Projektowanie niezawodnej komunikacji dla systemów infrastruktury krytycznej

Transkrypt

1 Projetowane nezawodnej ounacj dla yteów nfratrutury rytycznej Mroław Hajder Januz olbuz Toaz Pardela Wyżza Szoła Inforaty Zarządzana Rzezów Pola Wyżza Szoła Euroeja.. Józefa Tchnera raów Pola Abtract. W racy zarezentowano nową etodyę rojetowana loagtralowych ec ołączenowych rzeznaczonych do realzacj ounacj w yteach nfratrutury rytycznej. Analze oddano dwa tryby ch racy: z odzałe obcążena ounacyjnego oraz z jego nadarowane. Dla ażdego z trybów zaroonowano odel robabltyczno-obnatoryczny ocenający jego nezawodność. Zaroonowano etody rozwązana zadana rojetogo dla różnych funcj celu rzedtawono wyn badań yulacyjnych oreślających charateryty uzyanych archtetur. Słowa luczo: ytey nfratrutury rytycznej odorność na uzodzena teora grafów loagtrale rojetowane ec nezawodność. W I. WPROWADZENIE otatn dzeęcolecu w wynu globalzacj rynu uług telenforatycznych w rozrozonych yteach nforacyjnych natąły głęboe zany truturalne dotyczące zczególne obzaru ounacj ędzywęzłoj. Zany te wążą ę z daleo dącą onową deoozycją ec ołączenoj w rezultace tórej rzyjuje ona otać loozoogo heterogencznego yteu herarchcznego []. Rezultate owyżzych zan ą rzede wzyt: zeroe wyorzytane herarchzacj ec ołączenowych na baze oadzana wrtualzacj gruowane śceże tranj w raach nezależnych ec logcznych oraz owzechne zatoowane dynacznej reonfguracj ołączeń ounacyjnych [] [3]. Z oercyjnego untu wdzena onowa deoozycja ec wąże ę z ogranczene rol onadregonalnych rajowych oeratorów teleounacyjnych oraz rozwoje wółracy ędzyoeratorej w zczególnośc oędzy nejzy dotawca. Podłoże zaceśnena wółracy oędzy onurencyjny oeratora ą utrudnenach w realzacj nowych ntycj nfratruturalnych. Wynają one. n. z ojana ę rygorytycznych wyagań dotyczących ochrony środowa ozerzena rynu uług teleounacyjnych Badana w raach rojetu: Neurono unologczne woagane analzy yntezy odel obetów techncznych na baze trutur wyorzytujących grafy rzade w warunach neoletnośc nforacj. Projet wółfnanowany ze środów Un Euroejej z Euroejego Funduzu Rozwoju Regonalnego oraz z budżetu Pańtwa w raach Regonalnego Prograu Oeracyjnego Województwa Podaracego na lata Intujey w rozwój województwa odaracego. w rezultace wal z wyluczene cyfrowy oraz ojane ę nowych wyagań dotyczących jaośc śwadczonych uług. Inną rzyczyną zachodzących zan truturalnych jet budowa yteów nfratrutury rytycznej (I). Zgodne z douente USA Patrot Act nfratrutura rytyczna to zbór fzycznych lub wrtualnych yteów urządzeń ważnych dla ańtwa w ta tonu że ch uzodzene lub znzczene oże owodować atatrofalne ut w dzedzne obronnośc goodar zdrowa ublcznego bezeczeńtwa narodu. W najrotzy rzyadu nfratruturę rytyczną dzely na: nfratruturę zaewnającą bezeczeńtwo narodo; obety nezbędne do jej funcjonowana ne będące jedna jej częścą; obety oneczne do rozwązywana zadań ogólnorajowych tórych nerawność owoduje ogorzene ozou bezeczeńtwa ołabene eono lub negatywny wływ na retż warygodność ańtwa. Przyłada nfratrutury rytycznej ą: rządo ytey nforatyczne ytey obrony narodoj łużby zdrowa zarządzana energą dotarczana żywnośc tranortu goodar ounalnej ounacj obrony cywlnej banowośc n. Jeżel nfratruturę rytyczną rozatrywać będzey wyłączne jao rozrozony yte nforacyjny rzeznaczony do zarządzana odtawowy dzałana ańtwa to eleente zczególne narażony na uzodzena będą anały łączące ozczególne jej węzły. Netety rozwązana wyorzytywane w tradycyjnych yteach rozrozonych ne ą do ońca rzydatne do realzacj yteów I. Szeroo toowany w nch herarchz ne rzyja ayalzacj dotęnośc ołączeń. Znaczne lezy rozwązane oże oazać ę zatoowane dedyowanej łaej nfratrutury ołączenoj bazującej na wyoowydajny rdzenu otyczny oraz olowanych technologczne archtetonczne węzłach ecowych. W tradycyjnych yteach rozrozonych z uwag na rzetrzenną oncentrację odborców uług oberwujey jaośco lośco ozerzene obzarów wyorzytana yteów nforacyjnych co znaczne utrudna ch obługę w oarcu o łae ytey ołączeno. W rzyadu yteów I lczba węzłów jet na tyle nela że trutura łaa bądź uarowane herarchczna (najczęścej dwuozoowa) oże z owodzene ełnać tawane rzed ną zadana. Analza owązań oędzy zarządzane archteturą ounacyjną a ozoe jej wyorzytana dla yteów I oazuje otrzebę tworzena nogo środow-

2 a ounacyjnego zaewnającego wółdzałane ozczególnych ozoów śceż ounacyjnej bardzej racjonalne wyorzytane różnych tyów ounacj oraz lezą eloatację dotęnych zaobów tranyjnych. Z ole analza rdzena ounacyjnej częśc I utrdza na w rzeonanu że ntereujący rozwązane będze zatoowane oncecj wółdzelonych anałów ounacyjnych. Nadrzędny cele wzytch odejowanych w ty zaree dzałań jet orawa dotęnośc yteu ounacj łączącego ozczególne oonenty I. Podtawowy środe orawy funcjonalnej eonocznej efetywnośc ounacj jet zeroa herarchzacja oarta na oadzanu wyorzytujący loanałowość. Herarchę ounacyjną dzel ę zazwyczaj na dwa tzw. uer-ozoy oreślane jao rdzeń ec ec dotęo. Z untu wdzena teor yteów herarchcznych rdzeń ec to dwuozoowa trutura rozwartwona tórej dolną wartwą jet eć fzyczna górną zaś realzowana na jej zaobach eć logczna. Poneważ zaoby logczne ec ą rote w reonfguracj cza życa ec logcznej oże być rót. Dzę teu zaat rojetowana tatycznego oże zotać zatoowane rojetowane nreentalne z alny ozoe zarntośc czynna wyzwalającego reonfgurację. Tae założene wyaga jedna zatoowana etod zybej reonfguracj ec ołączeń logcznych. W węzośc dotychczaowych rac fzyczny rdzeń ec realzowany był w otac toolog z ołączena bezośredn lub na baze ec owązanych erścen [4]. Pojane ę nowych technolog zlorotnana anałów ounacyjnych tóre zaewnają efetywne wydzelene nezależnych środow tranyjnych owoduje że do realzacj rdzena ec ożna zatoować równeż ec loagtralo w zczególnośc realzowane w środowu otyczny na baze zlorotnana falogo. Zaleta taego rozwązana ą: elatyczność reonfguracj; ożlwość wyorzytana różnych tyów tranj w ty tranj rozgłozenoj; tounowo n ozt realzacj wyoa alowalność anałów ounacyjnych. ele nnejzej racy jet zarezentowane etody loryteralnego rojetowana dwuozooj agtraloj ec ołączenoj z uwzględnene tach charateryty yteu ounacj ja nezawodność wnozone oóźnena oraz wydajność oblczenowa. II. USTALENIA WSTĘPNE A. Sytey agtralo ch rerezentacja layczny yte oblczenowy z ounacją agtralową jet ołączene dwóch tyów równorawnych obetów: węzłów oblczenowych N agtral B. W taej archteturze węzeł oże być ncydentny z dowolną lczbą agtral. Seć agtralową złożoną z n węzłów agtral będzey oznaczać jao n. Można ją oać za oocą acerzy ncydencj A a j o rozarze n. Eleent aj Ajet równy jeżel z węzłe o nuerze n jet ncydentna agtrala o nuerze j w rzecwny rzyadu aj 0. Z defncj acerzy ncydencj wyna że ec agtralo ne douzczają ętl zarówno dla agtral ja dla węzłów. Jeżel lczbę agtral ncydentnych z węzłe (toeń węzła) oznaczyy jao w n a lczbę węzłów ncydentnych z agtralą j (toeń agtral) jao j to dla dowolnej ec agtraloj n a ejce zależność oująca owązane oędzy uaryczny tone węzłów agtral: n w j j0. () W odróżnenu od ec z ołączena bezośredn dla ec agtraloj n z acerzą ncydencj A zawze tneje eć agtralowa z tranonowaną acerzą ncydencj A. T Sec agtralo ą truturalne ewwalentne hergrafo. Do ch analzy ożna wyorzytać narzędza teor grafów rzedtawając hergrafy jao grafy dwudzelne. Lczba węzłów w częścach grafu dwudzelnego X 0 X jet równa ododno n oraz. Jego rawędza ą ołączena loalne l tórych zadane jet owązane węzła oblczenogo z agtralą. Archteturę taego yteu zarezentowano na ry.. B B B 3 B 4 l l N l 3 l 4 l N l l 3 l 4 Ry.. Ogólna otać yteu loagtralogo. Do rerezentacj yteów agtralowych zatoowane znajdują równeż nne tyy grafów oreślanych tere grafów ąedztwa w zczególnośc grafy ąedztwa węzłów oblczenowych agtral ołączeń loalnych nazywanych równeż lna [5]. B. layfacja yteów loagtralowych W laycznych ecach loagtralowych ołączena ają charater zuełny tj. ażdy z węzłów oblczenowych dołączony jet do ażdej z wyorzytywanych agtral. Dobór onretnej tray rzeyłana jet realzowany na ozoe węzłów oblczenowych co utrudna zagwarantowane ododnego ozou jaośc uług ounacyjnych (erw QoS). Ponadto z uwag na znaczną lczbę eleentów nadawczo-odborczych ec te ą oztowne w budo. Porawy ch araetrów należy uatrywać w lateryzacj eleentów yteu bądź zatoowanu buforowana ruchu generowanego rzez eleenty oblczeno. Metody bazujące na buforowanu węzłów (lentów /lub errów) ogą być realzowane rograowo lub rzętowo. Ich tota olega na czaowy rzechowywanu żądań obług ododz na ne dzę czeu lczba l 3 l 3 N 3 l 33 l 34 l 4 N 4 l 4 l 43 l 44

3 olzj rzy dotęe do agtral ounacyjnych jet ogranczana. Netety w wybranych rzyadach lczba olzj rzy dotęe do errów wzrata a ty ay efetywność wyorzytana zaobów oblczenowych znejza ę. Porawę wydajnośc ounacyjnej należy orzeć na gruowanu eleentów ładowych yteu (węzłów oblczenowych lub agtral). W erwzej grue etod węzły oblczeno (lenc lub erry) na odta ryteru ounacyjnego łączen ą w nezależne gruy ounujące ę za oocą wydzelonego zatawu agtral. Orócz wzorca ruchu generowanego rzez węzły tworzące later rytera odzału ogą być równeż: lay zadań rozwązywanych w raach danej gruy wyagana dotyczące oóźneń ounacj toy błędów n. Drug rodzaj lateryzacj łączy dotęne w ytee agtrale. W zczególnośc ą one dzelone na nejze nezależne fragenty tóre ogą być łączone w latry obługujące wybranych użytownów. Przyładowo oddzelną gruę ogą tworzyć użytowncy wyorzytujący uług newrażl na oóźnena ounacyjne nną generujący nel ruch zaś jezcze nną charateryzujący ę wyoą wybuchowoścą generowanego ruchu. Trzeca z zaroonowanych etod jet odyfacją orzednch olega na herarchzacj logcznych anałów ołączenowych. anały łączone ą w gruy obługujące różne zetawy lentów errów tórzy równeż ogą być oddawan gruowanu. Dzę różnorodnośc zaroonowanych etod archteturę ołączeń ożna doaowywać do wytęujących w ec wzorców ruchu wyagań ounacyjnych lentów. Poneważ w yteach otycznych zana długośc fal wyorzytywanej rzez eleent nadawczo-odborczy trwa leundy dotoowane archtetury ołączeń do beżących wyagań użytownów oże eć charater dynaczny być realzowana w czae rzeczywty. layfacja archtetur agtralowych yteów ołączenowych zotała rzedtawona grafczne na ry.. Ry.. layfacja archtetur yteów loagtralowych.. Defncja zadana rojetogo Dla yteu oblczenogo z ounacją loagtralową należy zarojetować archteturę ołączeń zaewnającą: a. ayalzację nezawodnośc; b. ayalzację wydajnośc oblczenoj; c. alzację oóźneń ounacyjnych rzy jednoczeny zaewnenu alnego (ayalnego) ozou ozotałych charateryty yteu. III. MODEL NIEZAWODNOŚI SYSTEMU WIELOMAGISTRALOWEGO W dotychczaowych racach autorów rojetowane yteów loagtralowych było jedno- lub loryteralne rzy czy nezawodność yteu ołączeń ne była tratowana jao funcja celu. Dlatego na ocząte zaroonujey odel nezawodnoścowy loagtralowych archtetur ołączenowych. Rozważy rzedtawony na ry. 3 yte rozrozony z ounacją loagtralową. B F B B B B B B l l N N l 3 l l l l l 3 l l l N N N N N l N l N 3 n l N l l N l N l N 3 n l N l Ry. 3. Uogólnona archtetura analzowanego loagtralogo yteu oblczenogo. Syte oblczenowy jet złożony z N węzłów z tórych ażdy wyoażony jet w l rzetrajanych eleentów nadawczo-odborczych. Wyorzytuje on B agtral ounacyjnych. Magtrala B ( B ) a charater logczny jet zrealzowana w oarcu o etodę zlorotnana falogo w jednej wólnej agtral fzycznej B F [6]. Dołączene dowolnego węzła N do tóregoś z anałów logcznych B agtral fzycznej B realzowane jet za oocą anałów ołączenowych F l j ( N j B ) oraz rozdzelaczy anałów agtralowych ( N ). Połączena analzowanego yteu ogą być reonfgurowane dynaczne orzez rzetrajane eleentów nadawczo-odborczych. W rzyadu zany wzorca ruchu eleenty te zenają długość wyorzytywanej fal w toce dołączają węzeł do nnej agtral logcznej. Analzowany yte oże racować w dwóch trybach: a. z nadarowane odyteu ounacyjnego; b. z odzałe obcążena ounacyjnego. Do oceny jego nezawodnośc R zaroonowano odel robabltyczno-obnatoryczny. W odelu ty zetaw złożony z eleentu nadawczo-odborczego ( ) fzycznego abla rzyłączenogo ( l ) oraz rozdzelacza anału fzycznego ( ) tratowany jet jao ntegralne urządzene rzyłączeno. Nech o oznacza rawdoodobeńtwo rawnośc eleentu nadawczo-odborczego -tego węzła oblczenogo l rawdoodobeńtwo rawnośc fzycznego anału rzyłączenogo l ; c rawdoodobeńtwo rawnośc rozdzelacza anału agtralogo а f rawdoodobeńtwo rawnośc fzycznego anału agtralogo B F. Wtedy rawdoodobeńtwo u rawnośc odłączena wybranego węzła do anału logcznego oreślay jao: u o l c a rawdoodo- 3

4 beńtwo uu ołączena wybranego węzła z nny węzła jet równe: uu o l c f. Rozważyy nezawodność jednorodnego agtralogo yteu rozrozonego z równorawny węzła oblczenowy ołączena zuełny (ażdy węzeł oblczenowy wyoażony jet w tę aą lość eleentów nadawczo-odborczych dołączony jet do ażdej z agtral logcznych). Prawdoodobeńtwo rawnośc zetawów rzyłączenowych zaewnających ntegrację z anałe agtralowy ne nej nż węzłów oblczenowych ośród ogólnej ch lczby N oreśla ę wyrażene: N f u u. () Nech oznacza rawdoodobeńtwo rawnośc węzła oblczenogo. Wtedy wyorzytując () zgodne z zaroonowany warune dla yteu w trybe nadarowana ołączeń ounacyjnych nezawodność R jet oreślona wyrażene: N B j j N j N B j B R j j. Rozważy yte oblczenowy z równorawny węzła racujący w trybe odzału obcążena ounacyjnego. Nech W oznacza lość tanów rawnośc yteu złożonego z węzłów oblczenowych ołączonych anała agtralowy rzy tnenu odów eleentów nadawczo-odborczych. W celu oreślena lośc W tanów rawnośc yteu w rzyadu wytąena uzodzeń eleentów wyorzytano etodę włączena-wyłączena oonen- H tanów nerawnośc całego yteu tów. Ilość w rzyadu odowy ne nej nż jednego alnego rzeroju dla yteu z równorawny węzła jet równa: B B N B B N B N N B N B B Ne B N B H Wtedy wartość W ożna zaać za oocą wyraże- na: W H gdze: uaryczna lczba tanów yteu dla odów eleentów nadawczo-odborczych; ayalna lczba uwzględnanych rzy ocene alnych rzerojów; H lczba tanów nerawnośc yteu oblczenogo z odową eleentów nadawczo-odborczych ne nej nż alnych rzerojów. Prawdoodobeńtwo Pu zaewnena ójnośc wu węzłów rzez agtral dla odów oreślone jet wyrażene: u u u P W. (3) Wyorzytując wyrażene (3) rawdoodobeńtwo Pu zaewnena ójnośc węzło oblczenowy rzez agtral rzy tnenu odów ożey zaać jao: u u 0 P P. (4) Bazując na wyrażenu (4) oreśly rawdoodobeńtwo Puu zaewnena ójnośc węzłów oblczenowych: B l l B l Puu B f f Pu l gdze: l alna nezbędna lość agtral onecznych do zaewnena wyaganej rzeutowośc. W ten oób nezawodność yteu oblczenogo jet N n n N n równa: R n N Puu n. Dla yteu lent-err racującego w trybe nadarowana odyteu ounacyjnego oreśly rawdoodobeńtwo P S rawnośc agtral do tórej orzez rawne eleenty nadawczo-odborcze dołączono ne nej nż Nech lentów z ogólnej ch lczby errów ośród S dotęnych: S j j j P S f u j u S u u oraz S. (5) to ododno rawdoodobeńtwa rawnośc węzłów lentów errów. Wtedy wyorzytując wyrażene (5) nezawodność R ożna zaać jao: S n n n n l l R S l P S P S. l Rozatrzyy nezawodność yteu lent-err z ołączena zuełny odytee ounacyjny racujący w trybe odzału obcążena. Nech W to lczba rawnych tanów yteu złożonego z errów lentów agtral rzy wytęowanu odów eleentów nadawczoodborczych. Dla archtetury lent err lość H tanów nerawnośc ne nej nż jednego alnego rzeroju ożna oreślć za oocą wyrażena: H a lczbę tanów orawnego funcjonowana jao: W H gdze: ogólna lczba tanów yteu oblcze- 4

5 nogo rzy wytąenu odów. Prawdoodobeńtwo P zaewnena ójnośc errów lentów za oocą agtral w rzyadu ojana ę odów eleentów nadawczoodborczych ożna zaać jao: Prawdoodobeńtwo u u u P W. (6) Pu zaewnena ójnośc errów lentów z wyorzytane agtral w rzyadu ojana ę odów eleentów nadawczo-odborczych zotało oreślona jao: Pu Pu 0 a rawdoodobeńtwo lentów jao: (7) Pu ójnośc errów u f f u P P. (8) Wyorzytując wyrażena (6) (7) (8) ozuwaną nezawodność R zazey jao:. R u P W odobny oób ożey oreślć nezawodność dla ażdej z archtetur layfowanych na ry.. IV. PROJETOWANIE ARHITETURY WIELOMAGISTRALOWEJ A. Idea etody Z lteratury znanych jet le algorytów rojetowana yteów oblczenowych z loanałowy ołączena agtralowy. Węzość z nch oncentruje ę na zaewnenu oreślonego ozou wydajnośc yteu oblczenogo jao całośc. Z untu wdzena ołączeń algoryty te uerunowane ą na tworzene archtetury z oreślony ozoe wydajnośc bądź oóźneń ounacyjnych wytęujących oędzy eleenta oblczenowy z uwzględnene warunu nerzeraczalnośc zadanych oztów. W odróżnenu od nch roonowana etodya uwzględna dodatowo ozo nezawodnośc yteu oblczenogo. Po erwze ozwala ona tworzyć ytey oblczeno z ołączena charateryzujący ę ayalną nezawodnoścą zadany wartośca alnej wydajnośc ounacyjnej lub ayalnego oóźnena ounacyjnego. Po druge zaewna ona wyrównane ozou obcążena anałów agtralowych. Uwzględnając wyagana dotyczące zaewnena alnej acetowalnej wartośc rzeutowośc nezawodnośc oraz ayalnych douzczalnych oztów realzacj oóźneń ounacyjnych ożna zdefnować trzy rzeanalzowane dalej zadana rojetowana. B. Mayalzacja ozou nezawodnośc Zadane. Oreślć alną lczbę agtralowych anałów ounacyjnych oób dołączena do nch węzłów oblczenowych tóre zaewną ayalny ozo nezawodnośc R yteu rzy ogranczony uaryczny ozce U urządzeń techncznych alnej acetowalnej rzeutowośc D nerzeraczalny oóźnenu t tranj nforacj. Zadane to rocedura budowy ayalne nezawodnego yteu oblczenogo co w rzyadu otyalzacj ożna zaać w natęujący oób: R ax (9) dla natęujących ogranczeń: t tax D D U Uax gdze: t ax ayalna douzczalna wartość oóźnena ounacyjnego oędzy dowolną arą węzłów oblczenowych; D alna douzczalna wydajność oblczenowa yteu; U ax ayalny douzczalny ozt urządzeń techncznych yteu. Zadane oane wyrażene (9) należy rozwązać z wyorzytane rocedury złożonej z trzech odtawowych etaów. W ty celu zadane rzeztałcy do natęującej otac: R ax (0) dla natęujących ogranczeń: t t D D ax U Uax gdze: alna lczba rawnych agtral dla tórej ełnony jet warune na ayalną acetowalną wartość oóźnena ounacyjnego t rzeutowośc D. Ozey zawartość ozczególnych etaów. Eta. Tworzene bazoj onfguracj yteu złożonego z agtral. Sencję dzałań wyonywanych w raach danego etau oazano na ry. 4. l o ax l D l tl ax l l 0 l l D l D tl tax c D t ax ax o D l tl D l D c tl t Ry. 4. Perwzy eta rojetowana nezawodnych ołączeń agtralowych. olejno tworzone ą onfguracje zarające : ax l 5

6 ax ax l agtral gdze: ayalna douzczalna (na odta ryterów techncznoeonocznych) lczba agtral. Natęne z wyorzytane etod zaroonowanych w [7] ocena ę ch wydajność oóźnene ounacyjne. Jeżel to załada ę że środowo ounacyjne funcjonuje w trybe odzału obcążena oędzy wzyt agtrala. W erwzej olejnośc analzowane ą onfguracje zuełne w tórych lczba o jet ne nejza od lośc agtral (tj. o ). Jeżel ne udało ę znaleźć żadnej onfguracj z ołączena zuełny ełnającej ogranczena dotyczące douzczalnych wartośc oóźnena ounacyjnego rzeutowośc to tworzone badane ą archtetury z ołączena czątowy dla tórych o. Proce ozuwana rozwązań ończy ę w oence znalezena erwzej (tj. z alną lczbą agtral) onfguracj ełnającej ogranczena. Eta. Porawa nezawodnośc yteu ołączeń orzez wrowadzene dodatowych eleentów nadawczoodborczych oraz ryfacja ogranczeń na uaryczny ozt ołączeń. Sencję dzałań wyonywanych na dany etae rzedtawono na ry. 5. : U U ax 0 Począte o o U ax o : U U ax Budowa neożlwa 0 Zbudowano ołączena onec Ry. 5. Drug eta rojetowana nezawodnych ołączeń agtralowych. Eta 3. Ocena z wyorzytane etod zaroonowanych w [7] [8] wydajnośc oóźneń ounacyjnych a taże nezawodnośc yntezowanego yteu ołączeń. Jeżel wyagana te ne zotały ełnone roce rojetowana jet owtarzany dla zodyfowanych ołączeń ędzywęzłowych layfowanych na ry... Mayalzacja wydajnośc yteu Zadane. Należy oreślć alną lczbę agtral oób dołączena do nch węzłów oblczenowych zaewnający ayalną wydajność oblczenową D yteu rzy ogranczony uaryczny ozce U jego urządzeń techncznych nezawodnośc R douzczalny oóźnenu ounacyjny t. Zadane ożna oreślć jao zadane budowy yteu oblczenogo z ayalną wydajnoścą. Ododna funcja otyalzacj a otać: D ax () rzy natęujących ogranczenach: t t R R U Uax gdze: R alna douzczalna nezawodność yteu oblczenogo. Rozwązane zadana rojetogo realzowane jet za oocą onżzych trzech etaów. Eta. Projetowana jet archtetura z ołączena zuełny ełnająca wyagana odnozące ę do oztu nezawodnośc. Mayalną wydajnoścą oblczenową charateryzuje ę archtetura w tórej wyorzytane ą wzyte eleenty nadawczo-odborcze. W zczególnośc w ytee ownen zotać ełnony warune: o. Poneważ jedna wyorzytywane ą wzyte agtrale archtetura ta jet jednocześne najbardzej zawodna. Dlatego na oczątu rocedury rojetowana ozuwana jet archtetura z ayalną lczbą agtral z zareu o dla tórej ełnone jet ogranczene dotyczące oztów U Uax. Dalej tonowo oreślane ą onfguracje z alną lczbą agtral z zareu. Dla ażdej z nch wylczana jet ne- zawodność. Procedura ozuwana jet ontynuowana do oentu edy oreślona zotane onfguracja ełnająca ogranczena nezawodnośco. Sośród nch wybrana zotaje jedna ełnająca wyagana względe nezawodnośc uarycznych oztów oraz oadająca ayalną wydajność oblczenową. Oany eta rocedury rojetowana zotał rzedtawony grafczne na ry. 6. Eta. Pozuwana jet onfguracja z ołączena zuełny ełnająca wyagana dotyczące uarycznych oztów nezawodnośc. Zauważy że warant archtetury z ołączena czątowy w tóry o z uwag na wyo ozt jet zazwyczaj ne do rzyjęca. Dlatego oreślene archtetury z ołączena czątowy zaewnającej oągnęce grancznej rotnośc nadarowana urządzeń nadawczo-odborczych jet ożl wyłączne jeżel archtetura z ołączena zuełny dla tórej o ełna ogranczene ozto. Podtawą dalzych rozważań jet oczywty fat że archtetura z ołączena czątowy dla tórej 3o charateryzuje ę ayalną wydajnoścą ozte a taże alny oóźnena nezawodnoścą. Dlatego do realzacj onfguracj ełnających ogranczena ozto nezawodnośco encyjne tworzone ą trutury dla tórych lczba agtral jet ododno równa 3 o 3 o o. Dla ażdego z warantów oreśla ę ozt nezawodność. Dany roce jet ontynuowany do oentu ore- ax 6

7 ślena onfguracj jednocześne ełnające oba te rytera. ot D ax o R Uax l 0 l l l o U U ax R ( ) D t R R and t t ax ax D D ax D D ot ax : l D 0 ot 0 ot 0 Ry. 6. Perwzy eta rocedury rojetowana. Powyżzy eta zotał rzedtawony na ry. 7. ax l D l tl R R R U t D o l 0 l l l D l D tl tax c ax ax U U ax : o o ax l : 3 o Ry. 7. Drug eta rocedury rojetowana. Eta 3. Na etae trzec zdefnowane ec z ołączena zuełny czątowy ą ocenane od względe ełnena wyagań oztowych wydajnoścowych czaowych nezawodnoścowych. Na ch odta wyberana jet referowana archtetura ołączeń. D. Mnalzacja oóźneń ounacyjnych Zadane 3. Oreślć alną lczbę agtral oób dołączena do nch węzłów oblczenowych zaewnający alne oóźnena t tranj nforacj rzy zadanych ogranczenach na: uaryczny ozt U jej urządzeń techncznych nezawodność R alną wydajność oblczenową D. Zadane 3 to w toce zadane budowy yteu z alny oóźnene ounacyjny. Zadane otyalzacj ożna zaać jao: t () rzy natęujących ogranczenach: D D R R U Uax gdze: R alna douzczalna nezawodność yte oblczenogo. Podobne ja orzedne zadane 3 rozwązywane jet w trzech roach. Perwzy z nch olega na ozuwanu archtetury z ołączena zuełny ełnającej ogranczena ozto nezawodnośco charateryzującej ę alny oóźnene ounacyjny. Drug to ozuwane archtetury z ołączena czątowy ełnającej owyżze ogranczena trzec zaś to wybór archtetury o najwyżzej efetywnośc. Orócz rzedtawonych owyżej warantów zadana rojetowana ożna zaroonować nne bardzej złożone. W zczególnośc ozczególny rytero oceny rozwązana ożna rzyywać różne wag odzrcedlające toeń ch ważnośc rzy czy zatoowane ogą znaleźć rytera addytywne ultlatywne. V. BADANIA SYMULAYJNE Rezultate dzałana zaroonowanej etody ą archtetury ec ołączenowych ełnające wyagana ozto wydajnośco nezawodnośco. Ponżej rzedtawono orównane ec zarojetowanych za oocą rzedtawonej etody z nny zeroo wyorzytywany eca ołączenowy. Do analzy wyorzytano etodyę rzedtawoną w [9]. Na ocząte rozważyy ozty ounacj dla yteu obługującego oblczena w odelu lent-err. Podtawowy ch ładna będą ozty: eleentów nadawczo-odborczych fzycznego abla rzyłączenogo oraz rozdzelacza ygnału fzycznego. Porównując ytey złożone z oreślonej lczby węzłów oblczenowych ch ozt ożna oąć jao dentyczny dla wzytch analzowanych rozwązań. ozt fzycznej agtral śwatłowodoj zależy od rozarów geografcznych yteu ne będze uwzględnany. Nа ry. 8 zarezentowano zależność ogólnych oztów budowy yteu outerogo dla różnych archtetur ołączenowych. Z wyreu wdać że ozty budowy yteu rozrozonego na baze loagtral ą wyoe a budowa taego yteu jet uzaadnona wyłączne dla nelej lczby węzłów. Na ry. 9 oazano ozty budowy ołączeń loa- 7

8 gtralowych dla yteów o różnych rozarach archteturach layfowanych na ry.. ozty budowy U Lczba eleentów oblczenowych N Ry. 8. ozty budowy yteu ounacj dla różnych archtetur ołączenowych:. Weloagtrala z ołączena zuełny N B ;. Weloagtrala z ołączena zuełny B 4 ; 3. rata; 4. Perśceń. Załada ę wyorzytane artnerego odelu lenterr w wynu czego lczba errów lentów jet równa (tj. S ). Z wyreu wyna że najnżzy ozte charateryzują ę archtetury z herarchczny agtrala w zczególnośc wyorzytujące ołączena cząto. Na ryunu użyto natęujących oznaczeń: u lczba ozoów herarchcznych; j u lczba latrów j -go ozou z tórych złożony jet later j -ego ozou j u; lczba węzłów dołączonych do agtral -tego ozou 4. ozt budowy U Lczba węzłów oblczenowych ( = ) Ry. 9. ozty budowy wybranych archtetur loagtralowych dla B 6. Weloagtrale:. Z ołączena zuełny;. Z ołączene jednorotny; 3. latrowa z lczbą 3 4 gru g 4 ; 4. Herarchczna z u 4 u u u 3 4 ; 5. Herarchczna z ołączena czątowy u u u u VI. PODSUMOWANIE I DALSZE PRAE Przedtawone w racy odejśce zatoowano do tworzena etody rojetowana loanałowych ołączeń agtralowych adreowanych do obług ounacyjnej rytycznych yteów teleetr teleaty. W odróżnenu od dotychczaowych etody [0] oncentrujących ę na zaewnenu odreślonego ozou rzeutowośc całego yteu z oęce jego araetrów nezawodnoścowych zaroonowana etodya ozwala oreślć archteturę ołączeń charateryzujących ę: a. ayalną nezawodnoścą z zadany: alną wydajnoścą ayalny oóźnene ounacj w ec ołączeń; b. alny oóźnene ounacyjny z ogranczene na alną nezawodność wydajność; c. ayalną wydajnoścą oblczenową z oreślony acetowalny ozoe nezawodnośc oóźneń. Dla ażdego z ozuwanych rozwązań defnowane ą ayalne ozty budowy. Do realzacj wyorzytywane ą agtrale z ołączena zuełny czątowy łae oraz herarchczne. Dalze badana oncentrować ę będą na foralzacj wyboru onretnej archtetury ze zboru acetowalnych rozwązań z uwzględnene neoletnośc nforacj nezbędnej w rocee decyzyjny. W ty celu eć ołączenowa rzedtawona zotane w otac lodzelnego hergrafu tórego eleenta będą oonenty roceu rojetogo. Ocena rozwązana będze ała charater loryteralny. Zetaw ryterów będze elatyczny a jego dobór zależeć od otrzeb rojetanta w zczególnośc charateru eloatacj ec ołączenoj. Na baze odelu hergrafogo rozważany będze zbór A a douzczalnych rozwązań zadana rojetogo. Dla ażdego z nch oreślone zotaną natęujące waźn jaośc:. ryteru wydajnośc oblczenoj: a ax e gdze: E a zbór rawędz aa ee a hergrafu należących do rozwązana a. Wyorzytując to ryteru będze ayalzowany alny ozo wydajnośc (oblczenoj lub ounacyjnej) yteu jao całośc;. ryteru oóźnena ounacyjnego: a e zaewnające ozuwane ec ołączenoj z alny uaryczny oóźne- ee a ne. Dla yteów z różny ozoe ważnośc węzłów wartość e oczewanej zany oóźnena będze alowana rorytete węzła; 3. ryteru nezawodnośc: 3 aax e. Podobne ja w ee a rzyadu ryteru oóźnena ounacyjnego ryteru to zaewna ozuwane archtetury ec z ayalną uaryczną nezawodnoścą. Możlwośc owyżzej etody ne ogranczają ę do zatoowana ryteru uacyjnego otac lub ax. Do oceny jaośc rozwązana ożna zatoować dowolne etody zwjana araetrów włączając w to etody uwzględnające wag ozczególnych ubaraetrów. rytera cząto zotaną owązane za oocą fun- a a a a. Welo- cj celu otac 3 a oreśla w zborze A do- ryteralna funcja celu uzczalnych rozwązań zbór Pareto A złożony z otów Pareto a. Jeżel dwa rozwązana a a A to- roj funcj celu a ą ewwalentne wtedy ze zboru A zotane wydzelony ełny zbór alternatyw A A 8

9 będący w toce ayalny ytee różnych torowo otów Pareto. BIBLIOGRAFIA [] M. Hajder H. Lout and W. Stręcwl Inforatya. Wrtualna odróż w śwat yteów ec outerowych. Rzezów: Wydawnctwo Wyżzej Szoły Inforaty Zarządzana w Rzezo 00. [] R. Dutta A. E. aal and A. E. Roua Traffc Groog for Otcal Networ.: Srnger 009. [3] G. Fche Syte and councatng networ : traffc and erforance. London: ogan Page Scence 004. [4] M. Stroń Ed. Studu rozwoju ec zerooaoj województwa Podaracego. Poznań: Poznańe entru Suerouterowo-Seco Ośrode Wydawnctw Nauowych 008. [5] H-. u and J. P. Haye "onnectve Fault Tolerance n Multle- Bu Syte" IEEE Tranacton on Parallel and Dtrbuted Syte vol. 8 no June 997. [6] A.. Dutta N.. Dutta and M. Fujwara WDM technologe: otcal networ. Aterda: Elever 004 vol. III. [7] М. Хайдер "Повышение эффективности многоканальных магистральных сетей клиент-сервер" Вісник Національного технічного університету України. Інформатика управління та обчислювальна техніка vol [8] M. Hajder and M. ełbu "Mateatyczny odel oóźneń w ec z outacją aetów" n XV onferencja Sec Sytey Inforatyczne Łódź [9] B. R. Haverort Perforance of couter councaton yte : a odel-baed aroach. hcheter: John Wley & Son Ltd 999. [0] М. Хайдер "Множественный подход в системах каналов связи" Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Інформатика управління та обчислювальна техніка vol