Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Разрешаю

допустить к защите

Зав. кафедрой

_____________________

______________ 20 _____ г.

Выпускная квалификационная работа

НА ТЕМУ

«Разработка программного приложения для выполнения лабораторных работ по курсу «Мультимедийные информационные системы»»

Студент: Первухина Алиса Александровна

Руководитель: Гадасин Денис Вадимович

Москва, 2025 г. Задание

В настоящей практике рассмотреть возможность разработки приложения, с помощью которого можно проводить лабораторные работы по курсу «Мультимедийные информационные системы». Для этого необходимо сделать:

1. Изучить «Методические рекомендации по подготовке и защите выпускной квалификационной работы бакалавра». Ознакомиться с содержанием и оформлением ВКР бакалавра по схожей тематике.

2. Подготовить библиографическое описание источников по теме ВКР (нормативные документы, учебные пособия, монографии, статьи, материалы конференций и др.)

3. Изучить учебные материалы по теме ВКР, написать раздел 1, составить подробный план изложения остальных разделов ВКР.

4. Оформить отчёт по производственной (преддипломной) практике.

Содержание

Задание 3

Введение 5

1. Анализ предметной области. Постановка задачи на разработку 6

2. Выбор средств разработки приложения 9

3. Разработка программного приложения для выполнения лабораторных работ 13

4. Реализация пользовательского интерфейса и тестирование приложения 17

Список использованных источников 22

Введение

Рост объема мультимедийного контента, передаваемого по компьютерным сетям, требует эффективного распределения сетевой нагрузки для обеспечения высокого качества обслуживания, особенно при потоковой передаче данных. Для решения данной задачи важно использовать алгоритмические методы, позволяющие выявлять особенности сетевой структуры и оптимизировать маршруты передачи информации.

В ходе преддипломной практики разрабатывалось программное приложение, включающее модули для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Мультимедийные информационные системы». В основу легли два алгоритма: Косарайю — для поиска сильно связанных компонент в графе, отражающем структуру сети, и метод К-средних — для кластеризации узлов по их характеристикам, таким как пропускная способность и задержка.

Целью работы стало создание программного приложения, который позволяет вводить параметры сети, визуализировать её в виде графа, выполнять кластеризацию и анализировать полученные результаты. Это приложение служит практическим инструментом для обучения студентов принципам балансировки нагрузки и методам анализа в современных телекоммуникационных системах.

1. Анализ предметной области. Постановка задачи на разработку

Кафедра «Сетевые информационные технологии и сервисы» (СИТиС) создала несколько специализированных учебных помещений: Л205, Л207, Л211 и Л213. Лабораторные занятия по курсу «Мультимедийные информационные системы» предназначены для студентов направления «Информационные системы и технологии».

Основной площадкой для практической подготовки студентов, где они изучают применение мультимедийных систем, служит аудитория Л211. В процессе обучения студенты осваивают инструменты для хранения и обработки мультимедийной информации, а также развивают навыки работы с сетевыми технологиями, которые обеспечивают эффективный обмен данными между участниками системы.

Цель изучения дисциплины «Мультимедийные информационные системы» заключается в подготовке студентов к профессиональной деятельности, связанной с проектированием, эксплуатацией и развитием современных мультимедийных информационных систем. В процессе обучения акцентируется внимание на развитии навыков анализа мультимедийных сетей, использующих современные протоколы передачи данных, а также на оценке их возможностей, ограничений и областей применения. Эта цель подчеркивает необходимость подготовки специалистов, способных интегрировать мультимедийные решения в корпоративные и телекоммуникационные инфраструктуры с учетом высоких требований к качеству обслуживания и безопасности.

В рассматриваемой сети передачи информации, состоящей до 25 подсетей, каждая подсеть обслуживается отдельным интернет-провайдером. Граничные маршрутизаторы, отвечающие за взаимодействие своих подсетей, могут обмениваться данными как напрямую, так и через другие маршрутизаторы, что усложняет прогнозирование трафика на конкретном маршрутизаторе в определённый момент времени. В результате, на одном маршрутизаторе могут возникать пиковые нагрузки, тогда как другие узлы могут функционировать с низкой загруженностью. Для обеспечения выполнения обязательств провайдеров перед клиентами по межсетевому обмену в соответствии с уровнями обслуживания необходимо сгруппировать узлы в кластеры. Для решения данной задачи студентам рекомендуется применить алгоритм Косарайю для нахождения сильных компонент графа, что позволит более эффективно организовать взаимодействие между узлами и оптимизировать распределение нагрузки в сети.

Переходя к методам кластеризации, следует отметить, что как алгоритм Косарайю, так и метод К-средних служат для анализа структур данных, но они преследуют различные цели и используют разные подходы.

В рамках сети передачи данных метод К-средних может быть применен для кластеризации узлов со схожими характеристиками, такими как пропускная способность, задержка, время работы и интенсивность обработки пакетов.

Для выполнения лабораторной работы каждому студенту предоставляются входные данные, соответствующие его номеру варианта. После получения этих данных студент выполняет следующие шаги:

1. Изучение основ алгоритмических подходов и методов, лежащих в основе алгоритмов Косарайю и K-средних. Ознакомление с функциональными возможностями программного обеспечения, предназначенного для реализации указанных алгоритмов.

2. Выполнить группировку узлов в сети с использованием алгоритма Косарайю и метода К-средних. Расчеты производятся вручную, максимально допустимое средство вычислительной техники на данном этапе является калькулятор. Для расчетов будут задействованы следующие параметрические модели кластеризации:

1. Координаты узлов, представленные в виде числовых значений (евклидово расстояние);

2. Параметры сетевых характеристик (пропускная способность, задержка, интенсивность обработки пакетов).

3. Ввод исходных данных в специализированную программную среду, выполнение алгоритмов Косарайю и K-средних, а также комплексный анализ полученных результатов кластеризации с их сравнением с результатами аналитических расчетов.