6.3. Проектирование аппаратного и программного обеспечения для использования глобальных вычислительных сетей

Проектирование средств для использования глобальных вычислительных сетей производится в следующей последовательности.

6.3.1. Выбор оптимальной конфигурации ядра и пограничных устройств

Выбрать оптимальную конфигурацию ядра и пограничных устройств кампусной сети, подобрать состав сетевых устройств и определить типы линий связи и их длины. Составить структурную схему сети (см.[6]).

Предусмотреть в структурной схеме введение типовых серверов (файлового, почтового, WWW…).

Протяженные линии связи в глобальных сетях часто выдолняются на оптоволокне. При этом для конкретных реализаций линии обычно проводят поверочный расчет оптических линий.

Каждый оптический порт характеризуется мощностью передатчика, чувствительностью и динамическим диапазоном приемника. Разница между выходной мщностью передатчика и чувствительностью приемника (в децибелах) называется бюджетом мощности(PowerBudget). Обычно предполагается, что оборудование на концах линии симметрично (стандартная пара трансиверов). Бюджет определяется активным оборудованием и характеризует уровень потерь, которыйможетвносить линия без нарушения устойчивого соединения. Для современных технологий бюджет составляет величину порядка 11-40дб [18].

Потери в линии рассчитываются по спецификациям на компоненты (волокно, коннекторы), где они указаны для конкретных длин волн и режимов передачи (SM,MM).

Потери в линии зависят от температуры, деформации волокон, уровня радиации, времени (старение), чистоты поверхнотси в коннекторах, возможные дополнительные соединения. По отношению к потерям в линии бюджет мощности должен иметь положительный запас в 3-6дб, рассчитанный на эти случаи.

6.3.2 Пример расчета энергетического баланса линии.

Схема линии:

Рисунок 13 – К примеру расчета энергетического баланса линии

Исходные данные:

Передатчик: мощность P_TR= -6 дб/мвт; диаметр излучателяD_TR=100мкм; апертураNA_TR=0,3;

Приемник: чувствительность P_RSV=-39дб/мвт; диаметр приемникаD_TR=100мкм; апертураNA_TR=0,3; динамический диапазонP_D=18 дб

Волокно 1: 50/125мкм; поглощение Att_F1=3,5дб/км; длинаL _F1=3км; апертураNA _F1=0,2;

Волокно 2: 62,5/125мкм; поглощение Att_F2=3,5дб/км; длинаL _F2=2км; апертураNA _F2=0,4;

Потери в каждом соединении LOSS_cобычно составляют до1дб.

Потери из-за несогласованности диаметров D1,D2LOSS_Д=20lg(D1/D2)

Потери из-за несогласованности апертур NA1,NA2LOSS_A=20lg(NA1/NA2)

Расчет.

Потери от передатчика до волокна 1:

LOSS_TR-1= LOSS_c+LOSS_Д+LOSS_A=1+20lg(100/50)+20lg(0,3/0,2)=1+6+3,5=10,5дб.

Потери в волокне 1:

LOSS _F1=Att _F1*L _F1=3,5*3=10,5дб.

Потери на соединении двух волокон (диаметры и апертуры согласованы):

LOSS_F1-F2=LOSS_c=1дб.

Потери в волокне 2:

LOSS _F2=Att _F2* L _F2=3,5*2=7дб.

Потери от волокна 2 до приемника (диаметры и апертуры согласованы):

LOSS_{F2- RSV}=LOSS_c=1дб.

Итого потери = 10,5+10,5+1+7+1= 30дб.

Бюджет мощности = P_TR-P_RSV=-6-39=33дб

Запас бюджета мощности = 33-30=3дб.

Вывод:линия работоспособна, т.к. имеет достаточный запас бюджета мощности, величина которого меньше динамического диапазона приемника.

Если линия вносит настолько малые потери (короткая линия), что уровень сигнала на входе приемника не вписывается в его динамический диапазон (запас бюджета мощности превышает динамический диапазон минус 3-6дб), применяют оптические аттенюаторы с фиксированным или изменяемым уровнем затухания (путем, например, введения воздушного зазора между волокном и коннектором). В данном примере запас бюджета (3дб) меньше динамического диапаэона приемника (18дб), поэтому введения таких аттенюаторов не требуется.

6.3.3. Выбор услуг, предоставляемых глобальной вычислительной сетью

Выбор услуг, предоставляемых глобальной вычислительной сетью, выбор поставщика услуг глобальной вычислительной производится в соответствии с выбранной конфигурацией кампусной сети и для выполнения необходимых функций и состоит из следующих этапов:

• Выбрать поставщика услуг (провайдера), ориентируясь на географическое местоположение, наличие предоставляемой выделенной линии и ее качество, предоставляемые услуги и их цены;

• Разработать структурную схему средств выхода в Интернет;

Глобальные сети представляют собой специфические предприятия по производству (предоставлению) информационного сервиса - электронная почта, телеконференции, новости, биржевые сводки, доступ к сетевым архивам и базам данных и т.д.

Важнейшими компьютерными сетями, которые действуют или в рамках или образуют совместно с Internet мировое сетевое пространство, являются сети ARPANET, NSFNET, BITNET, EARN, USENET, EUnet, NASA Science Internet, FidoNet,Compu Serve, MCI, Mail, GLASNET и др.

Чтобы подключиться к серверам Internet, компьютер должен иметь выход в эту глобальную сеть через соответствующего поставщика услуг с использованием арендованного выделенного канала (например, спутникового, рисунок 14).

Рисунок 14 - Схема ГВС со средствами спутниковой связи

Для подключения компьютера к Internet потребуется поддержка протокола TCP/IP, сконфигурированного так, чтобы компьютер был узлом Internet. Другими словами, компьютер должен иметь Internet-адрес, достижимый для предполагаемых пользователей сервера.

В Российской Федерации действует примерно тридцать общедоступных компьютерных сетей, предоставляющих возможность IP соединения с Internet, в том числе Relcom, Совам Телепорт, SPRINT, , Glasnet, FREEnet, RUNNet. В таблице 8 приведен пример характеристик услуг глобальной сети, которые следует учитывать при выборе способа подключения к Internet.

Таблица 8 Характеристики услуг глобальной сети

Характеристики \ Типы ГВС	SOVAM TELEPORT
Коммуникационные услуги	ЭП, телекс, факс, создание WWW-серверов
Информационные услуги	Доступ к Internet, доступ к службе новостей Clarinet, конференции USENET и другие
Линии связи	Спутниковые, оптоволоконные, кабельные линии связи по frame relay, X.25, IP, ISDN.
Территориальное размещение элементов	Около 30 городов России и СНГ
Сопряжение с другими ВС	Доступ к другим ВС, российским и международным, осуществляется в московском узле через шлюзы
Тарифы ( на 14.04.98)	Подключение - 50 $ Абонентская плата - 35 $ в месяц Почасовая плата (сверх 7 час. В месяц) - 1,5 $/ч.
Технические характеристики	Скорость передачи данных: (9.6 - 256) Кбит/с
Электронные коммерческие услуги	Банковские сети S.W.I.F.T. Банкоматы, верификация кредитных карточек

Для выбора поставщика услуг вычислительных сетей нужно составить аналогичную таблицу, поместив в ней характеристики 3 - 4 поставщиков услуг вычислительных сетей. Эти характеристики являются исходными данными для выбора поставщика услуг глобальных вычислительных сетей по одному из известных методов решения задачи выбора, аналогично задаче выбора конфигурации локальной вычислительной сети.

6.4. Расчет экономической эффективности от внедрения вычислительной сети [5]

6.4.1. Источники экономической эффективности

По оценке зарубежных специалистов в области автоматизации управления, автоматизация работы служащих в условиях промышленных предприятий может сократить общие расходы на конторскую деятельность примерно на 25%. Однако, наиболее важной целью автоматизации работы служащих является повышение качества административных решений (качество вырабатываемой информации).

Источниками экономической эффективности, возникающей от применения ЭВМ в организационном управлении, являются:

• уменьшение затрат на обработку единицы информации;

• повышение точности расчетов;

• увеличение скорости выполнения вычислительных и печатных работ;

• возможность моделирования изменения некоторых переменных и анализ результатов;

• способность автоматически собирать, запоминать и накапливать разрозненные данные;

• систематическое ведение баз данных;

• уменьшение объемов хранимой информации и стоимости хранения данных;

• стандартизация ведения документов;

• существенное уменьшение времени поиска необходимых данных;

• улучшение доступа к архивам данных;

• возможность использования вычислительных сетей при обращении к базам данных

При анализе эффективности важно учитывать, что конечный эффект от применения ЭВМ связан не только с возмещением затрат на покупку, монтаж и эксплуатацию оборудования, а, в первую очередь, за счет дополнительного улучшения качества принимаемых решений.

Экономическая эффективность информационных процессов определяется соотношением затрат на технические средства и на заработную плату работников с результатами их деятельности. Известен ряд подходов к определению основных составляющих эффекта информационной деятельности. В основу этих понятий положены понятия информационной продукции (различные виды информации), информационного эффекта, величины предотвращения потерь, общественно необходимого уровня информированности и другие.

6.4.2. Расчет суммы затрат на разработку: внедрение и эксплуатацию вычислительной сети

Капитальные вложения при внедрении предлагаемой задачи или подсистемы рассчитываются в том случае, если внедрение задачи влечет за собой приобретение дополнительных технических средств. Таким образом, затраты на внедрение вычислительной сети должны рассчитываться по следующей формуле:

K = Као + Кпо + Кпл + Кмн +Кпп (1)

где

Као - стоимость аппаратного обеспечения ВС; Кпо - стоимость программного обеспечения ВС; Кпд - стоимость дополнительных площадей; Кмн - единовременные затраты на наладку, монтаж и пуск ВС; Кпп - предпроизводственные затраты (на научно- исследовательские, опытно- конструкторские работы подготовку и освоение производства).

Если новые технические средства не будут полностью загружены предлагаемой задачей или подсистемой, то капитальные затраты определяются с учетом коэффициента загрузки технических средств:

Кзад = К* r , (2)

где r - коэффициент загрузки технических средств предлагаемой задачей.

r = Тv / Тэфф.v , (3)

где

Тv - время решения задачи на v - м виде технических средств; Тэфф.v - годовой эффективный фонд времени работы технических средств v-го вида.

Затраты на постановку задач, решаемых с использованием ВС, их программирование и внедрение определяются на основании экспертных оценок. В качестве экспертов выступают специалисты, создающие и эксплуатирующие информационные системы.

Эти затраты носят единовременный характер и при расчете эффективности учитываются вместе с дополнительными капитальными затратами.

Использование вычислительной сети требует дополнительных расходов на ее эксплуатацию и обслуживание. Затраты на расходные материалы при использовании ПЭВМ и периферийного оборудования (приобретение бумаги и ленты для принтера, гибких магнитных дисков, картриджей для заправки принтера и т.д.) по сравнению с затратами на расходные материалы при решении задач вручную, как свидетельствуют экспертные данные, даже увеличиваются приблизительно на 5 %.

Эксплуатационные расходы на вычислительную сеть определяются по следующей формуле [5]:

Рэ = Рзп + Ротч + Р накл + Ра.о + Рэл + Р рм + Роб + Раб , (4)

где Рэ - эксплуатационные расходы на ВС; Рзп - расходы на суммарную заработную плату работников, обслуживающих ВС; Ротч - расходы по отчислению из заработной платы в фонды социальной защиты; Р накл - расходы по отчислениям из заработной платы на содержание АУП; Ра.о - амортизационные отчисления; Рэл - расходы на электроэнергию в год при использовании ВС; Ррм - затраты на расходные материалы; Роб - затраты на обучение пользователей использованию ВС; Раб - абонентская плата поставщику услуг ВС (для глобальной сети).

Рзп = (Ор * Кур + Ор * Кдз) * m , (5),

где m- количество работников;

Ротч = Рзп * Отч (6)

Рнакл = Рзп * Накл (7)

Ра.о = Цоб * а / 100 (8)

Рэл рассчитывается для каждого вида оборудования отдельно и затем полученные результаты суммируются:

Рэл = N * Fд * Цэн, (9)

где Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования

Fд = D* T , (10)

где D-количество рабочих дней в году; T - время работы оборудования в сутки;

Ррм = Цгд * n + Цп *m, (11)

где n и m - соответственно количество использованных расходных материалов.

Исходные данные для расчета затрат должны быть сведены в таблицу, пример которой приведен в таблице 9:

Таблица 9 Исходные данные для расчета затрат

N	Статья расхода	Сокращенное наименование
1	Оклад работника обслуживающего ВС	(Ор)
2	Региональный коэффициент	(Кур)
3	Коэффициент дополнительной зар. Платы	(Кдз)
4	Отчисления	(Отч)
5	Накладные расходы	(Накл)
6	Затраты на обучение персонала	Роб
7	Цена оборудования ВС и ПО	(Цоб)
8	Норма амортизации	(а)
9	Нормативный коэффициент эффективности	(Ен)
10	Стоимость гибкого диска	(Цгд)
11	Стоимость расходных материалов для принтера	(Цп)
12	Цена 1 Квт. Час электроэнергии	(Цэн)
13	Мощность ЭВМ	(Nэвм)
14	Мощность принтера	(Nпр)
15	Мощность UPS	(Nups)
16	Время работы ЭВМ в сутки M 10 ЭВМ 2 ЭВМ	(Tэвм)
17	Время работы принтера в сутки	(Tпр)
18	Время работы UPS в сутки	(Tups)

6.5. Выбор методики расчета экономической эффективности

Принимается решение об отрасли и условиях внедрения вычислительной сети. В зависимости от этого выбирается соответствующая методика.

Выбор базы для сравнения

Выбор базы зависит от того, какая задача ставится при расчете эффективности. Для этого анализируются в совокупности основные направления экономической эффективности информационных систем и схема их влияния на технико-экономические показатели. В данном курсовом проекте необходимо выполнить сравнение нескольких вариантов инженерных решений по расчетному коэффициенту эффективности капитальных вложений (Ер).

Ер = (Рэ1 - Рэ2) / К2 - К1; (12)

Рассматриваемые инженерные решения признаются эффективными при Ер>= Ен.

Для некоторых информационных систем изначально не преследуется цель сокращениярабочих мест, экономии средств, отводимых на трудовой процесс, а установка вычислительной сети проводитсяс целью повышения качества принимаемых решений, установки единого регламента проведения деловых процессов, повышения качества обслуживания клиентов, обеспечить коллективную работу служащих, работающих в территориально удаленных подразделениях, стремление превзойти конкурентов и так далее. В связи с этим вычисление показателей экономической эффективности не всегда представляется возможным,а эффект от установки вычислительной сети можно определить на качественном уровне. Практика показывает, что сети обеспечивают огромные преимущества предприятиям и организациям.