Задача оптимального размещения вычислительных центров (ВЦ) и абонентских пунктов (АП) в региональной ИС

Ввиду того, что проектирование сетей относится к числу задач исключительной сложности, становится понятным факт отсутствия единой конструктивной методики расчета всех параметров, определяющих характеристики сети. В большинстве случаев приходится применять частные методики и подходы, среди которых находят применение два основных класса, рассматривающие вычислительно-мощностной и коммуникационные аспекты.

Первый класс методик позволяет решать задачи выбора и расчета технических средств, па основе определения требований к системам обработки данных, задач информационного обслуживания и т. д.

Второй класс методик ориентирован на решение задач, связанных с разработкой топологии элементов системы обмена данными, диспетчеризации и управления информационными потоками в ИС, задач определения характеристик системы связи.

Далее рассматриваются два упрощенных варианта решения задач синтеза топологии, определяющей размещение ЭВМ и АП по территории сети [4] и описывается методика оценки характеристик ИС [3].

Постановку задачи размещения можно сформулировать следующим образом: требуется определить количество и места расположения ЭВМ и АП при заданном количестве потребителей информации для объектов управления в большом регионе с заданным объемом информационно-вычислительных работ. Примем следующие допущения: различные зоны ВЦ не имеют общих абонентов; характеристики потоков информации в сети неизменны; стохастическая природа потоков запросов не меняется; все ВЦ соединены по принципу «каждый с каждым».

За критерий оптимизации принимаем приведенные затраты на создание и функционирование сети . Значение зависит от объема обрабатываемых запросов или объема информационно-вычислительных работ, выполняемых каждым ВЦ для группы абонентов, принадлежащих к зоне -го ВЦ. Если определить принадлежность запросов к зоне действия ВЦ следующим образом:

(5)

( - подмножество абонентов, принадлежащих зоне -го ВЦ), то объем запросов, поступающих в ВЦ из зоны его действия, составит

(6)

Расстояние между -м и -м ВЦ обозначим , через — среднее значение объема информации, циркулирующей между ВЦ с номерами и , а через — удельные затраты на передачу объема информации на единицу длины канала связи между этими ВЦ. Рассматриваемая задача относится к числу оптимизационных задач с детерминированными переменными, т. е. необходимо минимизировать затраты.

(7)

при следующих ограничениях:

, (8)

где — приведенные затраты на создание и эксплуатацию -ro ВЦ; - количество каналов связи между абонентами и -м ВЦ; — пропускная способность канала связи.

Для упрощения рассматриваемой методики (что вполне приемлемо, поскольку она применяется на начальном этапе проектирования), целесообразно ввести ряд дополнительных допущений, которые позволяют получить решение в аналитическом виде, в частности с этой целью дополнительно вводятся следующие допу­щения: пользователи размещены по территории региона с равной плотностью; запросы пользователей однородны, а их поток имеет постоянную интенсивность во времени; преобразование, сбор и промежуточное хранение информации осуществляются в ВЦ и АП; потребители с АП и ВЦ- связаны радиально.

Общая схема размещения ВЦ в сети представлена на рис. 2, где окружностями обозначены зоны действия каждого ВЦ.

Отметим, что данная задача возникает при создании на базе региональной ИС территориально распределенной автоматизированной системы управления для республики или края, области. В узлах такой ИС размещают ВЦ коллективного пользования, между которыми организуется связь с целью обмена различными файлами (справочными, данными статистической обработки и т.п.). Независимо от того, как именно организована связь ВЦ, будем полагать, что затраты на создание сети связи, если ее нет, либо на эксплуатацию арендуемых каналов находятся в линейной зависимости от расстояния между узловыми ВЦ и от расстояния между ВЦ и абонентскими пунктами АП. Это еще одно допущение, необходимое для формализованной постановки задачи размещения.