2003
Poznañskie Warsztaty TelekomunikacyjnePoznañ 11-12 grudnia 2003 Remigiusz Olejnik
Zakáad Sieci Komputerowych Politechnika SzczeciĔska Wydziaá Informatyki ul. ĩoánierska 49 71-210 Szczecin rolejnik@wi.ps.pl
ZALE
ĩNOĝû WSKAħNIKÓW JAKOĝCI SIECI OD PARAMETRÓW SIECI
W PROJEKTOWANIU PARAMETRYCZNYM LOKALNYCH SIECI
KOMPUTEROWYCH
Streszczenie: W referacie przedstawiona jest zaleĪnoĞü zachodząca pomiĊdzy wskaĨnikami jakoĞci sieci i parame-trami sieci tj. parameparame-trami urządzeĔ sieciowych, okablo-wania oraz parametrami zadawanymi przez projektanta. OkreĞlenie tej zaleĪnoĞci jest istotnym etapem na drodze definiowania globalnego wskaĨnika jakoĞci sieci wykorzy-stywanego w procesie projektowania parametrycznego do oceny wydajnoĞci projektowanej sieci. Ponadto zaprezen-towana jest metoda komputerowego wspomagania projek-towania parametrycznego lokalnych sieci komputerowych.
1. WSTĉP
W obrĊbie dziedziny projektowania sieci kompute-rowych moĪna wyróĪniü dwa obszary badaĔ: projekto-wanie topologiczne oraz projektoprojekto-wanie parametryczne. Pierwszy z nich ma na celu znalezienie odpowiedniego do zaáoĪeĔ schematu poáączeĔ pomiĊdzy wĊzáami sieci, natomiast drugi ma na celu znalezienie parametrów wĊzáów sieci oraz áączących je kanaáów transmisyjnych speániających odpowiednie zaáoĪenia i wymagania.
Projektowanie parametryczne lokalnych sieci kom-puterowych ma za zadanie poszukiwanie dostosowanych do zaáoĪeĔ i wymagaĔ zbiorów parametrów sieci lokal-nych: parametrów urządzeĔ sieciowych umoĪliwiających komunikacjĊ stacji roboczych, parametrów okablowania áączącego urządzenia sieciowe ze stacjami roboczymi, innymi urządzeniami sieciowymi oraz serwerami udo-stĊpniającymi usáugi sieciowe, parametrów stacji robo-czych pracujących w sieci oraz parametrów serwerów Ğwiadczących usáugi sieciowe dla uĪytkowników korzy-stających ze stacji roboczych. W praktyce spotykane problemy ograniczają siĊ do doboru parametrów urzą-dzeĔ sieciowych oraz okablowania.
Niniejszy referat prezentuje metodĊ komputerowe-go wspomagania projektowania parametrycznekomputerowe-go lokal-nych sieci komputerowych oraz zaleĪnoĞü pomiĊdzy wskaĨnikami jakoĞci sieci i parametrami sieci tj. metrami urządzeĔ sieciowych, okablowania oraz para-metrami zadawanymi przez projektanta sieci. OkreĞlenie tej zaleĪnoĞci jest istotnym etapem na drodze definiowa-nia globalnego wskaĨnika jakoĞci sieci wykorzystywa-nego w procesie projektowania parametryczwykorzystywa-nego do oceny wydajnoĞci projektowanej sieci.
2. METODA KOMPUTEROWEGO WSPOMAGA-NIA PROJEKTOWAWSPOMAGA-NIA PARAMETRYCZNEGO
LOKALNYCH SIECI KOMPUTEROWYCH Postulowana przez autora automatyzacja procesu projektowania sieci komputerowych [1, 2, 3] znajduje realizacjĊ w opracowanej metodzie umoĪliwiającej komputerowe wspomaganie projektowania parametrycz-nego lokalnych sieci komputerowych.
Metoda bazuje na dwóch ideach: modelowaniu al-gorytmicznym (opisie procesu zmiennoĞci stanu sieci w zaleĪnoĞci od jej parametrów, sygnaáów wejĞciowych, warunków początkowych i czasu) oraz optymalizacji parametrycznej i skáada siĊ z 7 etapów:
1. Nieformalne projektowanie architektury sieci z udziaáem eksperta (w tym: zebranie zaáoĪeĔ i wyma-gaĔ)
2. Nieformalna synteza N-wymiarowego wektora zmiennych parametrów sieci
} , , , {p0 p1 pN1 P
oraz zadanie dopuszczalnych wartoĞci tych parame-trów
P
mind
P
d
P
max3. Nieformalna synteza K-wymiarowego wektora wskaĨników jakoĞci sieci
} , , , {q0 q1 qK1 Q
oraz zadanie dopuszczalnych wartoĞci tych parame-trówQmin dQdQmax
4. Nieformalna synteza procedury obliczającej globalny wskaĨnik jakoĞci GQ jako funkcji parametrów sieci 5. Formalne obliczenie wskaĨników jakoĞci sieci 6. Formalne obliczenie globalnego wskaĨnika jakoĞci
sieci GQ
7. Formalna optymalizacja parametryczna sieci tzn. uzyskanie takiej wartoĞci wektora P*, przy której wartoĞü GQ osiąga ekstremum
Iteracyjnie wykonywane są etapy 5, 6 i 7, aĪ do osiągniĊcia zadanych (w etapie 1) wymagaĔ i zaáoĪeĔ.
Schemat dziaáania metody jest przedstawiony na ry-sunku 1.
Struktura sieci F(qi) 0 q 1 q 1 k q Optyma lizacja GQ Optimum? P 0 1 Klient Klient Dialog
Rys 1. Schemat metody
3. ZALEĩNOĝû WSKAħNIKÓW JAKOĝCI SIECI OD PARAMETRÓW SIECI
OkreĞlenie zaleĪnoĞci wskaĨników jakoĞci od pa-rametrów sieci jest istotnym etapem na drodze definio-wania globalnego wskaĨnika jakoĞci sieci wykorzysty-wanego w procesie projektowania parametrycznego do oceny wydajnoĞci projektowanej sieci.
W niniejszej czĊĞci referatu przedstawione są ko-lejno: zestawienie wskaĨników jakoĞci sieci [4], zesta-wienie parametrów urządzeĔ sieciowych, zestazesta-wienie parametrów okablowania sieciowego, zestawienie para-metrów zadawanych przez projektanta oraz tabela z zaleĪnoĞcią wskaĨników jakoĞci sieci od wymienionych parametrów.
ZaleĪnoĞci pomiĊdzy wskaĨnikami jakoĞci oraz pa-rametrami sieci zostaáy opracowane przez autora na podstawie wieloletniego doĞwiadczenia oraz wielu po-zycji literaturowych. Zastrzec naleĪy jednakĪe, Īe przy-porządkowanie to jest autorską propozycją i nie jest jedynym moĪliwym rozwiązaniem.
3.1. WskaĨniki jakoĞci sieci
WskaĨnikami jakoĞci sieci okreĞlamy te parametry, które mówią nam o pewnych cechach sieci związanych z: wydajnoĞcią (q0 – q4), moĪliwoĞcią rozbudowy sieci
(q6), zarządzalnoĞcią (q7) czy caákowitym kosztem
bu-dowy sieci (q5) [4]. Wszystkie wskaĨniki jakoĞci sieci
zaleĪą od parametrów elementów skáadowych sieci, o czym mowa jest w dalszej czĊĞci referatu.
q0 opóĨnienie
q1 wahanie opóĨnienia (jitter)
q2 przepustowoĞü
q3 dokáadnoĞü (BER – bit error ratio)
q4 niezawodnoĞü
q5 koszt budowy sieci
q6 moĪliwoĞü rozbudowy
q7 zarządzalnoĞü
3.2. Parametry urządzeĔ sieciowych
Parametry urządzeĔ sieciowych to – obok parame-trów okablowania sieciowego – te parametry, na które moĪna wpáywaü w celu zaprojektowania optymalnej sieci. Stąd tak istotny jest dobór odpowiednio duĪej iloĞci parametrów od których zaleĪne mogą byü para-metry jakoĞciowe sieci.
r0 rodzaj r1 cena r2 iloĞü portów r3 prĊdkoĞü r4 medium transmisyjne r5 dodatkowe sloty
r6 matrix port / uplink
r7 priorytety 802.1p
r8 Flow Control 802.3x
r9 wydajnoĞü
r10 rodzaj przeáączania
r11 aggregated links / resilient links
r12 narzĊdzia RMON, cmd, telnet
r13 SNMP
3.3. Parametry okablowania sieciowego
Jak juĪ wspomniano, parametry okablowania to – obok parametrów urządzeĔ sieciowych – parametry istotne z punktu widzenia poszukiwania optymalnych parametrycznie sieci. W odróĪnieniu od parametrów urządzeĔ sieciowych, liczba parametrów okablowania jest duĪo mniejsza.
s0 rodzaj
s1 maksymalna dopuszczalna prĊdkoĞü
s2 koszt za jednostkĊ dáugoĞci
3.4. Parametry zadawane przez projektanta
Parametry zadawane przez projektanta sieci mają zazwyczaj charakter ograniczeĔ (na opóĨnienie, koszt, przepustowoĞü itd.). MoĪna je podzieliü na dwa typy: wpáywające oraz niewpáywające na wskaĨniki jakoĞcio-we sieci.
t0 zakáadany ruch w sieci
t1 ograniczenie na q0 t2 ograniczenie na q1 t3 ograniczenie na q2 t4 ograniczenie na q3 t5 ograniczenie na q4 t6 ograniczenie na q5 t7 ograniczenie na q6 t8 ograniczenie na q7
Jedynie t0 jest tutaj parametrem, który moĪe mieü
wpáyw na wskaĨniki jakoĞci sieci, a przez to na globalny wskaĨnik jakoĞci; pozostaáe parametry t1 – t8 są
ograni-czeniami na wskaĨniki jakoĞci sieci co oznacza, Īe nie mogą byü wykorzystane do zdefiniowana zaleĪnoĞci globalnego wskaĨnika jakoĞci sieci od parametrów sieci. 3.5. ZaleĪnoĞü wskaĨników jakoĞci od parametrów
sieci
Po zebraniu wszystkich parametrów sieci oraz wskaĨników jakoĞci sieci w jednej tabeli moĪna uwzglĊdniü zaleĪnoĞci pomiĊdzy konkretnymi parame-trami i wskaĨnikami. W poniĪszej tabeli jest to zazna-czone znakiem ‘x’.
q0 q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 r0 x x x x r1 x r2 x x r3 x x x x r4 x x x x r5 x r6 x r7 x x r8 x x r9 x x x r10 x x x r11 x r12 x r13 x s0 x x x x s1 x x x x s2 x t0 x x
ZaleĪnoĞci przedstawione w tabeli moĪna zapisaü takĪe w nastĊpującej formie:
0 3 4 7 8 9 10 0 1 0
0 0 f r ,r ,r ,r ,r,r ,r ,s ,s,t q
0 3 4 7 8 9 10 0 1 0
1 1 f r ,r,r ,r ,r,r ,r ,s ,s ,t q
0 3 4 9 10 0 1
2 2 f r ,r,r,r,r ,s ,s q
0 3 4 0 1
3 3 f r,r,r,s ,s q
2 11
4 4 f r, r q
1 2
5 5 f r, s q
2 5 6
6 6 f r ,r ,r q
12 13
7 7 f r , r q 4. ZAKOēCZENIE
Kolejne etapy prac na drodze definiowania global-nego wskaĨnika jakoĞci sieci to opracowanie funkcji f0
– f7 , normalizacja uzyskiwanych wartoĞci oraz
opraco-wanie samego globalnego wskaĨnika jakoĞci sieci z wykorzystaniem metod opisywanych w literaturze [5, 6]. Zaprezentowane w niniejszym referacie zaleĪnoĞci nie-zbĊdne są jednakĪe do dalszych prac w tym kierunku, wskazując zmienne zaleĪne i niezaleĪne dla kaĪdego z oĞmiu wskaĨników jakoĞci sieci.
SPIS LITERATURY
[1] R. Olejnik „Komputerowe wspomaganie projekto-wania sieci komputerowych – stan bieĪący”, VII
Po-znaĔskie Warsztaty Telekomunikacyjne, str. 4.8-1-3,
PoznaĔ 2002
[2] R. Olejnik „Methodology of Computer Network Design”, International Conference of Computer
Infor-mation Systems and Industrial Management Applications
(CISIM’03), str. 261-267, Eák 2003
[3] R. Olejnik „Zagadnienia komputerowego wspoma-gania projektowania sieci komputerowych”, V
Ogólno-polskie Warsztaty Doktoranckie, str. 210-213,
Istebna-Zaolzie 2003
[4] K. Nowicki, J. WoĨniak, Przewodowe i
bezprzewo-dowe sieci LAN, OW PW, Warszawa 2002
[5] P. Vincke, Multicriteria Decision-aid, John Wiley & Sons, Chichester 1992
[6] M. Kwiesielewicz, Przegląd metod wieloatrybuto-wych wspomagających podejmowanie decyzji, WEiA
