ПРОГРАММНЫЙ МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС СОСТОЯНИЯ УЗЛА-ПОСРЕДНИКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СЕТЕВОЙ СТРУКТУРЫ

PROGRAM MODELING COMPLEX OF THE STATE OF THE NET NODE OF A DISTRIBUTED NETWORK STRUCTURE

Alexander Grachev

engineer of the Chair of PITiP, Siberian State Industrial University (Siberian State Industrial University)

Russia, Novokuznetsk

АННОТАЦИЯ

Программный продукт был разработан в рамках подготовки кандидатской диссертации. Язык программирования – Pascal (Delphi);. Назначение программы – Программа предназначена для моделировании состояния узла в распределенной сетевой структуре в результате применения численных методов.

ABSTRACT

The software product was developed as part of the preparation of the Ph.D. thesis. The programming language is Pascal (Delphi). Purpose of the program - A program for modeling the state of a node in a distributed network structure as a result of applying distributed methods.

Ключевые слова: модель; распределенные сети связи; узлы связи;  передача данных.

Keywords: model; distributed communication networks; communication nodes; data transmission.

Введение

Состояние узла определяется связями с другими узлами. Узел представляет собой аппаратно-программный комплекс, состоящий из набора аппаратных средств и программ управления. Поэтому при моделировании учтены как аппаратное, так и программное обеспечения.

Программный продукт разрабатывается в рамках подготовки кандидатской диссертации. Язык программирования – Pascal (Delphi); использована технология ADO для формирования хранилища рассчитанных данных. Назначение программы: программа предназначена для моделировании состояния узла в распределенной сетевой структуре в результате применения численных методов.

Программа оценивает состояние узла, на основе технических и программных факторов. Производит расчет по заложенному алгоритму, и производит отображение графика возможных состояний.

Рисунок 1. Основная форма программы

Программа предусматривает поэтапную процедуру моделирования на основе ранее выявленных, на предыдущих циклах работы, характеристик, где в каждой из них учитываются факторы, влияющие на работу сетевой структуры:

-  на первом этапе программа обращается к базе данных, где хранятся характеристики предыдущих циклов работы, причем выборка производится только тех данных, которые были получены при работе сетевой структуры с определенным типом данных;

- на втором этапе рассчитываются изменяющиеся технические параметры выбранного узла, т.е. те, которые описывают его техническое состояние в соответствии с выбранным пользователем набором данных, (минимально или максимально допустимые границы канала);

-  на третьем этапе программа производит расчет программных факторов влияющих на работу узла, для этого используются характеристики, взятые из Базы Данных, для выбранного пользователем каждого типа данных;

- на четвертом этапе программа производит окончательный расчет модели, и выводит пользователю график возможных изменений состояния узла.

Рисунок 2. Пример графика прогнозируемого изменения состояния узла

 Целью моделирования является оценка промежуточного узла посредника, способного взять на себя часть управляющих функций.

Пример работы

Использованы методы имитационного моделирования. В качестве численного метода решения применен метод моделирования случайных величин – Монте-Карло. Для оценки предполагаемых узлов применена следующая методика:

1. Выбрано некоторое количество вероятных узлов из тестовой выборки данных;
2. Определены граничные условия для каждого типа данных;
3. В качестве блока случайных величин для моделирования были определены промежутки вероятных значений для каждого типа данных;
4. Проведено моделирование.

Для задачи, требующей высокую доступность канала при активном потоке данных типа видео. Пример работы программы представлен на рисунке 3.

а) б) 

Рисунок 3. Реализация для данных типа аудио видео: а) минимально возможные условиях б) максимально возможные условия, полученные с помощью моделирования и прогноза (фрагмент)

Рисунок 3 показывает прогноз изменения состояния узла на будущих этапах работы. Значение выше единицы указывает на улучшение качества работы, ниже, соответственно, ухудшение. Значения в диапазоне (-1, 1) указывают на преобладание текущего состояния. 

В процессе моделирования были собраны тестовые данные работы распределенной сетевой структуры на примере ЛВС. Выборка произведена для граничных условий каждого типа данных (видео, текст). Граничные условия устанавливают ограничение на долю свободной широты канала для каждого типа данных, что было учтено при моделировании. Тестовые данные приближены к каждому из выбранных диапазонов.

Заключение

Разрабатываемая программа является способом наглядно продемонстрировать работу модели и показать наглядный расчет возможного изменение состояния выбранного узла. Программа производит расчет и в зависимости от исходных данных о работе сетевой структуры, дает возможный прогноз работы на следующих этапах: произойдет ли ухудшение состояния узла, она особо не измениться, либо возможно улучшения качества работы. В результате получаем повышение отказоустойчивости сетевой структуры в целом.

Список литературы:

1. Ландэ Д.В: Интернетика Навигация в сложных сетях: модели и алгоритмы. / Д.В. Ландэ, ., Снарский А.А., Безсуднов И.В. - М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2009. – 264 с.
2. О методе оценивания промежуточных узлов передачи данных для маршрутизации в иерархических сетях разной топологии / А. В. Грачев, Т. В. Киселева, А. С. Добрынин, Р. С. Койнов // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. – 2015. – № 1. – С. 32–38.
3. О способе управления распределенной сетевой структурой и оценки её работы  / А. В. Грачев, Т. В. Киселева, // Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: Моделирование и наукоемкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах. – 2016. – Часть 2. – С. 188–192.