Способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений Российский патент 2022 года по МПК H04L12/64 

Изобретение относится к области сетевых информационных технологий и может быть использовано для многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений.

Во многих существующих сетях связи передачу сообщений осуществляют небольшими блоками, или пакетами, которые передают одновременно, каждый по своему маршруту передачи, что существенно сокращает время доставки сообщения.

Одномерным маршрутом передачи называют совокупность последовательно соединенных каналов связи в соединении точка-точка между узлом связи, являющимся источником сообщений, и узлом связи - получателем сообщений. Множество параллельно соединенных одномерных маршрутов передачи, по которым передают пакеты, называют многомерным маршрутом передачи.

Значительное количество одновременно работающих систем связи требует решения проблем многомерной динамической маршрутизации в сети связи, при этом создаваемые технические решения должны соответствовать возрастающим требованиям практики.

Известен способ адаптивной маршрутизации в сети связи с многомерными маршрутами передачи сообщений (RU 2431945, опубл. 2011.10.20), в соответствии с которым в каждом из узлов связи осуществляют контроль качества каналов связи, входящих в узел связи. Результаты контроля качества каналов связи передают на узлы сети связи и, в зависимости от качества каналов связи, оценивают их пропускную способность, а затем, исходя из пропускной способности каналов связи, определяют пропускную способность одномерных маршрутов, в которые входят эти каналы связи. Далее формируют многомерный маршрут передачи сообщения, причем вначале в многомерный маршрут включают одномерные маршруты передачи с наибольшей пропускной способностью, затем - одномерные маршруты передачи с меньшей, но близкой по величине пропускной способностью и продолжают процесс до тех пор, пока пропускная способность многомерного маршрута передачи не обеспечит передачу сообщения в заданное время, а затем уже передают сообщение, используя этот подготовленный многомерный маршрут передачи. Недостаток известного способа заключается в недостаточно высокой производительности сети связи из-за того, что при формировании многомерного маршрута не учитывается взаимное влияние каналов сети связи, связанное с воздействием внутрисистемных помех, а также из-за необходимости передавать на узлы сети связи большой объем служебной информации, касающийся качества каналов связи.

Известен способ динамической маршрутизации в сети связи с многомерными маршрутами и ППС - пакетной передачей сообщений (RU 2457628, опубл. 2012.07.27), заключающийся в том, что в узлах связи осуществляют контроль качества входящих каналов связи. Результаты контроля передают на другие узлы связи и формируют одномерные маршруты передачи сообщений с учетом качества каналов связи. Далее из одномерных маршрутов формируют многомерный маршрут, включая в него сначала одномерные маршруты передачи с каналами связи наилучшего качества, затем - одномерные маршруты передачи с менее высоким, но близким качеством каналов связи, и продолжают формирование до тех пор, пока качество многомерного маршрута передачи сообщения не обеспечит передачу всего сообщения. Затем оценивают вероятность доведения сообщения до адресата по многомерному маршруту передачи, причем в том случае, если величина этой вероятности оказывается менее заданного значения, перераспределяют пакеты по одномерным маршрутам передачи и далее передают сообщение по многомерному маршруту. Недостаток известного способа заключается в низкой производительности сети связи из-за того, что формирование многомерных маршрутов проводится без учета взаимного влияния каналов связи и без учета вероятности доставки пакетов по одномерным маршрутам.

Известен также способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС (RU 2526755, опубл. 2014.08.27), согласно которому по результатам контроля качества каналов связи, входящих в узлы связи, вычисляют целевые функции каналов связи, в которых учитывается вероятность доставки сообщения и время его доведения до получателя, затем на основании упомянутых целевых функций каналов связи формируют одномерные маршруты передачи, объединяют их в многомерный маршрут, вычисляют их целевые функции и выполняют оптимизацию последних при их формировании, выбирая сначала одномерный маршрут передачи с наибольшим значением целевой функцией, затем одномерный маршрут передачи с меньшим, но близким по величине значением целевой функции, и повторяют операцию до тех пор, пока многомерный маршрут передачи не обеспечит передачу всех пакетов сообщения в заданное время и с заданной вероятностью, при этом значения целевых функций входящих в узлы связи каналов связи передают на смежные узлы связи, которые, в свою очередь, передают их далее на другие, смежные с ними, узлы связи, исключая те, от которых они были получены. Недостаток известного способа заключается в невысокой производительности сети связи, что обусловлено тем, что формирование многомерного маршрута проводят без учета взаимного влияния входящих в него каналов связи.

В качестве наиболее близкого к предлагаемому выбран способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС, описанный в патенте RU 2608678, опубл. 2017.01.23, согласно которому в узлах связи осуществляют контроль качества входящих в них каналов связи, при этом качество каналов связи определяют по результатам приема пакетов следующим образом. При приеме пакета сообщения узел связи, являющийся получателем пакета, вычисляет контрольную сумму пакета, при этом в случае совпадения вычисленной и реально принятой сумм с вероятностью, близкой к 1, оценивают качество приема как высокое, результаты контроля передают на другие узлы связи, где в соответствии с полученными данными корректируют скорости передачи информации в каналах связи с учетом их взаимного влияния, формируют одномерные маршруты передачи, а из них - многомерные маршруты, моделируя в обоих случаях все возможные варианты, по результатам проделанной коррекции определяют целевые функции указанных многомерных маршрутов, осуществляют выбор оптимальных многомерных маршрутов и устанавливают кратность их использования по критерию минимизации времени доставки.

Однако из-за того, что формирование многомерных маршрутов в известном способе проводится без полного учета всех факторов взаимного влияния сигналов каналов связи, а управление одной только скоростью передачи информации не позволяет организовать эффективную работу сети связи, производительность известного способа является недостаточно высокой.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного способа многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений, предусматривающего формирование многомерных маршрутов с учетом всех факторов взаимного влияния каналов связи.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении производительности сети связи с ППС за счет расширения спектра и оптимизации методов управления многомерной динамической маршрутизацией, с обеспечением возможности выбора кратности их использования.

Указанный технический результат достигают способом многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений, согласно которому в узлах связи осуществляют контроль качества входящих в них каналов связи, результаты этого контроля передают на другие доступные узлы связи, формируют одномерные маршруты передачи, которые объединяют в многомерные маршруты передачи, и определяют целевые функции многомерных маршрутов передачи, в котором, в отличие от известного, для осуществления управления многомерной динамической маршрутизацией в сети связи с ППС по результатам контроля качества каналов связи выбирают методы разделения смежных каналов связи между узлами связи для каждого канала связи в каждом узле связи и в каждом маршруте, при этом выполняют оценку эффективности используемых методов разделения каналов, включая их комбинации, по результатам проверки соответствия характеристик канала пакетной передачи сообщений и параметров пакета передачи, таких как вероятность ошибки, отношение сигнал/помеха, база сигнала, скорость передачи, время реакции системы, затраты связного ресурса, требованиям, предъявляемым к пакетной передаче сообщений, уточняют целевые функции многомерного динамического распределения маршрутов в сети связи, а также кратность их использования и осуществляют выбор оптимальных многомерных динамических трасс связи, при этом в том случае, когда по результатам контроля качества каналов связи параметры связи не соответствуют целевой функции для маршрута или для суммарного трафика сети, проводят корректировку и последующее согласование, методов разделения каналов.

В предпочтительном варианте осуществления способа используют методы разделения каналов связи между узлами связи, которые включают технологии, предусматривающие использование различных физических полей, сред распространения сигналов и способов временного, частотного, поляризационного, кодового разделения; а также разделения по мощности, по пространственному кодированию, по модуляции, по скорости передачи, по форме сигнала, по протоколам обмена, а также по кратности их использования в соответствии с целевой функцией многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС.

Алгоритм осуществления способа многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС схематично показан на чертеже, где выполняемые операции предлагаемого способа обозначены следующим образом:

1. контроль качества каналов сети связи, входящих в ее узлы;

2. передача результатов контроля качества каналов связи на другие доступные узлы связи:

3. формирование одномерных маршрутов передачи;

4. объединение одномерных маршрутов в многомерные маршруты передачи;

5. определение целевых функций многомерных маршрутов передачи;

6. формирование по результатам контроля качества каналов связи, входящих в узлы связи, комбинаций допустимых методов разделения сигналов-переносчиков пакетов по каналам связи, назначаемых для каждого узла в каждом канале связи, в каждом маршруте, включая их комбинированное использование и кратное применение. При этом методы разделения каналов между узлами связи включают технологии, предусматривающие использование различных физических полей, сред распространения сигналов и способов временного, частотного, поляризационного, кодового разделения; а также разделения по мощности, по пространственному кодированию, по модуляции, по скорости передачи, по форме сигнала, по протоколам обмена, а также по кратности их использования в соответствии с целевой функцией многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС;

7. уточнение целевой функции многомерного динамического распределения маршрутов в сети связи с ППС по результатам оценки сформированных комбинаций методов разделения каналов между узлами связи, которая устанавливает соответствие требованиям, предъявляемым к таким характеристикам и значениям параметров ППС, как вероятность ошибки, отношение сигнал/помеха, скорость передачи, временная задержка и затраты связного ресурса, их комбинации, а также кратность использования и выбор оптимальных многомерных динамических трасс связи;

8. управление многомерной динамической маршрутизацией в сети связи с ППС путем назначения и согласования для смежных каналов методов разделения каналов между узлами связи, комбинаций маршрутов и кратности их использования в случае их положительной оценки;

9. уточненный контроль качества связи при использовании расширенного спектра методов разделения сигналов каналов между узлами связи, сочетаний маршрутов и кратности их использования, а также после изменения целевой функции, характеристик и параметров каналов, входящих в узлы каналов сети связи.

Таким образом, предлагаемый способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС предусматривает, во-первых, осуществление в узлах связи контроля качества входящих в них каналов связи, во-вторых, передачу полученных результатов на другие доступные узлы связи, в-третьих, формирование одномерных маршрутов передачи сообщений, которые объединяют в многомерные маршруты передачи.

Далее по результатам оценки качества каналов связи, входящих в узлы связи, формируют набор допустимых методов разделения сигналов-переносчиков пакетов по каналам связи, предназначенных для каждого канала связи, в каждом узле и каждом маршруте, а также определяют их комбинацию при совместном использовании. Методы разделения смежных каналов между узлами связи включают использование различных физических полей, сред распространения сигналов и временного, частотного, поляризационного, кодового, по мощности, по пространственному кодированию, по модуляции, кодированию сигнала, по скорости передачи, по форме сигнала, по протоколам обмена и их комплексирования, а также по кратности их использования в соответствии с целевой функцией многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС.

Выполняют оценку назначенных методов разделения каналов между узлами связи и их комбинаций, при этом критерием правильного выбора упомянутых методов разделения каналов служит соответствие характеристик канала пакетной передачи и параметров передачи по данному каналу, полученных по результатам контроля качества каналов связи, требованиям, предъявляемым к характеристикам канала пакетной передачи сообщений и к значениям таких параметров передачи по данному каналу, как вероятность ошибки, отношение сигнал/помеха, скорость передачи, затраты связного ресурса и их комбинации, а также к кратности их использования и выбору оптимальных многомерных динамических трасс связи.

Затем по результатам оценки уточняют целевую функцию многомерного динамического распределения маршрутов в сети связи с ППС. При этом управление многомерной динамической маршрутизацией в сети связи с ППС определяется назначением и согласованием для смежных каналов методов разделения каналов между узлами связи, комбинациями маршрутов и кратности их использования. Контроль качества каналов сети связи, входящих в узлы связи, осуществляют с учетом расширенного спектра методов разделения сигналов каналов сети связи, сочетаний маршрутов и кратности их использования, а также принимая во внимание изменения целевой функции, характеристик и параметров каналов сети связи.

Если вероятность доставки пакетов по каналу связи удовлетворяет требуемым параметрам и методы разделения каналов выбраны правильно, коррекция выбранных методов и/или целевой функции многомерного динамического распределения маршрутов в сети не производится. В противном случае, когда параметры связи не соответствуют целевой функции для маршрута или суммарного трафика сети, принимают решение о необходимости изменения методов управления параметрами многомерной динамической маршрутизации в сети связи с ППС в интересах как отдельных маршрутов, так и всего суммарного трафика сети; и проводят корректировку и согласование параметров методов разделения каналов связи по результатам контроля их качества.

Изобретение относится к области сетевых информационных технологий. Технический результат - повышение производительности сети связи с пакетной передачей сообщений за счет расширения спектра и оптимизации методов. Для этого, в частности, в узлах связи осуществляют контроль качества входящих в них каналов связи, результаты этого контроля передают на другие доступные узлы связи, формируют одномерные маршруты передачи, которые объединяют в многомерные маршруты передачи, и определяют целевые функции многомерных маршрутов передачи, при этом для осуществления управления многомерной динамической маршрутизацией назначают методы разделения смежных каналов связи между узлами связи, предусматривающие использование различных физических полей, сред распространения сигналов и способов временного, частотного, поляризационного, кодового разделения; а также разделение по мощности, по пространственному кодированию, по модуляции, по скорости передачи, по форме сигнала, по протоколам обмена, для каждого канала связи в каждом узле связи и в каждом маршруте. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений, согласно которому в узлах связи осуществляют контроль качества входящих в них каналов связи, результаты этого контроля передают на другие доступные узлы связи, формируют одномерные маршруты передачи, которые объединяют в многомерные маршруты передачи, и определяют целевые функции многомерных маршрутов передачи, отличающийся тем, что для осуществления управления многомерной динамической маршрутизацией в сети связи с пакетной передачей сообщений назначают методы разделения смежных каналов связи между узлами связи для каждого канала связи в каждом узле связи и в каждом маршруте, выполняют оценку эффективности выбранных методов разделения каналов, включая их комбинации, путем проверки соответствия характеристик канала пакетной передачи сообщений и параметров передачи по данному каналу, полученных по результатам вышеупомянутого контроля, требованиям, предъявляемым к пакетной передаче сообщений и ее параметрам, таким как вероятность ошибки, отношение сигнал/помеха, база сигнала, скорость передачи, время реакции системы, затраты связного ресурса, уточняют целевые функции многомерного динамического распределения маршрутов в сети связи, а также кратность их использования и выбор оптимальных многомерных динамических трасс связи, при этом в случае несоответствия параметров связи целевой функции для маршрута или для суммарного трафика сети по результатам контроля качества каналов связи проводят корректировку и согласование методов разделения каналов.

2. Способ многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений по п. 1, отличающийся тем, что при его осуществлении используют методы разделения каналов связи между узлами связи, которые включают технологии, предусматривающие использование различных физических полей, сред распространения сигналов и способов временного, частотного, поляризационного, кодового разделения, а также разделения по мощности, по пространственному кодированию, по модуляции, по скорости передачи, по форме сигнала, по протоколам обмена, а также по кратности их использования в соответствии с целевой функцией многомерной динамической маршрутизации в сети связи с пакетной передачей сообщений.