7. Синтез структуры сети и формирование матрицы связей
Структура сети, синтезируемой по принципу коммутируемой топологии, является радиально-узловой. Такую структуру ещё называют иерархической звездой, т.к. в ней присутствуют несколько иерархически упорядоченных уровней узло-образования. Обычно иерархию узлов в территориальных сетях образуют местные, областные, зональные, главные узлы.
Узлы самого нижнего уровня иерархии определяют уровень доступа, а самого высокого – уровень ядра сети. Узлы промежуточных иерархических уровней формируют подуровни уровня распределения.
Радиальные связи, объединяющие узлы различных уровней называют магистралями. В случаях экономической целесообразности в синтезируемую структуру сети могут быть введены связи, соединяющие узлы одного уровня иерархии. Такие связи называют поперечными. Критерии экономической целесообразности введения поперечных связей обычно отражают допустимый уровень загрузки линии связи, который для каждого уровня иерархии узлов может быть различным.
В данном курсовом проекте предполагается выполнить синтез структуры сети АТМ, включающей три уровня иерархии узлов:
областные узлы – уровень доступа;
зональные узлы – уровень распределения;
главный узел – уровень ядра.
Структура синтезируемой сети отражается матрицей связей С=|| cij || (матрицей весов ребер графа сети). При этом значение элемента cij определяется значением ближайшей величины модуля STM-n, превышающего загрузку связи (yij либо yji).
7.1 Формирование зональной сети
Областные узлы коммутации разбиваются на заданные по варианту количество зон. Закрепление і-го областного узла за j-м зональным центром осуществляется по критерию:
,
(7.1)
где γ ( i , j ) - элемент матрицы информационного тяготения между соответствующей парой узлов сети.
R ( i, j ) – элемент матрицы расстояний между областными центрами Украины (Таблица 4).
Областные узлы каждой зоны соединяются радиальными связями со своим зональным узлом (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 – Формирование зональной сети
После того как закончено формирование зоновой сети осуществляется синтез магистральной сети. Для этого каждый зональный узел соединяется радиальной связью с центральным узлом, расположенным в г. Киеве. (см. Рисунок 6.1).
зональний
вузел
Рисунок 3 – Формирование магистральной сети
7.2 Формирование матрицы связи
Формирование матрицы связи производится на основании рассчитанной матрицы информационного тяготения ( i , j ) (полученная в пункте 4) в три этапа:
Связи областных узлов с их зональным узлом Jр необходимо зафиксировать в матрицы связи С. Для этого требуется определить величину потоков, обеспечивающих загрузку соответствующей связи в прямом и обратном направлениях. В прямом направлении – это соответственно суммарный исходящий из узла і поток пакетов, т.е.
iJр = iисх, (7.2)
где
Jр
– элемент множества зон М (
).
Поток обратного направления, входящий от зональногого узла Jр к областному узлу i определяется суммарным потоком пакетов от узлов остальных зон сети и равен сумме элементов i-го столбца матрицы интенсивности:
2) Величина потока на магистрале (соединяющей зональный узел Jр и центральный узел коммутации К) тоже фиксируется в матрице связи С и определяется двумя составляющими: прямым и обратным потоками. Каждая из этих состовляющих расчитывается отдельно.
Для
каждой зоны р
(р=1..m ,
) определено
множество объектов L, которое определяет
количество узлов в данной зоне.
Прямой поток определяется как сумма исходящих потоков всех узлов зоны (включая зональный центр), за вычетом тех потоков, которые замыкаются внутри зоны.
(7.3)
(7.4)
(7.5)
Обратный поток определяется как сумма приходящих потоков ко всем узлам зоны (включая зональный узел) за вычетом потоков, генерируемых узлами данной зоны по друг к другу.
(7.6)
(7.7)
(7.7)
Как на зональном уровне (между узлом доступа и узлом зона) так и на магистральном уровне (между зональным узлом и центральным узлом) из двух потоков (прямой и обратный) выбирается максимальный.
В соответствии с исходными данными в нашем случае мы имеем 6 зональных, а именно: Тернополь, Киев, Полтава, Николаев, Донецк, Ужгород.
И того сформируем матрицу зональной сети.
Посредством формулы (7.1) определим коэффициенты тяготения областей к зональным узлам.
Так например, для Одессы:
Одессы:-
Киев:
;
Одессы:- Полтава ;
Одессы: - Николаев: ;
Одессы:- Донецк: ;
Одессы:-
Ужгород:
;
Одесса – Тернополь:
Самое максимальное значение в случае Одесса - Николаев , поэтому Одесса относится к зоне с центром Николаев.
Аналогичные вычисления проводим для всех остальных УД (узлов доступа) и полученые данные сводим в Таблицу 7.1.
Таблица 7.1. Привязка обласных узлов к зональным
|
|
Тернополь |
Киев |
Полтава |
Николаев |
Донецк |
Ужгород |
Максимум |
|
Вінниця |
46362,5612 |
84266,0413 |
13269,9943 |
15407,8607 |
11772,6270 |
11985,0000 |
|
|
Дніпропетр. |
13237,2545 |
58859,9158 |
146543,5069 |
52027,1978 |
157924,7042 |
9128,9337 |
|
|
Донецьк |
12936,7613 |
50725,4745 |
71675,5544 |
30041,8784 |
|
9176,2303 |
|
|
Житомир |
30473,1714 |
220266,3978 |
18110,3420 |
8555,2628 |
11462,1132 |
9097,0101 |
|
|
Запоріжжя |
6834,8939 |
29403,8180 |
55027,6991 |
27411,6958 |
119987,9395 |
3667,8337 |
|
|
Ів. Франківськ |
91363,9913 |
22469,8986 |
6159,8642 |
5526,8981 |
6499,0592 |
30509,5374 |
|
|
Київ |
60717,6462 |
|
101289,6962 |
47482,8663 |
50223,6994 |
23615,3608 |
|
|
Кіровоград |
7018,7218 |
36772,8900 |
27220,1012 |
37608,7979 |
13915,1399 |
3451,7423 |
|
|
Луганськ |
6423,6281 |
27116,9993 |
33693,4619 |
11391,0260 |
303403,6286 |
4966,4063 |
|
|
Луцьк |
54568,5142 |
30158,0578 |
6555,1734 |
4828,0329 |
5429,0058 |
13147,8017 |
|
|
Львів |
191124,0231 |
45206,3394 |
12172,1433 |
10736,8319 |
11920,9348 |
66207,9103 |
|
|
Миколаїв |
5185,9964 |
20854,9068 |
14590,4496 |
|
13064,1450 |
3429,8996 |
|
|
Одеса |
14787,5483 |
48849,7035 |
23370,8667 |
183364,1868 |
23312,5397 |
7890,7037 |
|
|
Полтава |
6770,4664 |
54634,6038 |
|
17918,4269 |
38278,6112 |
4154,8933 |
|
|
Рівно |
64560,1338 |
49454,9089 |
9288,1319 |
5038,9568 |
7241,2924 |
12609,8323 |
|
|
Сімферополь |
7510,8415 |
18971,9635 |
19947,6311 |
55398,6499 |
34903,6536 |
5470,0987 |
|
|
Суми |
5674,5887 |
39998,6032 |
33895,2194 |
6609,9697 |
11969,9505 |
3210,5013 |
|
|
Тернопіль |
|
27823,4709 |
5751,9146 |
5410,7475 |
5869,5462 |
18914,9559 |
|
|
Ужгород |
25757,9626 |
14736,5947 |
4806,8425 |
4873,1820 |
5669,5611 |
|
|
|
Харків |
12665,6979 |
79172,8270 |
274365,5413 |
28798,3082 |
117703,9995 |
8461,1917 |
|
|
Херсон |
5117,1711 |
19967,2023 |
14026,6349 |
323556,7887 |
16998,2029 |
3557,5210 |
|
|
Хмельницький |
112894,0856 |
50424,9570 |
9379,5463 |
8976,2412 |
7918,0162 |
13906,6184 |
|
|
Черкаси |
9743,7843 |
108071,7467 |
33719,1412 |
24855,4629 |
19297,5429 |
4390,1281 |
|
|
Чернігів |
9076,3627 |
142320,7054 |
13794,6333 |
7295,2251 |
8844,2147 |
4225,7518 |
|
|
Чернівці |
47280,6650 |
14985,0568 |
5336,9520 |
6786,9689 |
5172,4730 |
12921,3627 |
|
Распределение по зонам покажем в таблице 7.2.
Таблица 7.2. Распределение по зонам всех узлов доступа.
|
Зональный узел |
Узел доступа |
|
Луганск |
Днепропетровск, Донецк, Сумы, |
|
Симферополь |
Запорожье, Николаев, Одесса, Харьков, |
|
Киев |
Житомир, Кировоград, Полтава, Черкассы, Чернигов |
|
Хмельницкий |
Винница, Черновцы |
|
Львов |
Ивано-Франковск, Луцк, Ровно, Тернополь, Ужгород |
Далее построим матрицу связей:
а) УД-ЗУ;
б) ЗУ-ЯС.
а). Туда заносим максимальное значение прямого или обратного исходящего (входящего) потока УД.
Для зоны с центром в Киеве:
Прямой поток для Житомира: 127948795,38 б/с,
Обратный поток: 161751857,47 б/с,
Прямой поток для Кировограда: 96030156,98 б/с,
Обратный поток: 146169225,29 б/с,
Прямой поток для Полтавы: 124849073,49 б/с,
Обратный поток: 165515653,87 б/с
Прямой поток для Сумы: 102662059,00 б/с,
Обратный поток: 133477477,17 б/с
Прямой поток для Черкасс: 105614440,04 б/с,
Обратный поток: 148375261,28 б/с
Прямой поток для Чернигова: 104750626,00 б/с,
Обратный поток: 130700213,20 б/с
Исходя из этого построим матрицу связей для связи УД-ЗУ (таблица 7.3.):
Таблица 7.3. Связь обласных узлов с их зональным узлом
|
|
Прямий потік |
Зворотній потік |
|
|
|
Вінниця |
467595768,58 |
177522449,52 |
Хмельницький |
зворотний |
|
Дніпропетр. |
278766864,08 |
240060190,96 |
Донецьк |
прямий |
|
Житомир |
127948795,38 |
161751857,47 |
Київ |
зворотний |
|
Запоріжжя |
163812913,80 |
192899572,87 |
Донецьк |
зворотний |
|
Ів. Франківськ |
111483275,66 |
132392083,84 |
Хмельницький |
зворотній |
|
Кіровоград |
96030156,98 |
146169225,29 |
Київ |
зворотний |
|
Луганськ |
191376421,11 |
173123954,03 |
Донецьк |
прямий |
|
Львів |
224086905,57 |
175182013,18 |
Луцьк |
прямий |
|
Миколаїв |
119735266,88 |
155940090,08 |
Одеса |
зворотний |
|
Полтава |
124849073,49 |
165515653,87 |
Київ |
зворотний |
|
Рівно |
113236688,13 |
140903755,90 |
Луцьк |
зворотний |
|
Сімферополь |
197470797,92 |
155828820,15 |
Одеса |
прямий |
|
Суми |
102662059,00 |
133477477,17 |
Київ |
зворотний |
|
Тернопіль |
99494582,17 |
137131167,26 |
Хмельницький |
зворотний |
|
Ужгород |
89192110,76 |
97804727,23 |
Луцьк |
зворотній |
|
Харків |
294512933,25 |
223745918,07 |
Донецьк |
прямий |
|
Херсон |
101301533,26 |
141852512,35 |
Одеса |
зворотний |
|
Черкаси |
105614440,04 |
148375261,28 |
Київ |
зворотний |
|
Чернігів |
104750626,00 |
130700213,20 |
Київ |
зворотний |
|
Чернівці |
73822482,92 |
108861870,47 |
Хмельницький |
зворотний |
б). для связей ЗУ -ЯС:
Тут рассчитываются нагрузки на связи типа ЗУ-ЯС. Трафик (нагрузка) состоит из трафика, генерируемого всей зоной, но без внутризонового трафика.
Аналогичные расчеты приводим для всех зон, и полученные данные сводим в Таблицу 7.4.
Таблица 7.4.Связь зональных узлов с центральным узлом
|
|
Прямой поток |
Обратный поток |
|
|
Луцк |
762494704,56 |
757910216,53 |
прямой |
|
Хмельницкий |
799968298,99 |
863271753,05 |
обратный |
|
Киев |
1260645959,80 |
1562935032,74 |
обратный |
|
Одесса |
886523278,97 |
961228521,00 |
обратный |
|
Донецк |
1212477158,50 |
701766432,56 |
прямой |
По полученным результатам составляем матрицу прямых связей (Таблица7.5.)
Таблица 7.5. Матрица связей для связи.
|
|
Винница |
Днепр-ск |
Донецк |
Житомир |
Запорожье |
Ив. Фр-ск |
Киев |
Кировоград |
Луганск |
Луцк |
Львов |
Николаев |
Одесса |
|
Винница |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Днепр-ск |
|
|
278,77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Донецк |
|
278,77 |
|
|
192,90 |
|
|
|
191,38 |
|
|
|
|
|
Житомир |
|
|
|
|
|
|
161,75 |
|
|
|
|
|
|
|
Запорожье |
|
|
192,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ив. Фр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Киев |
|
|
|
161,75 |
|
|
|
146,17 |
|
|
|
|
|
|
Кировоград |
|
|
|
|
|
|
146,17 |
|
|
|
|
|
|
|
Луганск |
|
|
191,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луцк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
224,09 |
|
|
|
Львов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
224,09 |
|
|
|
|
Николаев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
155,94 |
|
Одесса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
155,94 |
|
|
Полтава |
|
|
|
|
|
|
165,52 |
|
|
|
|
|
|
|
Ровно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
140,90 |
|
|
|
|
Сим-поль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
197,47 |
|
Сумы |
|
|
|
|
|
|
133,48 |
|
|
|
|
|
|
|
Тернополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ужгород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
97,80 |
|
|
|
|
Харьков |
|
|
294,51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Херсон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
141,85 |
|
Хм-цкий |
177,52 |
|
|
|
|
132,39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Черкассы |
|
|
|
|
|
|
148,38 |
|
|
|
|
|
|
|
Чернигов |
|
|
|
|
|
|
130,70 |
|
|
|
|
|
|
|
Черновцы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полтава |
Ровно |
Симферополь |
Сумы |
Тернополь |
Ужгород |
Харьков |
Херсон |
Хмельницкий |
Черкассы |
Чернигов |
Черновцы |
|
Винница |
|
|
|
|
|
|
|
|
177,52 |
|
|
|
|
Днепр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Донецк |
|
|
|
|
|
|
294,51 |
|
|
|
|
|
|
Житомир |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запорожье |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ив. Фр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
132,39 |
|
|
|
|
Киев |
165,52 |
|
|
133,48 |
|
|
|
|
|
148,38 |
130,70 |
|
|
Кировоград |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луганск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луцк |
|
140,90 |
|
|
|
97,80 |
|
|
|
|
|
|
|
Львов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Николаев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одесса |
|
|
197,47 |
|
|
|
|
141,85 |
|
|
|
|
|
Полтава |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ровно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Симферополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тернополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
137,13 |
|
|
|
|
Ужгород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Харьков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Херсон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хм-цкий |
|
|
|
|
137,13 |
|
|
|
|
|
|
108,86 |
|
Черкассы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чернигов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Черновцы |
|
|
|
|
|
|
|
|
108,86 |
|
|
|
Теперь переведем всю нагрузку в модули STM.
Учитывая, что скорость STM-1=155,52 Мб/с; STM-4=622,08 Мб/с; STM-16=2488,32 Мб/с.
Таблица 7.6.Матрица связей для связи в STM.
|
|
Винница |
Днепр-ск |
Донецк |
Житомир |
Запорожье |
Ив. Фр-ск |
Киев |
Кировоград |
Луганск |
Луцк |
Львов |
Николаев |
Одесса |
|
Винница |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Днепр-ск |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Донецк |
|
STM-4 |
|
|
STM-4 |
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
Житомир |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Запорожье |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ив. Фр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Киев |
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
Кировоград |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Луганск |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луцк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
Львов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Николаев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
Одесса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
Полтава |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Ровно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Сим-поль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
Сумы |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Тернополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ужгород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Харьков |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Херсон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
Хм-цкий |
STM-4 |
|
|
|
|
SYM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Черкассы |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Чернигов |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Черновцы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полтава |
Ровно |
Симферополь |
Сумы |
Тернополь |
Ужгород |
Харьков |
Херсон |
Хмельницкий |
Черкассы |
Чернигов |
Черновцы |
|
Винница |
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Днепр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Донецк |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
Житомир |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запорожье |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ив. Фр-ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Киев |
STM-4 |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
STM-4 |
STM-4 |
|
|
Кировоград |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луганск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Луцк |
|
STM-4 |
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
|
Львов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Николаев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одесса |
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
Полтава |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ровно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Симферополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тернополь |
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
Ужгород |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Харьков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Херсон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хм-цкий |
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
Черкассы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чернигов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Черновцы |
|
|
|
|
|
|
|
|
STM-4 |
|
|
|