СЕТЬ СВЯЗИ Российский патент 2009 года по МПК H04J3/00 

Изобретение относится к системам и сетям связи, обладающим высокой своевременностью передачи сообщений.

Известна опорная сеть кольцевой структуры, позволяющая осуществлять передачу сообщений в интересах абонентов [1]. Недостатком данной сети связи является невысокая своевременность передачи сообщений.

Также известна сеть связи Сухопутных войск Франции "РИТА" [2]. Недостатком данной сети связи является недостаточная своевременность передачи сообщений и большое количество опорных узлов связи.

Наиболее близким по количеству сходных признаков и по выполняемым функциям является сеть связи [3]. Данная сеть связи выбрана в качестве прототипа.

Сеть связи, описанная в прототипе, содержит три осевых и n рокадных линий связи (фиг.1), в местах пересечения которых развернуты опорные узлы связи для обеспечения распределения и коммутации каналов и пакетов сообщений и дополнительные линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i-1)-й рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении третьей оси и (i-1)-й рокады, опорные узлы связи, развернутые на пересечении i-й рокады и 1-й оси с опорным узлом связи, развернутом на пересечении (i+2)-й рокады и 3-й оси и далее на всю глубину сети связи, а также линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i+2)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и (i-1)-й рокады, опорные узлы связи развернутые на пересечении первой оси и (i+3)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и i-й рокады и далее на всю глубину сети связи.

Недостатком сети связи - прототипа является недостаточная своевременность передачи сообщений и большое число опорных узлов связи.

Техническим результатом является разработка варианта сети связи, обладающего более высокой своевременностью передачи сообщений.

Технический результат достигается тем, что в сеть связи, содержащую три осевых и n рокадных линий связи, в местах пересечения которых развернуты опорные узлы связи для обеспечения распределения и коммутации каналов и пакетов сообщений и дополнительные линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i-1)-й рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении третьей оси и (i+1)-й рокады, опорные узлы связи, развернутые на пересечении i-й рокады и 1-й оси с опорным узлом связи, развернутом на пересечении (i+2)-й рокады и 3-й оси и далее на всю глубину сети связи, а также линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i+2)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и (i-1)-й рокады, опорные узлы связи развернутые на пересечении первой оси и (i+3)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и i-й рокады, введены: узлы доступа (i-1)-й рокады, линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады. При этом уменьшается количество точек коммутации при прохождении сообщения от одного оконечного устройства до другого.

Более высокая своевременность передачи сообщений в сети связи достигается за счет уменьшения дополнительных линий связи и опорных узлов связи и введения узлов доступа, что позволяет получить выигрыш в своевременности передачи сообщений.

Проведенный анализ позволил установить, что аналоги, тождественные признакам заявленного устройства, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна». Введенные отличительные признаки: - дополнительные линии связи и узлы доступа, описанные выше в них не встречаются. Следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию «изобретательский уровень».

«Промышленная применимость» заявленного устройства обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены узлы и линии связи, реализующие данное устройство.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - сеть связи - прототип;

фиг.2 - предлагаемая сеть связи;

фиг.3 - структурная схема узла доступа.

Сеть связи - прототип, показанная на фиг.1 описана в [3].

Сеть связи, показанная на фиг.2 содержит: узел доступа - 1, узел доступа - 2, узел доступа - 3, узел коммутации - 4, узел коммутации - 5, опорный узел связи - 6, оконечный пункт сети связи - 7, оконечный пункт сети связи - 8, линии связи, соединяющие узлы доступа с узлами коммутации - 9, линии связи, соединяющие узлы коммутации с опорным узлом связи - 10.

На чертеже обозначено:

1. Узел доступа.

2. Узел доступа.

3. Узел доступа.

4. Узел коммутации.

5. Узел коммутации.

6. Опорный узел связи.

7. Оконечный пункт сети связи.

8. Оконечный пункт сети связи.

9. Линии связи, соединяющие узлы доступа с узлами коммутации.

10. Линии связи, соединяющие узлы коммутации с опорным узлом связи.

Узел доступа, показанный на фиг.3 содержит: аналоговый телефонный аппарат - 11, цифровой телефонный аппарат - 12, абонентский интерфейс аналогового телефонного аппарата - 13, абонентский интерфейс цифрового телефонного аппарата - 14, мультиплексор - 15, радиорелейная станция - 16.

На чертеже обозначено:

11. Аналоговый телефонный аппарат.

12. Цифровой телефонный аппарат.

13. Абонентский интерфейс аналогового телефонного аппарата.

14. Абонентский интерфейс цифрового телефонного аппарата.

15. Мультиплексор.

16. Радиорелейная станция.

Принцип функционирования узла доступа описан в [4, 5].

Принцип функционирования предлагаемой сети связи состоит в процессе создания последовательного соединения каналов передачи или каналов связи на то время, которое требуется для транспортировки сигналов. Сущность коммутации каналов при передачи сообщений, применяемого в предлагаемой сети связи, заключается в следующем. В момент времени t₁ от оконечного пункта сети связи (ОПСС) отправителя сообщения на узел доступа 1 (фиг.2) поступает заявка на соединение с оконечным пунктом сети связи (ОПСС) получателя, подключенного к центру коммутации опорного узла связи 6. В течение времени установления соединения t_ус производится установление соединения на узле доступа 1, затем передается сигнал в центр коммутации опорного узла связи 4, где также устанавливается соединение. Процедура продолжается до тех пор, пока не будут произведены все соединения в центрах коммутации на опорных узлах связи, и тогда отправителю посылается сигнал готовности. Процесс передачи заканчивается после приема сообщения получателем оконечного пункта сети связи, подключенного к центру коммутации опорного узла связи 6 [1].

Оценку эффективности предлагаемой сети связи проведем на основе сравнения ее своевременности и своевременности сети связи - прототипа.

Большинство существующих методов анализа сетей связи основаны на представлении их структуры графом G=(N, М), где N - множество вершин (узлов) сети; М - множество дуг (ветвей) сети [6].

Расчет своевременности передачи сообщений в сети связи - прототипе и в предлагаемой сети связи произведен согласно методики, приведенной в [1].

Произведем расчет матрицы смежности для сети связи - прототипа. Порядковый номер элементов в строках и столбцах матрицы соответствует номеру опорного узла связи в сети связи. Элемент матрицы, равный единице предполагает прямую связь между соседними опорными узлами связи [7]. Если элемент матрицы равен нулю, то прямой связи между опорными узлами связи нет. Для сети связи, показанной на фиг.1 и содержащей восемнадцать опорных узлов связи, матрица смежности {М_C1} имеет следующий вид:

Расчет матрицы весов {М_B1} для сети связи - прототипа для требуемого времени проключения соединения на каждом из опорных узлов связи не более 0,250 секунд (t_прд≤0,250 с) [8] приведен ниже:

Перемножение матриц (1) и (2) является результирующей матрицей для расчета математического ожидания среднего времени доставки сообщений M{t_ср1}. Сумма всех элементов главной диагонали матрицы - след матрицы в данном случае и является математическим ожиданием среднего времени доставки сообщений [9].

Расчет следа матрицы - математического ожидания времени передачи сообщений в сети связи - прототипе M{t_ср1} приведен ниже.

Сумма элементов главной диагонали матрицы является средним временем передачи сообщений по сети связи - прототипу: M{t_ср3}=17 c.

Составим матрицу смежности для предлагаемой сети связи (фиг.2), содержащей шесть опорных узлов связи:

Расчет матрицы весов предлагаемого варианта для требуемого времени проключения соединения не более 0,250 секунд (t_прд≤0,250 с) [8] приведен ниже:

Перемножение матриц (4) и (5) является результирующей матрицей для расчета

М{t_cp2}. Сумма всех элементов главной диагонали матрицы - след матрицы в данном случае является математическим ожиданием среднего времени доставки сообщений.

Сравнивая математические ожидания среднего времени передачи сообщений в сети связи - прототипе и в предлагаемой сети связи получаем следующее выражения:

Оценка эффективности проведена путем сравнения математического ожидания среднего времени передачи сообщений в заявленной сети связи (фиг.2) с математическим ожиданием среднего времени передачи сообщений в сети связи - прототипе (фиг.1).

Эффективность применения предлагаемой сети связи относительно сети связи-прототипа вычисляется следующим образом

Таким образом введение в прототип новых отличительных признаков позволяет повысить своевременность передачи сообщений в предлагаемой сети связи по сравнению с сетью связи - прототипом на 23%.

Литература

1. В.Ломовицкий и др. "Основы построения систем и сетей передачи информации". - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 382 с.

2. Сводка по военно-техническим вопросам №9, 1985.

3. Изобретение "Сеть связи": патент RU 2108676 С1, 6 Н04J 3/00, 10.04.98 г.

4. Саитов И.А.. Миронов А.Е., Головачев В.Ю., Дворядкин В.В. Основы построения современных систем и сетей абонентского доступа: Пособие. - Орел: Академия ФСО России, 2005. - 129 с.

5. О.М.Денисьева, Д.Г.Мирошников Средства связи для последней мили. Издание 2. - М.: Экотрендз - НГУ Натеке, 2000. - 137 с.

6. Терентьев В.М., Паращук И.Б. Теоретические основы управления сетями многоканальной связи. - СПб.: ВАС, 1995. - 195 с.

7. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Часть 1. Методология, методы, модели. - СПб.: МО СССР, 1989. - 660 с.

8. Основные положения развития Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации, кн. - М., 2003. - 175 с.

9. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1977. - 831 с.

10. Ермишян А.Г. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях и соединениях. Часть 1. - СПб.: ВАС, 2005, - 740 с.

Изобретение относится к системам и сетям связи и может быть использовано при построении сетей связи, обладающих высокой своевременностью передачи сообщений. Техническим результатом является разработка варианта сети связи, обладающего более высокой своевременностью передачи сообщений. Для этого введены узлы доступа, развернутые на пересечении (i-1)-й рокады и 1-й, 2-й, 3-й оси, линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутом на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады в них не встречаются. 3 ил.

Сеть связи, содержащая три осевых и n рокадных линий связи, в местах пересечения которых развернуты опорные узлы связи для обеспечения распределения и коммутации каналов и пакетов сообщений и дополнительные линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i-1)-й рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении третьей оси и (i+1)-й рокады, опорные узлы связи, развернутые на пересечении i-й рокады и 1-й оси с опорным узлом связи, развернутом на пересечении (1+2)-й рокады и 3-й оси и далее на всю глубину сети связи, а также линии связи, соединяющие опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i+2)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и (i-1)-й рокады, опорные узлы связи, развернутые на пересечении первой оси и (i+3)-й рокады с опорными узлами связи, развернутыми на пересечении третьей оси и i-й рокады и далее на всю глубину сети связи, отличающаяся тем, что в нее введены: узлы доступа (i-1)-й рокады, линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 3-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 2-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 2-й оси и (i+1) рокады; линия связи, соединяющая узел доступа, развернутый на пересечении 1-й оси и (i-1) рокады с опорным узлом связи, развернутым на пересечении 1-й оси и (i+1) рокады.