. При вводе исходных данных указывается рас-
пределение пользователей на территории СД, стоимость ЛД СТД, СЛД и обору-
дования. Затем АССД анализирует территорию, на которой проектируется СД,
рассчитывает коэффициент плотности пользователей на территории и выполня-
ет распределение пользователей на ТУД. Пользователи с одинаковым набором
ИКУ формируют группу обслуживания (ГО). Территория, обслуживаемая СД,
разбивается на n ТУД, где n – количество ГО с различным перечнем ИКУ. При
реализации модели принято 16..2=n . Затем определяется наилучшее местопо-
ложение УД и пути прокладки ЛД, в зависимости от числа групп пользователей,
Г.С. ГАЙВОРОНСКАЯ, С.В. САХАРОВА, А.А. БОНДАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 146
рассчитывается длина кабеля, необходимого для реализации СТД и СЛД, стои-
мость каждого сегмента и стоимость оборудования СД в целом.
Для определения местоположений УД используется метод центра тяжести
как центра максимальной нагрузки, создаваемой пользователями СД. Возможно
использование других методов [12, 13], позволяющих определить наилучшее
месторасположение УД по одному ключевому параметру: количеству пользова-
телей или длине ЛД, но в виду важности и равноценности обоих параметров в
данном случае используем метод центра тяжести.
В этой работе под сектором понимаем некоторую территорию, занимаемую
несколькими пользователями и определяемую в зависимости от плотности рас-
пределения пользователей на местности. Метод центра тяжести учитывает не
только число пользователей в каждом секторе, но и расстояние от узла до поль-
зователя. Используя этот метод, первоначально выбираем произвольный сектор,
для которого в зависимости от расположения пользователей и их количества,
рассчитывается горизонтальное xZ и вертикальное yZ смещение.
∑∑ −= rlx zzZ , (1)
∑∑ −= duy zzZ , (2)
где ,lz∑ ,rz∑ ,uz∑ ∑ dz – суммарные стоимости веса пользователей, под-
ключающихся слева/справа/сверху/снизу от выбранного сектора.
∑∑
=
⋅=
lbn
i
lilil luz
1
, (3)
∑∑
=
⋅=
rbn
i
ririr luz
1
, (4)
∑∑
=
⋅=
ubn
i
uiuiu luz
1
, (5)
∑∑
=
⋅=
dbn
i
didir luz
1
, (6)
где liu , riu , uiu , diu – количество пользователей в каждой точке слева/спра-
ва/сверху/снизу соответственно от выбранного сектора; lil , ril , uil , dil – вес поль-
зователей в секторе слева/справа/сверху/снизу соответственно от выбранного
сектора (условная единица стоимости веса пользователей выбирается произ-
вольно и на решение влияния не оказывает); lbn , rbn , ubn , dbn – количество секто-
ров, по которым выбирается вес пользователей, слева/справа/сверху/снизу соот-
ветственно от выбранного сектора.
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ОРТОГОНАЛЬНОЙ СЕТИ ДОСТУПА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 147
РИС. 3. Запуск программного продукта
РИС. 2. Ввод исходных данных
Разработанный программный комплекс позволяет загрузить карту распреде-
ления пользователей на территории из внешнего файла и изменять параметры
СД для дальнейшего синтеза сети (рис. 2). Набор цифр в файле указывает коли-
чество пользователей в каждом условном секторе. Размер сектора зависит от
коэффициента плотности по-
льзователей на территории. В
рассматриваемом примере
размер сектора выбран со
стороной 100 м. Значение «0»
обозначает участок, на кото-
ром не предполагается нали-
чие пользователей.
При запуске АССД соз-
дается карта местности с на-
несенным расположением по-
льзователей. На карте в каж-
дом секторе указано количе-
ство пользователей. Возмож-
но изменение плотности по-
льзователей регуляторами
плотности пользователей. Со-
поставив рис. 2 и 3, видно, что введенная в файле территория имеет размер
22х18 условных единиц площади.
На основе введенных данных определяется местоположение УПУ на карте
(рис. 3). Задача определения оптимального количества УД и их расположения на
территории является одной из наиболее трудоемких и объемных задач, посколь-
ку это связано с необхо-
димостью моделирования
каждый раз структуры СД
с учетом параметров, от-
личающихся для каждого
конкретного случая. Мо-
делирование процесса
создания СД осуществля-
ется путем изменения
размеров ТУД для опреде-
ления оптимального числа
УД. На рис. 4, в качестве
примера, показано рас-
пределение территории на
четыре ТУД, в каждой из
которых располагается
один УД.
Для каждого варианта
Г.С. ГАЙВОРОНСКАЯ, С.В. САХАРОВА, А.А. БОНДАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 148
РИС. 4. Распределение территории на сектора
РИС. 5. Диаграммы зависимостей
с различными размерами ТУД рассчитываются длины ЛД СТД и СЛД и их
стоимость по формулам
1 − 6. При изменении
размера ТУД параметры
местоположения УД и
длины ЛД пересчитыва-
ются, а предыдущие ва-
рианты сохраняются в
памяти для дальнейшего
анализа. Полученные
результаты показаны на
рис. 5, на котором при-
ведены графики зависи-
мостей общей длины ЛД
от количества УД и
стоимости СД от числа
УД.
В рамках создания
модели синтеза СД основное внимание уделялось методу формирования ТУД
для каждой группы пользователей, построению общей последовательности син-
теза СД и разработке алгоритма, реализующего эти задачи.
При работе с АССД и в процессе моделирования реальных СД выявлен ряд
недостатков, а именно:
- допущение о мес-
те расположения УПУ
в центре территории,
создаваемой СД, су-
щественно снижает
общность задачи, так
как не полностью от-
вечает концепции СД,
сформулированной
МСЭ;
- упрощенная сис-
тема расчета стоимо-
сти создаваемой СД
и отсутствие весовых
коэффициентов для
используемых денеж-
ных потоков;
- использование только одноуровневой структуры подключения УД;
- распределения пользователей по территории в виде групп неперескаю-
щихся ТУД;
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ОРТОГОНАЛЬНОЙ СЕТИ ДОСТУПА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 149
РИС. 6. Структура СД
- отсутствие привязки к направлению улиц или дорог и природных особен-
ностей территории;
- использование ортогональной структуры прокладки ЛД;
- упрощенная система расчета емкости УД.
Согласно концепции СД, проектируемая сеть должна обеспечивать подклю-
чение ко всем базовым сетям, услуги которых запрошены пользователями. Есте-
ственно, что в этом случае необходимо обеспечить подключение не к одному, а
к нескольким УПУ, которые, скорее всего, будут находиться за пределами СД.
Следовательно, упрощенная модель СД примет вид, показанный на рис. 6.
Учитывая выявленные не-
достатки принято решение мо-
дернизировать предложенную
АССД. При этом вводится про-
цедура выбора наиболее целесо-
образного количества иерархи-
ческих уровней при подключе-
нии УД. Естественно, это потре-
бует существенной коррекции
расчетных формул и разрабо-
танного алгоритма. Для большей
адекватности модели решено
учитывать действительную сто-
имость денежных потоков, что
потребует введение в расчетные
формулы дисконтного коэффи-
циента и коэффициента инфля-
ции.
Для повышения точности и эффективности определения наилучшего место-
положения УД решено выполнять распределение пользователей по всей терри-
тории, а не по непересекающимся ТУД. Еще одним путем устранения недостат-
ков является ввод модулей, позволяющих учитывать градостроительные реше-
ния и особенности местности, на которой проектируется СД. Кроме того, реше-
но автоматизировать выбор функций, выполняемых каждым УД, а именно реа-
лизовать его в виде концентратора, мультиплексора, базовой станцией беспро-
водного доступа или другого оборудования.
Заключение. Проанализированная программная реализация автоматизиро-
ванной процедуры позволила предложить решение одной из актуальных задач
нашего времени создания сетей доступа к сетям следующего поколения. При
реальном моделировании выявлены недостатки, как постановки задачи, так и ее
реализации. Предложены пути устранения этих недостатков. После устранения
недостатков при модернизации рассмотренного программного продукта можно
будет автоматизировать часть задач проектирования сетей доступа, что сократит
сроки и повысит точность проектирования, и приведет в конечном итоге к по-
вышению эффективности функционирования СД.
Г.С. ГАЙВОРОНСКАЯ, С.В. САХАРОВА, А.А. БОНДАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2012, № 11 150
1. Соколов Н.А. Сети абонентского доступа: перспективы развития // Электросвязь. – 1997.
– № 11.
2. Гайворонская Г.С.,Сахарова С.В., Котова А.И. Выбор сценария создания сети дос-
тупа // International J. “Information Theories and Knowledge”. – Sofia: ITHEA, 2012. – N 2
(Volume 6). – P. 143 – 156.
3. Павлов С.В. О размерности пространства параметров предоставления инфокоммуника-
ционных услуг // Зв’язок, 2008. – № 1. – С. 59 – 61.
4. Павлов С.В. Снижение размерности параметров предоставления инфокоммуникацион-
ных услуг методом факторного анализа // Наук. зб. українського науково-дослідного
інституту зв’язку. – К.: УНДІЗ, 2009. – № 1(9). – С. 65 – 69.
5. Павлов С.В. Пошаговое выделение классов и классификационных формул инфокомму-
никационных услуг // Наук. зб. ДонНТУ, 2009. – С. 68 – 71.
6. Павлов С.В. Информационная система формирования требований к сетям и оборудо-
ванию со стороны инфокоммуникационных услуг // Холодильна техніка і технологія.
– Одесса: ОДАХ, 2008. – № 6. – С. 74 – 78.
7. Гайворонская Г.С., Павлов С.В. Классификация инфокоммуникационных услуг и разра-
ботка требований к сети для их предоставления // Сб. науч. тр. IV семинара «Информа-
ционные системы и технологии». (Приложение к журналу «Холодильна техніка і
технологія»). – Одесса: ОДАХ, 2006. – С. 12 – 13.
8. Сахарова С.В. Алгоритм визначення впливу варіації вхідних параметрів на характери-
стики мережі // Матеріали Х Всеукраїнської науково-технічної конф. «Інформаційні сис-
теми і технології». – Одеса: ОДАХ, 2010. – 81 с.
9. Сахарова С.В. Исследование влияния изменения прогнозируемых параметров при проек-
тировании сетей доступа // Зб. тез VІ МНТК «Сучасні інформаційно-комунікаційні
технології». – К.: ДУІКТ, 2010. – 61 с.
10. Павлов С.В. Автоматизация процесса определения класса инфокоммуникационных услуг
// Зб. тез ІV МНТК «Сучасні інформаційно-комунікаційні технології». – К: ДУІКТ, 2008.
– 81 с.
11. Сахарова С.В., Бондаренко А.А. Корекція місця розташування вузлів доступу при наяв-
ності перешкод // VI Міжнародна НТК «Проблеми телекомунікацій». – К.: НТУУ «КПІ»,
2012. – С. 109 – 111.
12. Гайворонська Г.С. Концепція та принципи побудови NGN: Навчальний посібник по
дисципліні «Мультисервісні мережі і NGN» Ч. 2. – Одеса: ОДАХ, 2008. – 64 с.
Получено 17.09.2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46498 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:23:08Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гайворонская, Г.С. Сахарова, С.В. Бондаренко, А.А. 2013-06-30T12:16:12Z 2013-06-30T12:16:12Z 2012 Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа / Г.С. Гайворонская, С.В. Сахарова, А.А. Бондаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2012. — № 11. — С. 143-150. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46498 004.725.5 Предложен метод определения наилучшего местоположения узлов доступа и реализован программный продукт для автоматизации процесса расчета с целью сокращения времени на проектирование. Запропоновано метод визначення найкращого місця розташування вузла доступу та реалізовано програмний продукт для автоматизації процесу розрахунку з метою скорочення часу на проектування. A method of determining the best location of Access Nodes is proposed and a software is implemented to automate the process of calculation in order to reduce the time of development. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Комп’ютерні засоби, мережі та системи Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа Software implementation of projected orthogonal access network Article published earlier |
| spellingShingle | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа Гайворонская, Г.С. Сахарова, С.В. Бондаренко, А.А. |
| title | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| title_alt | Software implementation of projected orthogonal access network |
| title_full | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| title_fullStr | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| title_full_unstemmed | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| title_short | Программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| title_sort | программная реализация проектируемой ортогональной сети доступа |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46498 |
| work_keys_str_mv | AT gaivoronskaâgs programmnaârealizaciâproektiruemoiortogonalʹnoisetidostupa AT saharovasv programmnaârealizaciâproektiruemoiortogonalʹnoisetidostupa AT bondarenkoaa programmnaârealizaciâproektiruemoiortogonalʹnoisetidostupa AT gaivoronskaâgs softwareimplementationofprojectedorthogonalaccessnetwork AT saharovasv softwareimplementationofprojectedorthogonalaccessnetwork AT bondarenkoaa softwareimplementationofprojectedorthogonalaccessnetwork |