СПОСОБ ОЦЕНКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УЗЛА ТЕЛЕКОММУНКАЦИОННОЙ СЕТИ Российский патент 2014 года по МПК H04L29/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для оценки информационных возможностей телекоммуникационных сетей (ТКС) связи, в частности для оценки информационных возможностей узла ТКС.

Узлы ТКС являются основными элементами сетей связи [1]. Оценка информационных возможностей узлов ТКС является основой проектирования новых и совершенствования действующих узлов систем связи, узлов коммутации, автоматизированных систем управления. В ходе оценки выбирают параметры, наиболее полно характеризующие ТКС.

Известен [1] способ оценки информационных возможностей узла ТКС, заключающийся в определении производительности узла ТКС за выбранный интервал времени. В ходе реализации способа определяют суммарную скорость выдачи сообщений пользователям-адресатам, подключенным к выходу узла ТКС. Процесс именуется производительностью узла ТКС.

Недостатком известного способа является то, что он не раскрывает всех возможностей узла ТКС, а определяет только скорость выдачи узлом определенного количества информации. Он не учитывает динамические свойства узла ТКС, характеризуемые задержкой при передаче информации внутри него, а также не отражает статические свойства - хранение информации на интервале рассмотрения процесса.

Известен способ оценки информационных возможностей узла ТКС, описанный в [2; 8, с.182].

В ходе реализации способа определяют производительность узла ТКС и мощность в соответствии с выражением P=G/T, где G - производительность узла ТКС, T_∂ - среднее время доставки. Мощность является максимальной в точке на характеристике T_∂=f(G), в которой прямая линия из начала координат становится касательной к характеристике (8, с.182). Эта точка является рабочей точкой с оптимальной производительностью. В оптимальной рабочей точке сбалансированы производительность и задержка. При этом производительность составляет половину от максимальной производительности, а среднее время доставки в два раза больше минимально возможного. Это применимо к любой функции производительности.

Известный способ позволяет при проектировании выбрать параметры узла ТКС, наиболее приемлемые при обслуживании абонентов в порядке поступления сообщений.

Но при наличии разноприоритетных сообщений ведомственных структур, характерных, например, для системы связи МЧС России, порядок обслуживания нарушается, что приводит к задержке передачи сообщений второго порядка и предоставлению приоритета сообщениям первого порядка, часть сообщений при этом теряется. В такой ситуации оптимальную рабочую точку установить нереально, известный способ не позволяет оценить информационную возможность узла ТКС, в том числе его статическое и динамическое состояние.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является способ оценки информационных возможностей узла ТКС по патенту RU №2225074 [3] - прототип.

Известный способ заключается в определении производительности узла ТКС, в ходе которого измеряют количество находящейся в узле ТКС информации в заданном интервале времени в статическом и динамическом состоянии, после чего вычисляют кибернетическую мощность узла ТКС. Расчет кибернетической мощности осуществляют в соответствии с выражением KW=N·G|_T, где KW - кибернетическая мощность, N - число информационных сообщений, G - производительность узла ТКС, T - заданный временной интервал усреднения.

Способ характеризует возможности по движению информационных сообщений от момента поступления в узел ТКС до момента выдачи.

Однако известный способ допускает значительные ошибки при оценке узлов ТКС, обслуживающих пользователей в условиях разноприоритетного прохождения информационных сообщений. Действительно, каждое сообщение первого приоритетного порядка приводит к задержке прохождения сообщения второго порядка на величину времени ΔT. Кибернетическая мощность такого узла должна быть увеличена, что особенно заметно при большом числе сообщений первого порядка. Неправильная оценка кибернетической мощности может привести к значительным потерям информации.

Целью изобретения является повышение достоверности оценки возможностей узла ТКС при прохождении разноприоритетных информационных сообщений.

Поставленная цель достигается за счет того, что при использовании способа оценки информационных возможностей узла ТКС, заключающегося в определении производительности узла ТКС за выбранный интервал времени, в ходе которого измеряют количество находящейся в узле ТКС информации в заданном интервале времени в статическом и динамическом состоянии, после чего вычисляют кибернетическую мощность узла ТКС, определяют общее количество находящейся в узле ТКС информации в очереди приоритетов как сумму сообщений первого и второго порядка, а кибернетическую мощность узла ТКС находят в соответствии с выражением

$$K{W}_{п}=\frac{{(N_1+N_2)}^2}{N_2}\cdot G{|}_T$$ ,

где KW_П - кибернетическая мощность узла ТКС;

N₁ и N₂ - число сообщений соответственно первого и второго порядка приоритета;

G - производительность узла ТКС;

T - временной интервал усреднения.

Введение дифференциального подхода к оценке прохождения разноприоритетных сообщений позволяет определить кибернетическую мощность узла ТКС при различных соотношениях сообщений первого и второго порядка приоритета, за счет чего существенно увеличивается достоверность оценки информационных возможностей узла ТКС на отдельных информационных направлениях.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа оценки информационных возможностей из патентных источников не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 приведена функциональная схема узла ТКС, обеспечивающего прохождение разноприоритетных сообщений.

На фиг.2 - зависимость кибернетической мощности от соотношения количества сообщений первого и второго порядка приоритета.

Узел ТКС, обеспечивающий прохождение разноприоритетных сообщений, содержит последовательно соединенные модуль 1 ввода информации (МВИ 1), модуль 2 запоминающих устройств (МЗУ 2), модуль 3 передачи информации (МПИ 3), модуль 4 вывода информации (МВВИ 4) из узла ТКС, измеритель 5 кибернетической мощности (HKW 5) и модуль 6 управления (МУПР 6), причем второй выход МВИ 1 подключен к второму входу МПИ 3, второй выход которого соединен с вторым входом МЗУ 2, а третий выход МВИ 1 через блок 7 определения приоритета (БОП 7) подключен к второму входу МУПР 6, управляющий выход которого через управляющую шину соединен с входами управления МЗУ 2, МПИ 3, МВВИ 4 и БОП 7, при этом входной групповой канал МВИ 1 является входом, а выходной групповой канал МВВИ 4 - выходом узла ТКС.

Способ оценки информационных возможностей узла ТКС реализуется следующим образом.

При прохождении сообщений единого приоритета через узел ТКС (при обслуживании абонентов) в порядке их поступления [1, с.332-336, OПП] кибернетическая мощность узла с высокой степенью достоверности определяется выражением KW=N·G|_T для каждого заданного временного интервала усреднения T, который может рассматриваться как гарантируемое время передачи сообщений. В этом случае T будет определять максимально допустимое число сообщений N, которое может находиться в узле ТКС (объекте связи), а его параметры в полном объеме могут быть определены согласно [4, с.54-57].

Так как информация в узле ТКС одновременно находится в стационарном состоянии в МЗУ 2 и в динамическом состоянии в МПИ 3, то ее количество может быть охарактеризовано в интервале рассмотрения соответственно потенциальной и кинетической энергией.

Но если узел ТКС используется в системе связи с обслуживанием разноприоритетных сообщений, то порядок их прохождения по сравнению с ОПП резко изменяется, прежде всего за счет увеличения времени прохождения сообщений, последующих за каждым приоритетным. Ситуация еще более усложняется, когда сообщений первого приоритета становится N₁≥2 и когда они следуют с хаотической последовательностью. При оценке информационных возможностей такого узла ТКС приходится учитывать прежде всего соотношение сообщений в очереди приоритетов первого и второго порядка N₁/N₂, а расчет кибернетической мощности узла ТКС производить с учетом необходимой поправки:

$$K{W}_{п}=\left(1+\frac{N_1}{N_2}\right)(N_1+N_2)G{|}_T$$ .

Очевидно, что функционирование в режиме прохождения разноприоритетных сообщений потребует существенно большей кибернетической мощности узла ТКС, чем при его отсутствии и ОПП. Случайный характер поступления сообщений первого приоритета и роста их числа не дает возможности точной графической оценки зависимости KW_П=F(N₁/N₂), однако при условии усреднения в ходе моделирования работы узла ТКС такая зависимость может иллюстрироваться, например, фиг.2. При N₁=0 кибернетическая мощность KW_П минимальна и соответствует KW_П прототипа. Максимальная кибернетическая мощность KW_П будет соответствовать N₁/N₂=1. Дальнейшая оценка теряет смысл, так как сообщения первого приоритета потребуют формирования собственной очередности, а потери в части сообщений второго порядка резко возрастут.

Узел ТКС (фиг.1), обеспечивающий прохождение разноприоритетных сообщений, функционирует при оценке его информационных возможностей следующим образом.

Сообщения через входной групповой канал поступают на МВИ 1 и далее через МЗУ 2 - на 1-й вход МПИ 3. С третьего выхода МВИ 1 сообщения подаются на информационный вход БОП 7, который определяет очереди приоритетов первого и второго порядка и через МПУР 6 подает команду на МЗУ 2 и МПИ 3 по прохождению прежде всего сообщений первого порядка. Статическое и динамическое состояние сообщений (циркуляция внутри узла ТКС) регулируется путем подачи сигнала с второго выхода МВИ 1 на второй вход МПИ 3 и сигнала обратной связи с второго выхода МПИ 3 на второй вход МЗУ 2. Процесс рекомбинации регулируется МУПР 6.

С выхода МПИ 3 сообщения подаются на информационный вход МВВИ 4, обеспечивающий вывод информации из узла ТКС абонентам-получателям. Одновременно МВВИ 4 количественно измеряет сообщения первого и второго порядка очередности и подает результаты на HKW 5, в котором информационные параметры с помощью программных средств оцениваются и определяются возможности узла ТКС. При необходимости периодического контроля или контроля по заданному закону сигнал с выхода HKW 5 подается на МУПР 6.

Дальнейший процесс функционирования узла ТКС обеспечивается программой управления МУПР 6.

Узел ТКС при его моделировании и функциональной проверке позволяет изменять параметры модулей 1-7 за счет введения дополнительных компьютерных средств, что дает возможность при проектировании избежать ошибок и одновременно получить оптимальное соотношение «эффективность-стоимость» [5, с.732].

В качестве БОП 7 может быть использовано, например, устройство по патенту RU №2287179 [6].

МУПР 6 и HKW 5 могут быть выполнены, например, на базе процессоров Texas Instruments TMS 320 С 6416/6713 и ПЛИС [7].

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно повысить достоверность оценки информационных возможностей узла ТКС, что создает предпосылки проектирования новых узлов ТКС и совершенствования действующих узлов с минимальными экономическими затратами. В ходе исследований проводилось моделирование узла ТКС в среде NetCracker Professional 4.0 и его информационная оценка в соответствии с [8], которая показала эффективность и достаточность технических решений.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Шварц М. Сети связи.: протоколы, моделирование и анализ (в 2-х ч., 4.1). М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1992.

2. L.Kleinrock. «Nomadik Computing - An Opportunity», Comp. Commun. Rev., Jan., 1995, vol.25, no.1, pp.36-40.

3. Способ оценки информационных возможностей системы связи. Патент RU №2225074, H04L 29/02, H04L 29/08, Н04Н 1/14, опубликован 27.02.2004.

4. Пасечников И.И. Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей. - М.: Машиностроение-1, 2004.

5. Куприянов А.И., Шустов Л.Н.. Радиоэлектронная борьба. Основы теории. - М.: Вузовская книга, 2011.

6. Устройство обслуживания разноприоритетных запросов абонентов вычислительной системы. Патент RU №2287179 C1, G08F 9/50, G08F 17/00, опубликован 10.11.2008.

7. Потехин Д.С., Тарасов И.Е. Разработка систем цифровой обработки сигналов на базе ПЛИС. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

8. Моделирование развития информационно-телекоммуникационных систем. Под редакцией проф. А.В.Бабкина. - СПб., Синтез Бук, 2009.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для оценки информационных возможностей телекоммуникационных сетей (ТКС) связи, в частности для оценки информационных возможностей узла ТКС. Технический результат изобретения - повышение достоверности оценки возможностей узла ТКС при прохождении разноприоритетных информационных сообщений. Для этого при определении производительности узла ТКС за выбранный интервал времени, в ходе которого измеряют количество находящейся в узле ТКС информации в статическом и динамическом состоянии, определяют общее количество находящейся в узле ТКС информации в очереди приоритетов как сумму сообщений первого и второго порядка, после чего находят кибернетическую мощность узла ТКС в соответствии с выражением , где KW_П - кибернетическая мощность узла ТКС; N₁ и N₂ - число сообщений соответственно первого и второго порядка приоритета; G - производительность узла телекоммуникационной сети; T - временной интервал усреднения. 2 ил.

Способ оценки информационных возможностей узла телекоммуникационной сети, заключающийся в определении производительности узла телекоммуникационной сети за выбранный интервал времени, в ходе которого измеряют общее количество находящейся в узле телекоммуникационной сети информации в заданном интервале времени в статическом и динамическом состоянии, после чего вычисляют кибернетическую мощность узла телекоммуникационной сети, отличающийся тем, что вышеуказанное общее количество находящейся в узле телекоммуникационной сети информации определяют с учетом очереди приоритетов как сумму сообщений первого и второго порядка, а кибернетическую мощность узла телекоммуникационной сети находят в соответствии с выражением $$K{W}_{п}=\frac{{(N_1+N_2)}^2}{N_2}\cdot G{|}_T$$ , где KW_П - кибернетическая мощность узла телекоммуникационной сети; N₁ и N₂ - число сообщений соответственно первого и второго порядка приоритета; G - производительность узла телекоммуникационной сети; T - временной интервал усреднения.