ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ РАСПРЕДЕЛЕННОГО АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПОЛНЕНИЯ РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Особенности разработки распределенного аппаратно-программного комплекса для контроля исполнения

V ^ V

решении в области транспортной телематики

со см о см

о ш т

X

<

т О X X

Шагов Никита Сергеевич

аспирант, ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», Shagov.NS@rea.ru Мамедова Наталья Александровна

к.э.н., доц., ведущий научный сотрудник базовой кафедры цифровой экономики, ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», Mamedova.NA@rea.ru

Уринцов Аркадий Ильич

д.э.н., проф., заведующий базовой кафедрой цифровой экономики, ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», Urintsov.AI@rea.ru

В статье представлено решение по конфигурированию аппаратно-программного комплекса архитектуры сети транспортно-логистического центра. Предлагаемое решение учитывает специфику гибридной распределенной архитектуры и базируется на устройствах отечественного производства и устройствах, распространяемых по открытой лицензии. Для получения результата использованы методы проектирования и конфигурирования телематических систем, принципы построения вычислительных сетей на основе логического объединения узлов разного уровня. Архитектура сети представлена в рамках реализации облачно-туманно-гранично-пользовательской модели архитектуры, обеспечивающей выполнение логистических операций внутреннего контура транспортно-логистического центра. Верификация предлагаемого решения достигнута за счет представления математических параметров системы целевых функций. Практическая значимость результатов заключается в том, что предложен подход к созданию оптимальной схемы конфигурирования аппаратной и программной частей архитектуры сети, сборка всех слоев которой возможна из устройств и приложений, представленных на рынке в России. Ключевые слова: транспортная логистика, транспортная телематика, распределенные вычисления, архитектура сети, парадигма облачных, туманных и граничных вычислений, программно-аппаратный комплекс.

Работа выполнена при финансовой поддержке ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова»

Введение

Проектирование аппаратно-программного комплекса, несмотря на прикладной характер самой задачи, базируется на стандартных подходах и принципах, обеспечивающих жизнеспособность и функциональность архитектуры такого комплекса. В этом смысле любая архитектура сети, реализованная в системе транспортной телематики, не может игнорировать требования и ограничения для проектирования аппаратно-программного комплекса, заложенные теорией вычислительных систем и сетей [1]. Таким образом совокупность и топология параметров проектируемого аппаратно-программного комплекса становится константой, на основе которой архитектор сети формирует границы области допустимых решений.

Однако технологические условия проектирования являются основной, но не самой сложной частью решаемой проектной задачи. Принимая безусловно требования и ограничения, заложенные в фундамент архитектуры сети, разработчик архитектуры оказывается в пространстве вариантов, из которых он должен выбрать решение, оптимальное для проектируемого аппаратно-программного комплекса. Градус ответственности повышается с тем, что это решение определяет вектор дальнейшего развития всех уровней архитектуры сети, сборку и конфигурацию устройств и приложений, обеспечивающих работу ее узлов [2].

Уменьшить сложность проектной задачи можно путем выработки подхода к проектированию аппаратно-программного комплекса, фиксируя пошаговый алгоритм принятия решения в пространстве вариантов на основе приоритетных параметров. При этом сама идея выработки подхода не является новой, новизна проявляется в приоритизации параметров, функциональной и отраслевой привязке проектируемой архитектуры.

В проводимом исследовании отраслевой привязкой является область транспортной телематики - разрабатываемые решения должны быть принципиально интегрируемыми в информационную архитектуру транспортно-логистических систем. На этом основании целевым назначением архитектуры сети аппаратно-программного комплекса стало обеспечение логистических операций типового транспортно-логистического центра (ТЛЦ). Функциональная привязка проявилась в выборе модели распределенной архитектуры сети, дифференцированной по слоям - облачный, туманный, гранично-пользовательский. В качестве приоритетных параметров проектирования аппаратно-программного комплекса ТЛЦ были определены условия сборки узлов архитектуры за счет устройств и приложений отечественного производства, а за неимением таких - за счет распространяемых по открытой лицензии.

Таким образом, исследовательский запрос был сформулирован следующим образом - представить оптимальную схему архитектуры сети ТЛЦ, которая удовлетворяет ряду условий. Во-первых, соответствует принципам построения вычислительных сетей в пределах границ треугольника ограничений архитектуры сети - быстродействие, экономичность и надёж-

ность. Во-вторых, схема сборки архитектуры сети представляет собой конфигурацию устройств и приложений, комбинируемых по принципу текущей и перспективной доступности на рынке в России. Во-третьих, удовлетворяет потребностям внутреннего контура логистических операций ТЛЦ, но при этом учитывает возможности масштабирования, поскольку мощности инфраструктуры ТЛЦ в России различны.

Демонстрируемый комплексный подход к проектированию архитектуры сети ТЛЦ пошагово имитирует последовательность шагов мыследеятельности архитектора сети. Определив пространство вариантов решения задачи на проектирование, путем фиксации отраслевой и функциональной привязки, сделаем границы допустимых решений еще более явными за счет перечисленных условий выполнения исследовательского запроса. Конкретные же значения решение задачи сможет приобрести по итогам обобщения результатов анализа рынка устройств и приложений в России, предназначенных для конфигурирования архитектуры сети тЛц. Верифицировать конфигурацию и ее рекомендуемые параметры для усредненных значений инфраструктуры типового ТЛЦ планируется путем построения системы целевых функций, переменными для которых послужат параметры вычислительных кластеров, являющихся автономными распределенными подсистемами ТЛЦ в соответствии с облачно-туманно-гранично-пользовательской моделью архитектуры. То есть проектируемое решение априори будет исходить из того, что перспективной схемой архитектуры сети является та, что объединяет потенциал облачных, туманных и граничных вычислительных систем для автоматизации логистических операций в области транспортной телематики [3, 4].

Предлагаемое решение по проектированию аппаратно-программного комплекса архитектуры сети ТЛЦ может рассматриваться как рекомендация при разработке и реализации архитектурных решений как на этапе составления технического задания, так и на этапе конфигурации аппаратной и программной частей. Преимуществами предлагаемого решения является то, что оно учитывает текущее и перспективное состояние рынка ИТ-продукции в России и является масштабируемым за счет описания параметров узлов сети в формате спецификации к сборке аппаратной части устройств сети с указанием критических значений, определяющих конфигурацию сборки. Поскольку взаимодействующих устройств и датчиков в нижних слоях архитектуры может насчитываться от десятков тысяч до миллионов, в зависимости от масштабов инфраструктуры ТЛЦ и его отдельных подсистем, построение системы целевых функций является многокритериальной задачей, требующей отдельного самостоятельного исследования. Поэтому в данной работе решение оптимизационной задачи будет рассмотрено в рамках одного из вычислительных кластеров и лежит в области допустимых решений на пересечении множеств, удовлетворяющих ранее заданной системе целевых функций.

Постановка и методы решения исследовательской задачи

Исходя из сложной геополитической ситуации, лучшей практикой будет использование технических решений, предлагаемых российскими компаниями, а также решений, основанных на открытых архитектурах. На рынке серверного оборудования к текущему моменту распространены несколько вариантов - оборудование западных производителей, ввозимое посредством параллельного импорта, оборудование китайских компаний и оборудование, производимое в России.

Первая категория оборудования, хоть и обладает доказанной надёжностью и распространённостью, с недавнего времени лишилась в нашей стране технической поддержки, а не-

которые, как правило, программные, функциональные возможности такого оборудования, урезаны. Таким образом, первый вариант не имеет тех преимуществ, которыми теперь обладает вторая и третья категории оборудования.

Вторая категория оборудования, выпускаемая китайскими производителями, обладает необходимыми техническими характеристиками и предоставляет хорошую техническую поддержку, но обладает существенными недостатками - наиболее продвинутые из продуктов предназначены для внутреннего китайского рынка и не поставляются в Россию, также имеются большие трудности с арендой оборудования для тестовых конфигураций и переводом технических нюансов в документации.

Третья категория решений - оборудование российских производителей, - на текущий момент является оптимальным решением для проектирования архитектуры сети, поскольку, в отличие от вышеперечисленных вариантов, является доступным и технически реализуемым вариантом с полноценным функционалом и технической поддержкой. Из крупных российских производителей сетевого оборудования выделяются ELTEX и QTECH, чьи решения используются в сетевой инфраструктуре государственных органов, и это в целом можно расценивать как индикатор достаточной надёжности.

Как и на рынке сетевого оборудования, для рынка серверов ситуация является схожей. Продукция западных вендоров доступна только по маршруту параллельного импорта и, к тому же, обладает недостатками в виде урезанного функционала и отсутствием официального сервисного обслуживания и технической поддержки. Качественная продукция азиатских и российских производителей на текущий момент базируется, как правило, либо на параллельно импортируемых через третьи страны серверных процессорах Intel Xeon, либо на менее производительных решениях от китайских вендоров. Решения на базе отечественных процессоров «Байкал» и «Эльбрус» возможны, но имеют серьёзные ограничения, основанные на прекращении их производства фабрикой TSMC ввиду введённого санкционного режима при невозможности их производства в России из-за неосвоенного технологического процесса, а также на том, что текущие их запасы на российских складах сильно ограничены.

Кроме решений, предусматривающих покупку лицензии, начиная с начала текущего десятилетия, в России развиваются решения на основе стандарта открытых спецификаций формата Open Compute Project (OCP). В рамках стандарта возможно использование взаимозаменяемых компонентов из числа элементной базы, выпускаемых разными производителями, а также реализуется высокая плотность компоновки вычислительных блоков при упрощённом функционале. Это позволяет разместить больше вычислительных блоков на той же площади, что и в стандартном рэковом формате. При этом все блоки запитываются от общей шины, а в случае необходимости ремонта и наладки доступ к ним прост и не требует дополнительных инструментов. В комплексе эти факторы обеспечивают неприхотливость, энергоэффективность и снижают расходы для заказчиков на обслуживание серверной инфраструктуры предприятия и её возможное масштабирование. Наиболее крупными компаниями на российском рынке, занимающимися разработкой и внедрением решений по стандарту OCP и входящими в соответствующий консорциум, являются GAGAR>N (Гагар.Ин) и Delta Computers, а первым отечественным производителем специализированных стоек под эти решения - C3 Solutions.

Выявленные факторы, описывающие уровень доступности сетевого и серверного оборудования в общем контексте развития рынка ИТ-продукции в России, позволяют распространить сделанные выводы в отношении уровня оснащенности оборудованием проектируемых архитектур сетей для систем транспортной телематики. Ставя во главу угла приоритет использования в инфраструктуре ТЛЦ устройств и приложений

X X

о

го А с.

X

го m

о

м о

M

со

со сч о сч

0 ш СО

1

<

СО

0

1 I

отечественного производства или реализуемых по открытой лицензии, нельзя забывать также о том, что задача разработки оптимальной конфигурации архитектуры сети ТЛЦ находится в границах области допустимых технических решений. Разработчик при проектировании архитектуры учитывает соотношение заданных технических ограничений, выраженных в виде вершин треугольника базовых свойств архитектуры сети -быстродействие, экономичность, расширяемость (рисунок 1).

Основной характеристикой проектируемой архитектуры является надёжность, определяемая соотношением указанных свойств архитектуры сети, перечисленных выше. Необходимо исходить из того, что при постановке задачи проектирования архитектуры основные требования к ней формулирует заказчик, для которого в первую очередь важна надёжность готовой архитектуры, а в качестве ориентира им берётся одно или несколько свойств.

Быстродействие

Рисунок •

Треугольник ограничений архитектуры сети

Zc.x. ^ min / max

j j

j=i

Ограничения для задачи могут быть заданы уравнениями и неравенствами вида:

n _

Z ajxj - Ъ ' 1 = 1 k

j=l

ZaiJx. = bi, i = k +1, m

j J i ' '

j=i

Xj > 0, J = 1, p, p < n

Выражения в системе целевых функций отражают оптимальные конфигурации по каждой из координат треугольника ограничений. Таким образом, построение архитектуры сети ТЛЦ сводится к решению многокритериальной задачи [7, 8].

Параметрами решаемой в данный момент оптимизационной задачи будут являться:

• внутренние параметры вычислительных узлов - вы-I

п и коэффициент загруженности

Ь

объём оперативной па-

ь

w

числительная мощность

kload n г ■■ « Cdrv n

; объем накопителен

L

cL

L

При этом необходимо отметить, что характер указанных ограничений, представленных вершинами треугольника, не является разнонаправленным, а, наоборот, демонстрирует их взаимозависимость. Например, комплекс архитектурных решений, отличающийся крайней экономичностью, не будет являться ни расширяемым, ни быстродействующим, с высоким быстродействием - ни экономичным, ни эффективно расширяемым, а с большим запасом под расширение - ни экономичным, ни быстродействующим.

Универсальность инструмента, представленного треугольником ограничений на рисунке 1, позволяет использовать его для нахождения оптимального варианта проектирования архитектуры сети ТЛЦ в границах области допустимых решений [5]. Для того, чтобы зафиксировать решение в рамках замкнутой триангулярной системы координат относительно вершин треугольника, которое соответствует оптимальной схеме архитектуры сети ТЛЦ, необходимо решить задачу оптимизации, построив систему целевых функций [6].

Согласно теории линейного программирования, её задачей будет минимизация или максимизация линейной функции при линейных ограничениях. Имеем систему линейных уравнений и неравенств, задаваемых выражениями: anx + a12x2 +... + a x — h

1 11 1 2 2 1 n n 1

a^i x a^i x^ ... a^ x — b^

21 1 22 2 2 2

aml X1 + am 2 X2 + ••• + ümnXn = bm

x. >0

J

c, x + c2 x2 + ••• + c2 x ^ min / max

1 1 2 2 2 n

В этом случае целевая функция в качестве общей задачи линейного программирования задаётся как:

'RAM n tC ■ tC

мяти , входная mn и выходная outn пропуск-

ные способности узла;

• параметры каналов передачи данных - пропускная

tCKL

способность канала mn и коэффициент его загруженности

kKL load mn ;

РГа

• параметры вычислительных задач - приоритет 4 и

ttypea г ■■ Vtask a

тип задачи a, объём вычислительных данных 4 ,

общий объем данных задачи

cm

v

dataq , минимальный объем

cm

..г,,.,,,,, 'min drv q ... .......... min RAM q ,,

хранилища 4 , оперативных данных 4 и

w

min q

, которые требуются для

вычислительная мощность её решения;

• финансовые параметры - рыночная стоимость обору-

с,

дования

dev j

и усредненная стоимость его обслуживания

с

maint j .

• параметры расширяемости инфраструктуры - коэффициенты загрузки устройств и каналов связи, а также коэффи-

k = ПР■ free/

p.free /п циент свободных портов ' рми .

В связи с этим целевыми ориентирами, к которым должна стремиться архитектура транспортно-логистического центра, являются:

• максимизация соотношения «стоимость-производительность», или максимизация экономичности:

econ(t ) где

ec

dev w

+ ecdevc + ecchantc ^ maX (1)

ec

dev w

У C + y C

/ . wdev i / y w maint i г=1, от г=1, от

У Wi

- соотношение «стои-

мость/ производительность» вычислительных устройств

у С + У С

/ 1 dev i 1 ¿_t maint i

- соотношение «стои-

ec„

У тп(Цш , Кшг )

мость/ пропускная способность» каналов связи в составе вычислительных устройств

У С + У С

dev i ' /^^maint j

j=1, и j=1, и

- соотношение «стои-

ec

У c

7=1,«

мость/ пропускная способность» каналов связи между вычислительными устройствами

• максимизация расширяемости сетевой и вычислительной инфраструктуры

Ергае.с1еу (/) + ЕпаЛеу (^) + Еокап (() „ ______ (2)

expn(t) = ■ где

от + п + к

max,

У к

L

load i

Ecomp.dev (t)

- запас по расширяемости вы-

числительных устройств;

V kKL + V k

/ 1 load j ¿.U p. free

E (t\ = i=1,m_p_- запас по расширяе-

net.dev V /

m

мости сетевых устройств;

У kKL

/ i load l

E (t ) = l=1,k_- запас по расширяемости кана-

net.dev \ / j

лов связи;

• максимизация быстродействия инфраструктуры:

perf (t ) =

У

w,.

У t . + У t

/ i proc i / i

max

(3)

send j

где

t

i=1, m

j=1, n

taskq - время обработки вычислительных

proc i L 1 L

w,. ■ k,oadi

данных в узле;

t.

v

da/ g

- время пересылки данных за-

send j t(]KL fcKL

j mn load j mn

дачи по каналу связи.

В качестве модели для рассматриваемого решения задачи по построению оптимальной архитектуры была выбрана расширенная модель, основанная на базовой графовой модели облачно-туманно-гранично-пользовательской системы CFEU [9]. Выбор в пользу данной модели был сделан, поскольку она даёт максимально подробное представление о строении вычислительной сети организации, включая в себя все технически возможные представления устройств, находящихся в

слоях архитектуры. Дальнейшая логика реализации архитектурного решения ТЛЦ будет сфокусирована в пределах заданной совокупности параметров оптимизационной задачи.

Результаты построения иерархии принципов

Согласно концепции 4-слойной системы CFEU, устройства в разных слоях архитектуры должны быть распределены следующим образом. В пользовательском слое находятся сотрудники, являющиеся операторами устройств граничного уровня (персональных ЭВМ, складского и учётного оборудования), их радиочастотные пропуска, а также радиоэлектронные метки грузов внутренние или выносные датчики устройств граничного уровня. В граничном слое, в зависимости от отдела, размещаются персональные ЭВМ, мобильные устройства, сетевые устройства для создания проводной (коммутаторы) или беспроводной сети (WiFi-роутеры и контроллер бесшовной сети Wi-Fi), а также локальный сервер такого отдела совместно с локальным маршрутизатором, обеспечивающим связь с сервером в туманном слое архитектуры. Полученное распределение устройств представлено на рисунке 2.

I Уровень ! 1

Sw.D иаисзисз -

tagpggg —о

j Уровень 1

îl

Уровень

2

srv.L ¿-1 ; i Ctrl. 1 » Отдел ТЛЦ

dg I ! WlFl I (вычислительный

кластер)

Ê...

Aut. Load

□

Y

□

ГЩ

RFID,

□

lntp

Nib

RFt

jj j User

Уровень 1

Уровень 2

Уровень 3

Уровень 4

Уровень 1

Зй

Рисунок 2. Базовое представление кластера архитектуры типового ТЛЦ в модели СРБи

Приведённое выше базовое представление вычислительного кластера архитектуры изменяется в соответствии с задачами, сформулированными в техническом задании на проектирование от заказчика. Внешними ограничениями для наполнения базового представления выступают такие свойства архитектуры сети, как экономичность, быстродействие и расширяемость.

При наложении базового представления вычислительного кластера на специализацию каждого из отделов типового ТЛЦ получаем возможность детализации аппаратно-сетевого комплекса с учётом характера производимых операций - экспеди-

X X

о го А п.

X

го m

о

м о

К) со

СО CS

0

CS

01

о ш m

X

3

<

m О X X

ционных, финансовых, технических и т.д. Пример распределения оборудования в инфраструктуре сети ТЛЦ с разбивкой по слоям представлен в Таблице 1.

Таблица 1

Распределение устройств и персонала отделов на уровнях архи-

Слой Пользовательский Граничный Туманный

Клиентский Таможенно-логистический Экономический Персонал отдела, RFID пропуски ПК, роутеры, коммутаторы, локальный сервер Общий сервер отдела, магистральный коммутатор

Технический 1Т Персонал отдела, RFID пропуски ПК, ремонтное оборудование, роутеры, коммутаторы, локальный сервер Общий сервер отдела, магистральный коммутатор

Транспортный парк Персонал отдела, RFID пропуски, датчики телематики, RFID метки грузов ПК, сканеры RFID, транспортные средства, роутеры, коммутаторы, локальный сервер Общий сервер отдела, магистральный коммутатор

Терминалы Распредели- тель-ный пункт Склад Персонал отдела, RFID пропуски, датчики телематики, RFID датчики сканеров, RFID метки грузов Сканеры RFID, автоматический транспорт, ПК, роутеры, коммутаторы, локальный сервер Общий сервер отдела, магистральный коммутатор

Отдел безопасности Персонал отдела, RFID пропуски Камеры, пропускные сканеры RFID, пожарные датчики, роутеры, коммутаторы, локальный сервер Общий сервер отдела, магистральный коммутатор

Центр обработки данных

Облачный

Классы устройств Особенности Назначение, применение Количество Устройства

Управляемый коммутатор L2 1G Скорость передачи данных 1 Гбит/сек на канал, 1624 порта Для стационарных промышленных устройств, ПК и систем безопасности 1 шт. на каждые 16-24 ед. физических устройств + 1 шт. на каждые 1624 ед. устройств безопасности ELTEX MES2428, QTECH QSW-3470-28T

Точка доступа Wi-Fi 2.4G/ 5G Радиус зоны Для средств внутренней телематики 1 шт. на каждый сектор-квадрат (S=2R2) ELTEX WOP-30L,

устойчи- (погрузчики, площадью 1800 м2 QTECH

вого сиг- AGV-те- (склады, терми- QWO-

нала лежки, налы, распредели- 820E

(-60дБм) БПЛА) тельный центр);

на высокой (2,4G), 1 шт. на сектор-по-

скорости портативных лукруг S=пR2/2

до 30 м устройств и площадью 700 м2

(2.4G), до сканеров на каждые 50

15 м (5G) (5G) устройств

[10]

Контроллер Управле- Для созда- 1 шт. на все точки ELTEX

сети Wi-Fi ние не- ния бесшов- доступа отдела SoftWLC,

Mesh сколькими ного покры- (при необходимо- QTECH

(виртуаль- роутерами тия Wi-Fi в сти) QWC-VC

ный) Wi-Fi и со- больших по-

здание мещениях

ячеистой для

сети устройств

внутренней

телематики

Управляе- Скорость Для пере- 2 шт. на отдел - 1 ELTEX

мый комму- передачи дачи данных шт. для основного MES5324,

татор L2+/L3 данных 10 с сетевых трафика и 1 шт. QTECH

10G/40G Гбит/сек на устройств на для трафика от- QSW-

канал, 8-12 общие сер- дела безопасности 6910-26F

портов веры отде-

лов и на ком-

мутаторы L3

в туманном

слое

Управляе- Скорость Для пере- 1-2 шт. на предпри- ELTEX

мый комму- передачи дачи данных ятие MES5500-

татор L3 данных и маршрути- 32,

100 зации тра- QTECH

Гбит/сек на фика класте- QSW-

канал, ров в туман- 6900-56F

8 портов ном слое и

передачи их

к ЦОД

Далее приведем в таблице 2 пример логики расчёта необходимого и достаточного количества оборудования для базовой конфигурации сетевой архитектуры и покажем его для отделов, перечисленных в таблице 1. Источником данных конфигурации приведённого примера являются результаты решённой оптимизационной задачи. Исходя из приведённого ранее базового представления кластера, отсутствует необходимость учитывать ограничения архитектуры сети, поскольку параметры, конкретизирующие экономичность, быстродействие и расширяемость, задаются только в рамках технического задания.

Таблица 2

Расчёт необходимого и достаточного количества сетевого оборудования для реализации б

В таблице 3 приведены рекомендуемые конфигурации серверов и рабочих ПК, обеспечивающие надлежащую производительность информационных систем ТЛЦ, а также логика расчёта необходимого количества устройств. Параметры конфигурации ЭВМ были выбраны выше усреднённых параметров, рекомендованных производителями WMS и систем контроля [11-13], для получения запаса по вычислительной мощности, объёму оперативной памяти и накопителей данных.

Таблица 3

Классы устройств Конфигурация Назначение, применение Количество

Рабочий персональный компьютер Не ниже Intel Core i5-10400 (2.9/4.3 ГГц, 6 ядер/ 12 потоков, кэш L3 12 Мб), 16Гб DDR4, SSD 240 ГБ (системный), HDD 500 Гб (данные) ПК для выполнения рабочих задач и работы с ИС ТЛЦ 1 шт. на каждого сотрудника, задействованного в работе с ИС ТЛЦ, 1 шт. на каждые 2000 м2 технических помещений

Персональный компьютер -графическая станция Не ниже Intel Core i9-10900 (2.8/5.2 ГГц, 10 ядер/ 20 потоков, кэш L3 20 Мб), 64Гб DDR4, NVIDIA RTX A4000 и выше SSD 1 ТБ (системный), HDD 4 Тб (данные) ПК для 3D моделирования -картирования процессов складской логистики 1 шт. на склад, распределительный центр и все терминалы

Персональный компьютер -контроль точек доступа Wi-Fi

Сервер локального уровня (отдел)

Intel Core i7-10700 (2.9/4.7 ГГц, 8 ядер/ 16 потоков, кэш L3 12 Мб), 16Гб DDR4, SSD 240 ГБ (системный),

HDD 500 Гб (данные)

Сервер общего уровня

ПК для функционирования виртуального контроллера точек доступа

Под приложения GAGAR>IN V1: 2xIntel Xeon Gold 6230R (2.1/4.0 ГГц, 28 ядер/ 56 потоков, кэш L3 35.75 Мб), 512 ГБ DDR4, SSD 480 ГБ (системный) +

GAGAR>IN JBOF 16 x 2 ТБ U2.SSD

Под базы данных GAGAR>IN V1: 2xIntel Xeon Gold 6226R (2.9/3.9 ГГц, 16 ядер/ 32 потока, кэш L3 35.75 Мб), 256 ГБ DDR4, SSD 480 ГБ (системный) +

GAGAR>IN JBOD 36 х 18 ТБ 3.5" (заполнен наполовину)

Сервер для хранения и обработки оперативных данных и сервер работы с ИС ТЛЦ

2x GAGAR>IN V1: 2xIntel Xeon Gold 6226R (2.9/ 3.9ГГц, 16 ядер/ 32 потока, кэш L3 35.75 Мб), 1024 ГБ DDR4, SSD 1024 ГБ

(системный) +

GAGAR>IN JBOD 72 х 18 ТБ 3.5"

Сервер для хранения и обработки данных кластеров

1 шт. на каждый

виртуальный

контроллер

1 шт. на отдел

1 шт. на отдел

Представленная логика расчёта может быть использована при разработке технического задания на проектирование архитектуры сети для проекта ТЛЦ. Разработанная по такому заданию архитектура информационно-вычислительной сети предприятия будет иметь достаточно вычислительных ресурсов для создания обширной внутренней системы распределённых баз данных с многопользовательским доступом и возможностью работы кластеров в автономном режиме, и сетевых ресурсов - для её непрерывного поддержания в актуальном состоянии, тем самым отвечая требованиям, установленным заказчиком.

Заключение

Работа описывает процесс построения решения по конфигурированию аппаратно-программного комплекса архитектуры сети транспортно-логистического центра, в котором конкретный набор решений формируется на основе специфики гибридной распределенной архитектуры, а также совокупности и топологии параметров проектируемого аппаратно-программного комплекса. Поставлена исследовательская задача по представлению оптимальной схемы архитектуры сети ТЛЦ, которая соответствует принципам построения вычислительных сетей в пределах границ треугольника ограничений «быстродействие-экономичность-надёжность», в которой применяются решения из числа доступных и перспективно доступных на российском рынке, а итоговое решение удовлетворяет потребностям внутреннего контура логистических операций ТЛЦ и предусматривает возможности масштабирования.

Технической и программной основой архитектуры становятся устройства и приложения как отечественного производства, так и распространяемые по открытой лицензии, а функционал ТЛЦ строится на основе многослойной, облачно-туманно-гранично-пользовательской модели распределенной архитектуры сети.

Получено базовое представление вычислительного кластера архитектуры, которое в целях установления конкретного набора аппаратно-сетевых решений накладывается на специализацию каждого из отделов типового ТЛЦ, а также изменяется в соответствии с задачами и ограничениями из технического задания, полученного от заказчика.

Приведена логика расчёта необходимого и достаточного количества оборудования для базовой конфигурации сетевой архитектуры, а также заданы требования к аппаратно-программной части комплекса, сделан вывод о её применимости к составлению технического задания.

Литература

1. Теория автоматического управления: Проектирование и исследование системы управления динамическим объектом: Учебно-методическое пособие. - Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2021. -117 с.

2. Курганов В. М., Дорофеев А. Н., Настасяк О. Б. Модель архитектуры транспортно-логистического предприятия // Мир транспорта. 2019. Т. 17, № 2(81). С. 176-189. DOI 10.30932/1992-3252-2019-17-2-176-189.

3. Дорохин С. В., Азарова Н. А., Рудь В. А. Транспортная телематика как единое информационное пространство // Менеджер года: материалы международного научно-практического форума, Воронеж, 26 марта 2021 года. - Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2021. С. 33-38. DOI 10.34220/MY2021_33-38.

4. Игумнов А. О. Архитектура программного обеспечения распределенной системы мониторинга и управления транспортом // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2021. Т. 24, № 2. С. 64-68. DOI 10.21293/1818-0442-2021-24-2-64-68.

5. Лубенцова В. С. Математическое моделирование прикладных задач логистики: учебное пособие. - Самара: Самарский гос. технический ун-т, 2012. - 199 с.

6. Максимова Н.Н. Математическое моделирование. Учебно-методическое пособие / сост. Н.Н. Максимова. - Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2019. - 88 с.

7. Логунова И. В., Трощенко Д. В. Модель логистической системы предприятия в условиях цифровой экономики // Эко-номинфо. 2019. Т. 16, № 2-3. С. 81-86.

8. Тутов А. В., Тутова Н. В., Ворожцов А. С., Андреев И. А. Многокритериальная оптимизация размещения виртуальных машин по физическим серверам в облачных центрах обработки данных // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2021. Т. 15, № 1. С. 28-34. DOI 10.36724/2072-8735-2021-15-128-34.

9. Shagov N. S. Application of CFEU model for structural analysis of processes in information systems. XXXV International Plekhanov Readings: Collection of papers by graduate students and young scientists, Moscow, April 07-08, 2022, Moscow: Plekhanov Russian University of Economics, 2022, pp. 359-364.

10. Викулов А.С., Парамонов А.И. Анализ трафика в сети беспроводного доступа стандарта IEEE 802.11 // Труды учебных заведений связи. 2017. № 3(3). С. 21-27.

11. Расчет параметров серверного оборудования. Методическая поддержка для разработчиков и администраторов 1 С:Предприятия [Электронный ресурс] // Информационная система 1С:ИТС. URL:

X X

о го А с.

X

го m

о

м о

M

со

https://its.1c.ru/db/metod8dev/content/5810/hdoc (дата обращения: 20.05.2023)

12. Сервер GAGAR>N V1 [Электронный ресурс] // Серверы GAGAR>N. М., 2021-2023. URL: https://portal.gagarin.me/docs/pub/5e8c652288d96e8a8bdad8b23 d4b7aa9/default/?& (дата обращения: 20.05.2023)

13. Контроллер точек доступа QTECH QWC-VC. Техническое описание [Электронный ресурс] // QTECH - российский разработчик и производитель сетевого, телекоммуникационного и IT-оборудования. М., 2006-2023. URL: https://files.qtech.ru/upload/wireless/QWC-VC/QWC-VC_datasheet.pdf (дата обращения: 20.05.2023)

Features of the development of a distributed hardware and software complex for monitoring the execution of solutions in the field of transport telematics Shagov N.S., Mamedova N.A., Urintsov A.I.

Plekhanov Russian University of Economics

JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90

The article presents a solution for configuring the hardware-software complex of the network architecture of the transport and logistics center. The proposed solution takes into account the specifics of a hybrid distributed architecture and is based on domestically produced devices and devices distributed under an open license. To obtain the result, the methods of designing and configuring telematic systems, the principles of constructing computer networks based on the logical association of nodes of different levels were used. The network architecture is presented as part of the implementation of a cloud-fog-boundary-user architecture model that ensures the execution of logistics operations of the internal contour of the transport and logistics center. Verification of the proposed solution was achieved by presenting the mathematical parameters of the system of objective functions. The practical significance of the results lies in the fact that an approach is proposed to create an optimal scheme for configuring the hardware and software parts of the network architecture, the assembly of all layers of which is possible from devices and applications on the market in Russia.

Keywords: transport logistics, transport telematics, distributed computing, network architecture, cloud, fog and edge computing paradigm, software and hardware complex.

References

1. Theory of automatic control: Design and research of a control system for a dynamic

object: Educational and methodological manual. - Tomsk: National Research Tomsk Polytechnic University, 2021. - 117 p.

2. Kurganov V. M., Dorofeev A. N., Nastasyak O. B. Model of the architecture of a

transport and logistics enterprise. Mir transporta. 2019. V. 17, No. 2(81). pp. 176— 189. DOI 10.30932/1992-3252-2019-17-2-176-189.

3. Dorokhin S. V., Azarova N. A., Rud V. A. Transport telematics as a single

information space // Manager of the year: materials of the international scientific and practical forum, Voronezh, March 26, 2021. - Voronezh: Voronezh State Forest Engineering University named after V.I. G.F. Morozova, 2021, pp. 33-38. DOI 10.34220/MY2021_33-38.

4. Igumnov A. O. Software architecture of a distributed system for monitoring and

managing transport // Reports of the Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics. 2021, vol. 24, no. 2, pp. 64-68. DOI 10.21293/1818-04422021-24-2-64-68.

5. Lubentsova V. S. Mathematical modeling of applied problems of logistics: textbook.

- Samara: Samara State. technical university, 2012. - 199 p.

6. Maksimova N.N. Math modeling. Teaching aid / comp. N.N. Maksimov. -

Blagoveshchensk: Publishing House of the AmSU, 2019. - 88 p.

7. Logunova I. V., Troshchenko D. V. A model of the logistics system of an enterprise

in a digital economy // Ekonominfo. 2019. V. 16, No. 2-3. pp. 81-86.

8. Tutov A. V., Tutova N. V., Vorozhtsov A. S., Andreev I. A. Multi-criteria optimization

of virtual machine placement by physical servers in cloud data centers // T-Comm: Telecommunications and transport. 2021. V. 15, No. 1. S. 28-34. DOI 10.36724/2072-8735-2021-15-1-28-34.

9. Shagov N. S. Application of CFEU model for structural analysis of processes in

information systems. XXXV International Plekhanov Readings: Collection of papers by graduate students and young scientists, Moscow, April 07-08, 2022, Moscow: Plekhanov Russian University of Economics, 2022, pp. 359-364.

10. Vikulov A.S., Paramonov A.I. Traffic analysis in the wireless access network of the

IEEE 802.11 standard // Proceedings of educational institutions of communication. 2017. No. 3(3). pp. 21-27.

11. Calculation of server hardware parameters. Methodological support for developers

and administrators of 1C: Enterprise [Electronic resource] // Information system 1C: ITS. URL: https://its.1c.ru/db/metod8dev/content/5810/hdoc (date of access: 05/20/2023)

12. Server GAGAR>N V1 [Electronic resource] // Servers GAGAR>N. M., 2021-2023.

URL:

https://portal.gagarin.me/docs/pub/5e8c652288d96e8a8bdad8b23d4b7aa9/def ault/?& (accessed 20.05.2023)

13. QTECH QWC-VC access point controller. Technical description [Electronic resource] // QTECH is a Russian developer and manufacturer of network, telecommunications and IT equipment. M., 2006-2023. URL: https://files.qtech.ru/upload/wireless/QWC-VC/QWC-VC_datasheet.pdf (accessed 05/20/2023)

fO СЧ

о

СЧ

о ш m

X

<

m О X X