Проектирование сетей связи – это процесс разработки системно-технических решений по их построению при краткосрочном, среднесрочном и перспективном развитии (планировании). Процесс проектирования является сложной научно-технической задачей, которая основывается на использовании результатов теории систем, графов, эффективности, массового обслуживания, математического программирования и предполагает решение комплекса взаимоувязанных задач [6–8, 28–33]:

• оценки эффективности функционирования действующих сетей связи и формулирование выводов о направлениях их развития;
• обоснования применяемых при развитии телекоммуникационных технологий;
• обоснования требований по обеспечению информационной безопасности (разработка политики информационной безопасности);
• оптимизации структуры перспективной сети связи при обеспечении требований устойчивости (надёжности, живучести);
• маршрутизации и распределения потоков в сети;
• разработки математических моделей процессов функционирования узлов коммутации и сетей связи, адекватных применяемым телекоммуникационным технологиям;
• оптимизации пропускной способности перспективной сети связи;
• анализа показателей качества функционирования перспективной сети связи, а также их технико-экономических показателей;
• обоснования способов управления доступом и передачей (табл. 2.1) и определение параметров управления;
• построения обеспечивающих систем (управления, обеспечения информационной безопасности, тактовой сетевой синхронизации, резервирования и др.).

Как показывает практика в виду сложности и большой размерности представленный комплекс задач проектирования, как правило, адаптирован к конкретным сетевым приложениям. Вместе с тем в этом процессе можно выделить общие принципы, инвариантные к проектированию сложных сетей связи различного назначения [6, 8, 28, 30–33]. Рассмотрим основные из них.

1. Принцип декомпозиции. Невозможность постановки и решения в рамках одной математической задачи всего комплекса задач проектирования обуславливает использование метода декомпозиции. При этом декомпозиция (при четком соблюдении условий разграничения) обеспечивает независимое проектирование:

• сети связи как совокупности подсистем информационного обмена, управления и обеспечивающих подсистем (синхронизации, резервирования и др.);
• структуры и параметров как сети связи в целом, так и отдельных её элементов (магистральной сети и сетей доступа или их отдельных зон (подсетей));
• различных этапов построения и развития сети связи.

В результате использование принципа декомпозиции позволяет перейти от решения задачи большой размерности к взаимосвязанной последовательности задач меньшей размерности, увязанных по входным и выходным данным.

2. Принцип итерационности. Наличие трудно формализуемых ограничений, приближенность некоторых исходных данных, многокритериальный характер задачи проектирования обуславливает применение итерационных методов и алгоритмов. Это позволяет объединить математические методы и алгоритмы оптимизации с опытом и интуицией проектировщиков для контролируемого на всех этапах решения задачи проектирования.

3. Принцип системности. Средством решения общей задачи проектирования является разработка комплекса математических моделей, методик и программ. При этом качество проектирования может быть достигнуто только на основе применения системного подхода, при объединении отдельных моделей и методик в единую многоуровневую иерархическую систему проектирования.

4. Принцип экономичности. В качестве критерия при проектировании сетей связи, как правило, выбирают технико-эксплуатационные затраты, включающие стоимость аренды каналов передачи и приведенную стоимость вновь устанавливаемого оборудования при ограничениях на показатели качества функционирования.

5. Принцип развития. Большая размерность сетей связи обуславливает их проектирование как развивающихся систем. Это предполагает:

• определение этапов развития сети связи, как оптимальную по некоторому критерию траекторию движения (развития) из начального состояния в конечное, а также синтез структуры сети связи на каждом этапе;
• применение набора математических моделей различной сложности, а также проведение проектирования при изменяющихся исходных данных.

В соответствии с общими целями, задачами и принципами проектирования последовательно рассмотрим вопросы:

• аналитического описания сетей связи с позиции теории систем и графов;
• качества телекоммуникационных услуг;
• многокритериального проектирования МСС.