Опишите основные задачи и особенности проектирования современных сетей связи. Опишите типовой алгоритм проектирования телекоммуникационной сети.

Задачи проектирования:

1. Создание новой системы 2. Модернизация существующей системы.

Цель проектирования – эффект (экономический, социальный, технический), который будет достигнут в результате реализации проекта.

Особенности:

- выбор оптимальной технологии (очень труден, поскольку существует много различных конкурирующих между собой технологий)

- мультисервисность (предоставление всех возможных услуг в рамках 1 сети);

- цифровизация

- конвергенция (объединение нескольких сетей в 1 единственную равноправную сеть)

- увеличение пропускной способности КС;

- использование радиоканала на сети доступа (мобильность абонентов)

- подвод транспортной сети как можно ближе к абоненту (укорочение сети доступа)

- масштабируемость.

 

Типовой алгоритм проектирования

1) Анализ (разложение) – процедура, служащая для верификации (проверки) принимаемых проектных решений с точки зрения их эффективности. В частности:

- анализ объекта, для которого проектируется ТК сеть;

- анализ существующих решений с точки зрения целесообразности их применения;

2)Синтез (совмещение) – процедура принятия проектных решений. А именно:

-формирование архитектуры ТК сети (выбор топологии, типов линий связи и т.д);

- расчет информац потоков и планирование нагрузок на каналы связи;

- разработка технических решений по реализации сети (выбор оборудования и ПО, разработка СКС);

- оценка показателей качества спроектированной сети.

 

Опишите суть и принципы системного подхода к проектированию сложных систем. В чем особенности применения данного подхода при проектировании телекоммуникационных систем?

Основы системного подхода

Системный подход подразумевает изучение разрабатываемой системы и ее поведения как единого объекта, выполняющего определенные функции в конкретных условиях с учетом взаимной связи и взаимного влияния элементов системы.

Система – это объединение некоторых составных частей в единое целое, которое можно рассматривать как единый комплекс, преследующий одну цель.

Принципы системного подхода

- система, состоящая из оптимальных элементов, в общем случае не является оптимальной

- оптимизация должна осуществляться по количественно определенному и единственному критерию, который в математической форме выражает цель программирования

- система должна оптимизироваться в условиях количественно определенных ограничений на ее параметры

Систем­ный подход позволяет на стадии проектирования оптимизировать состав оборудо­вания, избавиться от избыточности оборудования и кабельных коммуникаций, из­бежать встречной работы систем, которая часто является проблемой.

Также он позволяет найти оптимальное, в широком смысле, решение задачи проектирования за счет всестороннего, целостного рассмотрения как проектируемой системы, так и самого процесса проектирования, и способен привести к подлинно творческим новаторским решениям, включая крупные изобретения и научные открытия.

Для всех подходов к проектированию сложных систем характерны также следующие особенности:

1. Структуризация процесса проектирования, выражаемая декомпозицией проектных задач и документации, выделением стадий, этапов, проектных процедур. Эта структуризация является сущностью блочно-иерархического подхода к проектированию.

2. Итерационный характер проектирования.

3. Типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.

 

6. Опишите разновидности системного подхода и особенности проектирования сложных систем. Какие способы проектирования таких систем существуют?

Системный подход подразумевает изучение разработанной системы и её поведения как единого объекта, выполняющего определённые функции в конкретных условиях с учётом взаимной связи и взаимного влияния элементов системы.

Разновидности системного подхода:

- структурный подход. Идея заключается в синтезе вариантов компоновки системы из элементов и частичном переборе этих элементов с оценкой и прогнозированием качественных параметров системы.

- блочно-иерархический. Подразумевает декомпозицию сложных описаний элементов системы на различных уровнях и рассмотрение системы на этих отдельных уровнях.

- объектно-ориентированный подход. Вносит большую структурную определенность, распределяет данные между классами объектов, также он сокращает объем спецификации благодаря введению иерархии объектов.

Для всех подходов к проектированию сложных систем характерны следующие особенности.

1) Структуризация или декомпозиция задач проектирования.

2) Итерационный характер проектирования.

3) Типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.

Существуют следующие способы проектирования:

1) Ручное (без использования приспособлений)

2) Автоматическое (без участия человека)

3) Автоматизированное (системы автоматизированного проектирования САПР – диалог человек-ЭВМ)

- CAD

- CAM (производство системы)

- CAE

- CASE (разработка программных средств)

Ведется диалог между пользователем и ЭВМ. Чаще всего используют третий способ проектирования.

 

7. Опишите математическую трактовку задач проектирования. Какие методы и средства для решения данных задач используются?

Математический (аналитический) метод – применяется если можно формализовать требования к системе и представить их в виде математической модели, после математической модели выделяется целевая функция, которая описывает качество работы системы, потом эта функция оптимизируется (находится экстремум)

Синтез проектных решений:

1. Структурный – выбор топологии, архитектуры, технологии.

2. Параметрический – оптимизация настроек системы, выбор методов управления трафиком, пропускной способности, изменении е размера буфера с целью коррекции задержки и потерь пакетов.

Структурный синтез первичен. Процедура синтеза проектных решений выполняется человеком в процессе многовариантного анализа, либо реализуется на базе формальных методов оптимизации.

С математической точки зрения задача синтеза проектных решений сводится к задаче оптимизации.

extr F(x) – в качестве экстремума лучше исп-ть min, а не max;

x D_x, D_x ={x|φ(x)>0, ψ(x)=0}

F(x) – целевая функция. Её целесообразно формировать таким образом, чтобы её оптимальное значение находилось в 0.

х – параметры системы (управляемые параметры).

D_x – обл-ть допустимых значений в простр-ве управляемых парам-в.

φ(x) и ψ(x) – ф-ии-ограничения.

y – вых. параметры сист., по этим парам-м оценивается качество работы системы.

F(Y(x)) – целевая функция.

Этапы решения задачи синтеза:

- формализация задачи и формирование целевой ф-ии;

- нахождение экстремума целевой ф-ии при известных ограничениях на её параметры.

Основная проблема состоит в том, что выходных параметров много, а целевая ф-ия одна.

Чтобы выделить целевую ф-ию существует несколько подходов:

1. Частный критерий оптимизации – среди вых. парам-в выбирают один в качестве целев. ф-ии, а условия работоспособности остальных вых. парам-в относятся к ограничениям задачи. Использование этого критерия приемлемо, если можно выделить один наиболее критичный выходной параметр.

2. Двухкритериальная задача.

3. Нахождение «не худш.» систем. Такой метод подходит для случая дискретн. выбора точки – возм. вариант конфигурации системы.

 

8.Опишите назначение и принцип применения диаграммы Парето при выборе проектных решений. Приведите пример использования данной диаграммы.

 

Назначение диаграммы Парето - показать важнейшие факторы, влияющие на тот или иной показатель. Чтобы потом использовать эти сведения для быстрого и значительного увеличения производительности или качества работы.

Постановка задачи: необходимо найти экстремум от целевой функции при .

- Если х состоит из одного параметра проводится частный критерий оптимизации. Выбирается наиболее важный параметр и ищется экстремум функции при соблюдении ограничений на остальные параметры.

- Если важны два параметра, то строится диаграмма Парето, где параметры нормализуются так, чтобы оптимальное значение находилось в начале координат.

На диаграмму наносятся все точки с возможными конфигурациями системы. Далее на диаграмму накладывают ограничения, отсекающие нецелесообразные варианты систем. Потом строится область Парето, включающая в себя точки, наиболее приближенные к оптимальным. Далее производится выбор из точек, принадлежащих диаграмме Парето по дополнительным критериям.

Двухкритериальная задача.

y1 и y2 – вых. парам-ры

Т1 и Т2 – огранич. работоспособности

y1<T1, y2<T2.

Кривая АВ называется областью Парето

 

Чем ближе к «0», тем выше производительность.

Нахождение «не худш.» систем. Такой метод подходит для случая дискретн. выбора точки – возм. вариант конфигурации системы.

 

Алгоритм выбора «не худш.» сист.:

выбираются конфигурации, имеющие оптимальные значения каждого из параметров;

повторяется предыдущий шаг для каждого из прямоугольников.

Чтобы опред-ся с выбором сист. можно исп-ть комплексн. показатель кач-ва, в который будет входить сразу несколько выходных параметров сист. Этот метод применяется в случае наличия большого числа параметров.