RU2294601C1 - Способ статистического мультиплексирования при передаче информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области мультисервисных сетей, обеспечивающих передачу графика различного вида: данных, видео, речи, в частности к сетям, использующим различные методы коммутации. Сущность способа статистического мультиплексирования при передаче информации между устройствами сетевого окончания и узлами коммутации состоит в том, что при передаче принимают и запоминают блоки данных каналов, сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной и/или блоки данных переменной длины, которые размещают в интервалах мультиплексирования с заголовком - идентификатором блоков данных и содержащим информацию для их последующей маршрутизации и/или коммутации, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме в устройствах сетевого окончания и на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных, принятые из канала связи, в соответствии с заданными направлениями передачи, при этом сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи и приоритетами для разного вида графика, отсортированные блоки данных в зависимости от наличия свободных интервалов мультиплексирования накапливают в буфере передачи и в буфере графика для формирования очереди для передачи блоков данных, блоки данных, накопленные в буфере трафика, анализируют, по результатам анализа накопленных блоков данных осуществляют вычисление и формирование интервалов мультиплексирования переменной длительности, группируют накопленные блоки данных в сформированные интервалы мультиплексирования переменной длительности и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, при этом интервалы мультиплексирования переменной длительности формируют таким образом, чтобы средняя длительность интервала мультиплексирования, называемая базовой длиной интервала мультиплексирования, сохранялась постоянной, причем длительность базового интервала мультиплексирования выбирают не менее времени передачи блока данных максимальной длительности. Технический результат состоит в повышении эффективности использования канальных ресурсов, уменьшении джиттера и отказе от жесткой синхронизации между узлами коммутации. 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области мультисервисных сетей, обеспечивающих передачу трафика различного вида: данных, речи, видео и т.д., в частности к сетям, использующим различные методы коммутации, такие как коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС), коммутация пакетов (КП), коммутация ячеек (КЯ).

Известны способы коммутации каналов цифровой передачи информации с временным разделением каналов (см. 1. В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. Компьютерные сети. Санкт-Петербург. Изд. Питер. 1999 г., с.164-171; 2. Internetworking Technologies Handbook, Third Edition. Cisco Systems. et. al. Cisco Press, Indianapolis, USA, 2000, с.66-67; 3. Uyless D. Black - Data Networks. Concepts, Theory and Practice. Prentice-Hall Inc. 1989, 736-737). В известных способах от конечных абонентов по N каналам передают с одинаковой скоростью (синхронно мультиплексированные) блоки данных, сгруппированные в циклы, причем скорость группированного в циклах потока, по меньшей мере в N раз выше скорости отдельных блоков потока информации, подвергающихся группированию, где N количество блоков данных, подлежащих группированию, при этом сгруппированным в циклах блокам данных выделяют определенные одинаковые временные интервалы, осуществляют коммутацию блоков данных цикла в соответствии с заданной таблицей коммутации и производят прием циклов со скоммутированными блоками данных в нем и распределение отдельных блоков данных соответствующим получателям.

В описанных выше способах коммутация каналов заключается в следующем. Коммутатор принимает уплотненный цикл от мультиплексора, который, в свою очередь, принимая информацию по N каналам от конечных абонентов, каждый из которых передает данные по абонентскому каналу со скоростью 64 кбит/с 1 байт каждые 125 мкс, осуществляет прием от каждого канала очередного байта данных, составляет из принятых байтов уплотненный цикл и передает уплотненный цикл на выходной канал со скоростью, равной N×64 кбит/с. Порядок байт в цикле соответствует номеру входного канала, от которого этот байт получен, а количество обслуживаемых мультиплексором абонентских каналов зависит от его быстродействия.

Демультиплексор выполняет обратную задачу - он разбирает байты цикла и распределяет их по своим нескольким выходным каналам.

Для выполнения коммутации байты извлекаются из буферной памяти не в порядке поступления, а в таком порядке, который соответствует поддерживаемым в сети соединениям абонентов, т.е. однажды выделенный номер временного интервала для определенного соединения остается в распоряжении этого соединения в течение всего времени его существования.

Сети, использующие принцип коммутации каналов, требуют синхронной работы всего оборудования, что и определило второе название этой техники - синхронный режим передач (STM). И для таких сетей характерен отказ в обслуживании при перегрузках. Однако основным недостатком такого принципа коммутации является плохое использование сетевых (канальных) ресурсов. Кроме того, в таких сетях сложно поддерживать широкий диапазон скоростей.

Известны способы передачи мультимедийной информации с коммутацией пакетов (см. 1. с.172-175; 2. с.67-68, 229-236; 3. с.449-451). При этом под пакетами понимаются части, на которые разбиваются в исходном узле передаваемые пользователем сети сообщения. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до мегабайт, а пакеты обычно имеют переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт (сеть Ethernet). Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывают адресную информацию, необходимую для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Такая передача с коммутацией пакетов называется асинхронным мультиплексированием. Пакеты транспортируются в сети как отдельные (часто независимые) информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации (адрес получателя в датаграммном режиме и метка в режиме виртуальных соединений) передают их друг другу, а в конечном узле - узлу назначения. Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него доходит очередь, он передается следующему коммутатору.

Такой способ передачи позволяет сглаживать пульсации трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым использовать их наиболее эффективным образом для повышения пропускной способности сети в целом, но плохо подходит для передачи трафика реального времени (речь, видео), т.к. задержки при передаче информации этим методом существенно больше, чем при коммутации каналов. При этом величина задержки при коммутации пакетов непостоянна и может изменяться в широких пределах, что не отвечает требованиям, предъявляемым к сети трафиком реального времени. Сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы), реализующие метод коммутации пакетов, существенно дороже аналогичных устройств, используемых при коммутации каналов. Поэтому метод коммутации пакетов используется в сетях передачи данных для передачи трафика, нечувствительного к задержкам.

Способ передачи мультимедийной информации с коммутацией ячеек (технология ATM) был разработан для устранения недостатков, присущих способам передачи с коммутацией пакетов и обеспечить возможность передачи трафика различного вида (см. 1. с.540-564; 2. с.399-423).

Сущность этого способа состоит в том, что для уменьшения задержек при коммутации пакетов осуществляют транспортирование информации короткими пакетами фиксированной длины (ячейками). При этом потоки ячеек от различных пользователей асинхронно мультиплексируются в едином цифровом тракте, а в качестве протокольной единицы принят пакет фиксированной длины, включающий заголовок (5 байт) и информационное поле (48 байт). В этом случае можно транспортировать по сети информацию любой службы независимо от скорости передачи и требований, предъявляемых к семантической и временной прозрачности сети и пульсаций трафика.

Один из таких способов коммутации, относящийся к передаче трафика одного класса, в частности речевого потока (см. патент РФ на изобретение №2153231, М. кл. Н 04 L 12/56, H 04 L 12/64, H 04 L 12/66, H 04 J 3/04, опубл. 20.07.2000 г.), описывает способ коммутации режима ATM и используется для коммутации речевых каналов. Он включает коммутацию данных каналов в данные речевого потока, сгруппированные в соответствии с местами назначения, посредством сортировки принимаемых данных каналов в соответствии с временными интервалами, соответствующими номерам модулей коммутации временных интервалов мест назначения, компоновки группы речевых данных, предназначенных для направления в одно и то же место назначения, в один и тот же ATM элемент данных (ячейку), маршрутизации скомпонованного ATM элемента данных, коммутации ATM элемента данных и выдачи коммутированного ATM элемента данных в соответствующее место назначения, декомпоновки коммутированного ATM элемента данных в данные речевого потока и сортировки временных интервалов декомпонованных данных речевого потока в соответствии с местами назначения, и выдачи каждых отсортированных по временным интервалам данных речевого потока на соответствующий интерфейс места назначения.

При этом компоновка элемента данных включает отображение данных временных интервалов, предназначенных для одного и того же места назначения, в полезную нагрузку ATM элемента данных, присоединение заголовка элемента данных и признака маршрутизации к полезной нагрузке элемента данных, копирование элемента данных и указание длины корректных данных в элементе данных, мультиплексирование ATM элемента данных и выдачу мультиплексированного ATM элемента данных.

Декомпоновка элемента данных включает демультиплексирование коммутированного ATM элемента данных и удаление заголовка элемента данных и признака маршрутизации из демультиплексированного ATM элемента данных, декомпоновку данных полезной нагрузки элемента данных в данные речевого потока, имеющие номер модуля коммутации временных интервалов места назначения, и выдачу данных речевого потока в каждую из субмагистралей.

Как видно из вышеприведенного описания, способ коммутации ячеек (технология ATM) требует достаточно больших накладных расходов для передачи информации при установленном соединении: 5 байт заголовка на 48 байт полезной информации; не осуществляется поддержка датаграммного режима - короткие сообщения передаются по сети ATM с очень большими накладными расходами, из-за сложности технологии ATM трудно осуществить ее интеграцию с другими существующими сетевыми технологиями, а также осуществлять адекватную настройку АТМ-сетей для поддержки необходимого качества передачи информации (поддержания QoS). Является также сложной и реализация данного способа АТМ-технологии.

Известен способ коммутации при передаче и приеме мультимедийной информации между устройствами сетевого окончания и промежуточными узлами коммутации (см. патент РФ №2236092, М. кл. H 04 L 12/56, опубл. 10.09.2004 г.), который является совместимым с существующими сетями передачи информации в широком диапазоне скоростей, обеспечивает возможность передачи коротких сообщений с малыми накладными расходами и необходимое качество обслуживания трафика разных классов (QoS) и их автоматический контроль, а также обеспечивает уменьшение вероятности локальных перегрузок и джиттера (вариации задержки передачи) за счет осуществления мультиплексирования в пределах ограниченного временного интервала и уменьшение накладных расходов путем минимизации длины заголовков.

Эти преимущества обеспечиваются в данном способе коммутации при передаче и приеме мультимедийной информации между устройствами сетевого окончания и промежуточными узлами коммутации, при котором при передаче от устройств сетевого окончания к промежуточному узлу коммутации принимают и запоминают блоки данных каналов, затем сортируют принимаемые блоки данных каналов в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной длины, предназначенные для передачи по одному и тому же направлению передачи, в поток данных, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных постоянной длины одного направления, и рассортировывают блоки данных постоянной длины в соответствии с заданными направлениями передачи, отличающемся тем, что в устройстве сетевого окончания и каждом узле коммутации группируют блоки данных постоянной длины для передачи по одному направлению с общим заголовком, размещаемым перед ними, располагая блоки данных постоянной длины с общим заголовком в циклах одинаковой длительности, а в оставшихся после размещения блоков данных постоянной длины временных интервалах цикла группируют блоки данных переменной длины с заголовками перед каждым блоком данных переменной длины для передачи по одному и тому же направлению передачи, предварительно осуществляя маршрутизацию блоков данных переменной длины, при этом если объем информации в цикле превышает его длительность, осуществляют отбор блоков данных, соответствующих определенным установленным соединениям, по классам обслуживания, в зависимости от требований по доставке блоков данных, предъявляемых к сети, при этом общий заголовок в каждом цикле содержит информацию о числе установленных соединений и о наличии или отсутствии блока данных определенного класса обслуживания в данном цикле, а заголовки перед каждым блоком данных переменной длины содержат информацию об адресе получателя или установленном соединении, группировку и разгруппировку принятых блоков данных в устройствах сетевого окончания и в узлах коммутации осуществляют в соответствии с заданной информацией о направлениях передачи различных блоков данных и требуемых классах обслуживания для их передачи, а рассортировку принимаемых потоков данных осуществляют путем выделения из циклов блоков данных постоянной длины и блоков данных переменной длины, принадлежащих каждому соединению каждого класса обслуживания.

Для поддержки низких скоростей передачи упомянутые циклы объединяют в сверхциклы с количеством циклов в них, определяемых минимально необходимой скоростью передачи.

Для получения скоростей передачи, кратных базовой скорости Vбаз., под которой понимают скорость передачи трафика базового соединения, для передачи которого используют один временной интервал в цикле, выбирают число временных интервалов р=kVбаз., где k - целое число, максимальное значение которого ограничено возможным числом временных интервалов в цикле.

При этом общий заголовок перед блоками данных постоянной длины может быть сформирован с постоянной или переменной длиной, определяемой максимально возможным числом устанавливаемых соединений на участке между смежными узлами коммутации.

Предлагается также формировать общий заголовок перед блоками данных постоянной длины из двух частей, называемых битовой маской и списком меток соответственно.

При этом каждым битом в битовой маске и каждой меткой в списке меток идентифицируют одно соединение в пределах цикла, и в зависимости от значения коэффициента пульсаций, под которым понимается отношение максимальной мгновенной скорости к ее среднему значению, весь трафик подразделяют на трафик первого и второго типов, причем, если коэффициент пульсаций, меньше длины метки, то идентифицируют наличие трафика первого типа, а если коэффициент пульсаций больше длины метки, то идентифицируют наличие трафика второго типа.

В известном способе предлагается три варианта передачи блоков данных различной длины, кратной размеру базового блока данных, где базовый блок данных - это блок данных, равный количеству байт в одном временном интервале цикла.

В первом варианте на этапе установления соединения осуществляют одновременное установление соединений на разных скоростях передачи, выбираемых путем умножения на базовую скорость или деления базовой скорости на целое число.

Во втором варианте на этапе установления соединения выбирают желаемый размер передаваемого блока данных переменной длины, кратный длине блоков данных постоянной длины (базовый блок данных).

В третьем варианте выбирают различную длину базового блока данных для соединений разных классов обслуживания.

Как видно из приведенной формулы изобретения известного способа, используемый в нем интервал мультиплексирования выбирается кратным некоторому интервалу фиксированной длительности, который в определенном смысле эквивалентен интервалу мультиплексирования (циклу) при способе коммутации каналов. Это не позволяет в полной мере адаптироваться к неравномерности объема информации, которую необходимо передать на выход узла коммутации, и, как следствие, приводит к недостаточно эффективному использованию канальных ресурсов и недостаточному снижению джиггера (вариации задержки) при передаче информации.

Кроме того, в описанном ранее способе используется жесткая синхронизация между узлами коммутации, что приводит к дополнительным высоким требованиям к оборудованию узлов коммутации.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности использования канальных ресурсов, уменьшение джиттера (вариации задержки) при передаче информации, для повышения качества обслуживания, а также отказ от жесткой синхронизации между узлами коммутации для упрощения оборудования при реализации способа.

Решение поставленной задачи обеспечивается в способе статистического мультиплексирования при передаче информации между устройствами сетевого окончания и узлами коммутации, при котором при передаче от устройств сетевого окончания к узлу коммутации или от одного узла коммутации к другому узлу коммутации принимают и запоминают блоки данных каналов, сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной и/или блоки данных переменной длины, которые размещают в интервалах мультиплексирования с заголовком - идентификатором блоков данных, содержащим информацию для их последующей маршрутизации и/или коммутации, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме в устройствах сетевого окончания и на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных, принятые из канала связи в соответствии с заданными направлениями передачи, отличающемся тем, что сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи и приоритетами для разного вида трафика, отсортированные блоки данных в зависимости от наличия свободных интервалов мультиплексирования накапливают в буфере передачи и в буфере трафика для формирования очереди для передачи блоков данных, блоки данных, накопленные в буфере трафика, анализируют, по результатам анализа накопленных блоков данных осуществляют вычисление и формирование интервалов мультиплексирования переменной длительности, группируют накопленные блоки данных в сформированные интервалы мультиплексирования переменной длительности и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, при этом интервалы мультиплексирования переменной длительности формируют таким образом, чтобы средняя длительность интервала мультиплексирования, называемая базовой длиной интервала мультиплексирования, сохранялась постоянной, причем длительность базового интервала мультиплексирования выбирают не менее времени передачи блока данных максимальной длительности.

При этом базовая длина интервала мультиплексирования на различных участках сети может быть различной и может быть определена по формуле; Тбаз. = Тмакс/К-Тком, где Тмакс - максимально допустимая задержка на участке сети; К - участок сети с наибольшим количеством узлов (наибольшей длины); Тком - задержка коммутации на узле сети.

При этом каждый принятый блок данных трафика, критичного к задержкам, размещают в соответствующем интервале мультиплексирования.

Для принятых блоков данных трафика, некритичного к задержкам, устанавливают очередь и размещают в свободные интервалы мультиплексирования, после размещения блоков данных трафика, критичного к задержкам.

Размер блоков данных может выбираться переменным из условия обеспечения максимальной эффективности использования канальных ресурсов.

Размер блоков данных может выбираться постоянным.

Для повышения эффективности мультиплексирования на участках сети с низкой скоростью передачи блок данных может разбиваться на блоки данных меньшего размера.

При этом в предлагаемом способе заголовки-идентификаторы могут располагаться перед соответствующими идентифицируемыми ими блоками данных.

Кроме того, заголовки-идентификаторы могут быть отделены от идентифицируемых блоков данных и располагаться в поле управления данного интервала мультиплексирования.

Поле управления может располагаться в начале интервала мультиплексирования.

Поле управления может быть переменной длины, определяемой числом установленных на данный момент времени соединений.

Поле управления может быть постоянной длины, определяемой максимально возможным числом установленных соединений.

В предлагаемом способе в качестве блоков данных внутри интервалов мультиплексирования могут быть использованы пакеты сетевых технологий, например, IP-пакеты, фреймы Ethernet и т.д.

При использовании в качестве блоков данный пакетов сетевых технологий начало интервала мультиплексирования может задаваться дополнительным пакетом, содержащим закодированный номер начального интервала мультиплексирования.

При использовании в качестве блоков данных пакетов сетевых технологий начало интервала мультиплексирования задают дополнительным полем-меткой в обычном пакете, которое содержит закодированный номер начального интервала мультиплексирования.

Возможность решения поставленной задачи в предлагаемом способе, имеющем вышеприведенные отличия, можно пояснить следующим образом.

Из сделанного выше анализа известных в настоящее время способов коммутации и сформулированной задачи, которую должно решать предлагаемое техническое решение, напрашивается вывод о целесообразности использования в мультисервисной сети технологии, сочетающей преимущества технологии коммутации каналов, обеспечивающей гарантированные задержки при передаче данных и соответственно довольно высокое качество обслуживания (QoS), и технологии коммутации пакетов, обеспечивающей хорошее использование канальных ресурсов.

С точки зрения минимизации задержек коммутации длительность интервала мультиплексирования следует выбирать минимальной.

С другой стороны для обеспечения эффективного статистического мультиплексирования необходимо, чтобы на интервале мультиплексирования размещалось как можно больше блоков данных, т.е. размер блоков данных должен быть небольшим. Но уменьшение размеров блоков данных приводит к увеличению накладных расходов, связанных с их идентификацией.

Существенное влияние на выбор указанных параметров оказывает также скорость в канале связи.

Наконец, при определении размера блока данных необходимо учитывать требования, налагаемые передаваемым трафиком. Так, передачи низкоскоростного трафика РВ (например, речи со сжатием) требует использования блоков данных небольшого размера, поскольку размер этих блоков оказывает существенное влияние на общую задержку.

Из этого следует необходимость выбора блоков данных переменной длины, определяемой из условия обеспечения максимальной эффективности использования канальных ресурсов.

Что касается длительности интервала мультиплексирования, то для различных видов трафика в зависимости от требований по допустимой задержке и ее вариации (джиттера), а также потерь при перегрузке можно использовать интервалы мультиплексирования различной длительности (в общем случае переменной). При этом указанные выше параметры можно связать с числом мест в очереди (емкостью буфера), выделенных для соответствующего соединения/потока, что позволит обеспечить гибкость в качестве предоставляемых услуг. Кроме того, выбор переменной длительности интервала мультиплексирования позволяет компенсировать кратковременные пульсации трафика.

В соответствии с выбором длительности интервала мультиплексирования и размера блоков данных переменными, естественно, что количество блоков данных, содержащихся в интервале мультиплексирования, может изменяться во времени, т.е. также быть переменным. Причем оптимальное количество блоков данных, которое размещается в текущем интервале мультиплексирования, представляется целесообразным выбирать исходя из соотношения между количеством единиц информации, которое можно разместить в текущем интервале мультиплексирования и количеством единиц информации, которые требуется передать.

При этом представляется целесообразным после сортировки поступающих на входы узла коммутации блоков данных дифференцировать их по различным признакам (например, по видам соединений, классам обслуживания, потокам и т.д.) и выделить отдельные очереди для блоков данных, имеющих общий признак. В частном случае, группа может состоять из одной очереди или вообще использоваться одна общая очередь.

В общем случае, может быть определено несколько интервалов мультиплексирования для различных групп очередей. Это позволит обеспечить вариации при выборе очередности передачи блоков данных различных трафиков, а, следовательно, повысить качество предоставляемых услуг.

Кроме того, при реализации предлагаемого способа заголовки-идентификаторы блоков данных могут быть отделены от идентифицируемых блоков данных и находиться в общем поле управления. Это дает дополнительную возможность четкого выделения блоков данных внутри интервала мультиплексирования без специальных разграничителей.

В частном случае общее поле управления может располагаться в начале интервала мультиплексирования, тогда еще перед началом приема блоков данных, которые содержатся внутри интервала мультиплексирования, узел коммутации уже обладает информацией о том, сколько и какие блоки данных содержатся внутри данного интервала мультиплексирования. Это позволит свести задержку коммутации к минимуму.

В общем случае заголовки могут размещаться и перед каждым блоком данных, как это принято при способе коммутации пакетов. Однако в этом случае увеличиваются задержки в узлах коммутации, т.к. прежде чем начать передачу блоков в очередном интервале мультиплексирования необходимо принять решение о том, какие блоки будут передаваться, а какие будут поставлены в очередь или отброшены, а это можно сделать только после приема всех блоков данных в соответствующих интервалах мультиплексирования на входных портах узлов коммутации.

Отделение заголовков-идентификаторов от блоков данных и размещение их в общем поле управления, располагаемом в начале интервала мультиплексирования, позволяет использовать поле управления переменной длины на разных участках сети в зависимости от скорости передачи в канале связи и от числа идентифицируемых соединений, что обеспечивает динамическое изменение его размера и, тем самым, повышает эффективность статистического (асинхронного) мультиплексирования.

Выбор длительности базового интервала мультиплексирования, определяемого исходя из приведенной формулы, важно при передаче трафика реального времени, и также влияет на эффективность статистического (асинхронного) мультиплексирования.

В Приложении даны пояснения предлагаемого способа и приведен анализ его эффективности.

Пример реализации предлагаемого способа коммутации при передаче мультимедийной информации поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен пример сети, в которой может быть реализован предлагаемый способ, на фиг.2 - пример структурной схемы устройства сетевого окончания, на фиг.3 - пример структурной схемы узла коммутации сети с входными и выходными портами, на фиг.4 - принцип осуществления предлагаемого способа, на фиг.5 - блок-схема одного из вариантов алгоритма определения количества блоков данных, размещаемых в текущем интервале мультиплексирования, на фиг.6 - поясняется, как интервал мультиплексирования может изменять свои размеры, положения начала и конца относительно базового интервала мультиплексирования, на фиг.7 - приведены зависимости: количества потерянных блоков данных Кср от величины нагрузки q (фиг.7а), вероятности потери блока данных для одного соединения Рпот от загрузки ρ=Nq/n при 0≤ρ≤1 (фиг.7b), зависимость вероятности потери блока данных для одного соединения Рпот от загрузки ρ в увеличенном масштабе (фиг.7с).

В соответствии с фиг.1 сеть содержит сетевые окончания 1 и 1' с терминальным оборудованием, связанные между собой через узлы 2 коммутации посредством каналов передачи данных.

В соответствии с фиг.2 в устройство 1 сетевого окончания входят блок 3 приема блоков данных, входная шина которого является входной шиной сетевого окончания 1, на которую поступают блоки данных от пользователя (блоки ПБД). Блок 3 приема блоков данных соединен первой выходной шиной с входной шиной блока 4 управления коммутацией, который, в свою очередь, первым выходом соединен с первым входом блока 3 приема блоков данных, а выходной шиной связан с входной шиной блока 5 хранения информации об установленных соединениях, выходной шиной связанного с первой входной шиной блока 6 коммутации блоков данных, первым выходом связанного со входом блока 5 хранения информации об установленных соединениях, вторая входная шина блока 6 коммутации блоков данных соединена со второй выходной шиной блока 3 приема блоков данных, второй вход которого подключен ко второму выходу блока 6 коммутации блоков данных. Выходной шиной блок 6 коммутации блоков данных связан с входной шиной буфера 7 передачи, выходная шина которого подключена к входной шине регистра 8 передачи, другой вход которого соединен с выходом блока 9 формирования интервала мультиплексирования (ИМ) и входом буфера 7 передачи, а выходная шина регистра 8 передачи является выходной шиной устройства 1 сетевого окончания. Вход синхронизации блока 9 формирования ИМ соединен с выходом входящего в устройство 1 сетевого окончания блока 10 синхронизации, связанного также со входами синхронизации блока 3 приема блоков данных, и блока 6 коммутации блоков данных.

В устройстве 1 сетевого окончания имеются, кроме того, буфер 11 трафика (очередь) и блок 12 вычисления длины ИМ. При этом буфер 11 трафика двунаправленной шиной связан с двунаправленной шиной блока 6 коммутации блоков данных, а входом соединен с третьим выходом блока 6 коммутации блоков данных. Выход буфера 11 трафика связан со входом блока 12 вычисления длины ИМ. Первый выход блока 12 вычисления длины ИМ связан со входом блока 6 коммутации блоков данных, а второй выход - со входом блока 9 формирования ИМ.

В приведенном на фиг.3 примере структурная схема узла 2 коммутации содержит блок 13 входного порта (таких блоков может быть несколько - по числу входных портов коммутатора), включающий блок 14 приема интервала мультиплексирования и буфер 15 хранения интервала мультиплексирования. В свою очередь, блок 14 приема интервала мультиплексирования содержит регистр 16 приема и устройство 17 синхронизации ИМ, выход которого соединен со входом регистра, 16 приема. При этом входные данные, поступающие на входную шину порта подаются на входные шины регистра 16 приема и устройства 17 синхронизации ИМ. Выходная шина регистра 16 приема подключена к входной шине буфера 15 хранения интервала мультиплексирования. Узел 2 коммутации содержит также блок 18 управления коммутацией, входной шиной связанный с выходной шиной буфера 15 хранения ИМ блока 13 входного порта, а выходной шиной подключенного к входной шине блока 19 выходного порта (таких блоков может быть несколько по числу выходных портов узла коммутации). Первой входной шиной блока 19 является входная шина входящего в него блока 20 хранения информации об установленных соединениях. В блок 19 выходного порта входят также блок 21 коммутации блоков данных, буфер 22 передачи, регистр 23 передачи, блок 24 формирования ИМ, буфер 25 трафика (очередь) и блок 26 вычисления длины ИМ. Блок 21 коммутации блоков данных первой входной шиной связан с выходной шиной блока 20 хранения информации об установленных соединениях, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 21 коммутации блоков данных, выходной шиной связанного с входной шиной буфера 22 передачи, выходная шина которого подключена к входной шине регистра 23 передачи, выходная шина которого является выходной шиной блока 19 выходного порта.

Вход буфера 22 передачи соединен с выходом блока 24 формирования ИМ и входом регистра 23 передачи. Вторая входная шина блока 21 коммутации блоков данных соединена с выходной шиной буфера 15 хранения ИМ, первый вход которого соединен с выходом блока 18 управления коммутацией, а второй вход - с выходом блока 21 коммутации блоков данных.

Блок 21 коммутации блоков данных подключен двунаправленной шиной к буферу 25 трафика (очередь), выходная шина которого соединена с входной шиной блока 26 вычисления длины ИМ, выход которого подключен ко входу блока 24 формирования ИМ, при этом второй выход блока 21 коммутации блоков данных подключен ко входу буфера 25 трафика.

Вторая входная шина блока 21 коммутации блоков данных является второй входной шиной блока 19 выходного порта.

Блок 27 синхронизации выходом связан со входами синхронизации блока 13 входного порта и блока 19 выходного порта.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого способа мультиплексирования при передаче и приеме информации в приведенной выше сети связи.

Предположим (см. фиг.1), устройство 1 сетевого окончания установило соединение с устройством 1' сетевого окончания. В этом случае данные от устройства 1 сетевого окончания поступают на промежуточный узел 2 коммутации, входящий в эту сеть связи и подключенный к этому устройству 1 сетевого окончания. Далее эти данные передаются между соответствующими промежуточными узлами 2 коммутации, входящими в эту сеть связи, и в результате поступают на устройство 1' сетевого окончания.

Рассмотрим более подробно реализацию предлагаемого способа в устройствах 1, 1' сетевого окончания и в узлах 2 коммутации при передаче данных.

Передаваемые блоки данных, поступающие на вход устройства 1 сетевого окончания от пользователя (см. фиг.2), попадают на входную шину блока 3 приема блоков данных, который буферизует (накапливает) эти данные и передает со своей первой выходной шины на блок 4 управления коммутацией, который анализирует эти данные и обменивается ими с блоком 5 хранения информации об установленных соединениях. Информация об установленных соединениях может храниться в блоке 5 в виде таблиц соединений различного типа (пример такой таблицы приведен в таблице 1).

Таблица 1 Пример таблицы соединений для сетевого окончания
Идентификатор соединения	Чувствительность к задержкам
0010	Да
1101	Нет
0001	Да
1111	Да
0011	Нет
...	...

Кроме того, накапливаемые данные из блока 3 приема блоков данных поступают также на вторую входную шину центрального процессора (блока 6 коммутации блоков данных), куда поступает необходимая информация о соединениях из блока 5 хранения информации об установленных соединениях. Центральный процессор 6 осуществляет сортировку поступивших блоков данных в соответствии с направлениями передачи и приоритетами для разного вида трафика. Отсортированные блоки, в зависимости от наличия свободного места в буфере 7 передачи, помещаются в буфер 11 трафика либо напрямую поступают в буфер 7 передачи, где они накапливаются и затем поступают в регистр 8 передачи. Блок 9 формирования ИМ осуществляет управление буфером 7 передачи и регистром 8 передачи, осуществляя группировку блоков данных в интервалы мультиплексирования. После этого блоки данных, сгруппированные в интервалы мультиплексирования, передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети.

Блок 12 вычисления длины ИМ осуществляет анализ данных, содержащихся в буфере 11 трафика, и на основании этих данных осуществляет вычисление длины ИМ и передает вычисленное значение блоку 6 коммутации блоков данных, а также блоку 9 формирования ИМ. Синхронизацию всех блоков устройства сетевого окончания осуществляет блок 10 синхронизации.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа в узле 2 коммутации (см. фиг.3).

Данные из канала попадают в блок 13 входного порта (таких блоков может быть несколько по числу входных портов коммутатора), в частности - на вход блока 14 приема ИМ (интервалов мультиплексирования). Внутри блока 14 данные попадают на вход регистра 16 приема, которым управляет блок 27 синхронизации.

На входном порту узла 2 коммутации (блок входного порта) производится побитный прием и накопление информации, содержащейся в очередном ИМ в регистре 16 приема. Для выделения ИМ используются метки начала ИМ. После приема всех элементов цикла общий заголовок и поле данных переписываются в буфер 15 хранения ИМ так, что регистр 16 приема освобождается для приема элементов следующего ИМ.

В каждом выходном порту узла 2 коммутации имеется блок 20 хранения информации об установленных соединениях, представляющей собой таблицу коммутации, в соответствии с которой блоком 21 коммутации блоков данных осуществляется разгруппировка блоков данных из ИМ, находящихся в буферах 15 хранения принятых ИМ (из разных блоков 13 входных портов, по числу входных портов), коммутация блоков данных с входных портов на данный выходной порт. Пример такой таблицы (для коммутация трафика по меткам) приведен в таблице 2.

Вход		Выход	Чувствительность к задержкам
Входной порт	Идентификатор соединения	Идентификатор соединения
1	ООН	10001	Да
1	0111	10010	Нет
2	0010	10011	Да
1	1000	11000	Да
2	1010	01010	Нет
2	1011	01100	Да
1	1111	01101	Нет
..	..	..	..

Таблицами коммутации управляет блок 18 управления коммутацией, который выделяет управляющую информацию из данных, находящихся в буфере 15 хранения ИМ, и посылает соответствующие изменения в блок 20. Работа блока 18 является стандартной. Например, для управления таблицами коммутации блока 19 может быть использован протокол RSVP (см., например, В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. Компьютерные сети, Санкт-Петербург, Изд. Питер, 1999 г.).

Рассмотрим пример реализации блоков узла коммутации и сетевого окончания.

Блоки 4 и 18 управления коммутацией и блоки 6 и 21 коммутации блоков данных представляют собой устройства обработки и могут быть реализованы на базе процессорного блока. Примеры построения таких процессорных блоков можно найти в учебниках или справочниках по вычислительной технике (В.Л.Горбунов, П.И.Панфилов, Д.Л.Преснухин. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ. - Высшая школа, 1988. с.156-207).

Блоки 5 и 20 хранения информации об установленных соединениях, как показано ранее, представляют собой таблицы, для хранения которых можно использовать ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), в котором хранятся таблицы коммутации.

Буферы 11 и 25 трафика также может быть реализован на основе ОЗУ. Примеры построения ОЗУ можно найти в любом учебнике по вычислительной технике (см, например, В.Л.Горбунов, П.И.Панфилов, Д.Л.Преснухин. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ. - Высшая школа, 1988. с.63-77).

Блоки 10 и 27 синхронизации, устройство 17 синхронизации ИМ и блоки 9 и 24 формирования ИМ могут быть реализованы (см. Основы передачи дискретных сообщений. Под ред. В.М.Пушкина. - М.: Радио и связь. 1992 с.131-145).

Регистр 16 приема, блок 3 приема блоков данных, буферы 7 и 22 передачи, регистры 8 и 23 передачи и буфер 15 хранения ИМ, фактически, представляют собой регистры, построение которых можно найти в любом учебнике по вычислительной технике (см, например, В.Л.Горбунов, П.И.Панфилов, Д.Л.Преснухин. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ. - Высшая школа, 1988. с.35-63).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Предлагаемый способ основан на технике статистического (асинхронного) мультиплексирования (синхронное мультиплексирование рассматривается как частный случай статистического и также возможно) и предполагает возможность организации очередей. В нем используются понятия блок данных и интервал мультиплексирования.

Под блоком данных понимается пакет (TCP/IP, X.25, ...), кадр (FR, Ethernet, РРР, ...), ячейка (ATM), байт (PSTN/ISDN) или, в общем случае, некоторая порция информациии. Блоки данных могут иметь постоянный или переменный размер. В различных технологиях решение о выборе направления передачи может приниматься на третьем (TCP/IP, X.25, ...), втором (FR, Ethernet, ATM, ...) или первом (PSTN/ISDN) уровнях модели OST. Отметим, что размер блока данных не является основным признаком метода коммутации. Так, при КК блок данных может иметь размер и 100 и 1000 байт, как при КП. Другое дело, что при КК вследствие отсутствия заголовков размер блока данных может быть очень маленьким (вплоть до 1 бита).

Под интервалом мультиплексирования (ИМ) для группы очередей понимается интервал времени, в течение которого реализуется обслуживание всех блоков данных, находящихся в очередях этой группы к началу данного интервала. Предполагается, что поступающие на входы узла коммутации блоки данных дифференцированы по каким-либо признакам (соединения, потоки, классы обслуживания, и т.д.) и для блоков данных, имеющих общий признак, выделена отдельная очередь. В частном случае, группа может состоять из одной очереди или, вообще, использоваться одна общая очередь. Количество блоков данных, содержащихся в интервале мультиплексирования, а также их размер может изменяться во времени. Соответственно, интервал мультиплексирования также может иметь переменную длительность. В общем случае, может быть определено несколько ИМ для различных групп очередей. На фиг.5 приведена блок-схема алгоритма определения количества блоков данных, размещаемых в текущем интервале мультиплексирования. Интервал мультиплексирования (ИМ) имеет переменную длительность так, что в нем может размещаться от n до 2n условных единиц (например, байтов, блоков данных и т.п.). Пусть в текущем (i-м) ИМ можно разместить n_i единиц (n≤n_i≤2n) и требуется разместить (т.е. передать) l_i единиц информации. При этом могут быть различные соотношения между l_i, n_i, и n.

- Если l_i>n_i, то в текущем ИМ передается n_i единиц информации, а l_i-n_i единиц либо помещаются в буфер (очередь) с тем, чтобы передать их в последующих ИМ, либо сбрасываются (потери). Возможно также сочетание этих вариантов, когда часть единиц информации ставится в очередь/очереди, а другая часть - сбрасывается. Новое значение n_i+1 для следующего ИМ будет равно n.

- Если n_i-n≤l_i≤n_i, то в текущем ИМ передается l_i единиц информации. Новое значение n_i+1 для следующего ИМ вычисляется по формуле: n_i+1=n_i-l_i+n.

- Если l_i<n_i-n, то кроме l_i единиц информации в текущем ИМ передается р_i=n_i-n-l_i, единиц заполнения. Таким образом, в этом случае в текущем ИМ передается l_i+р_i единиц. Можно говорить, что в текущем ИМ поступило слишком мало единиц информации. Новое значение n_i+1 для следующего ИМ будет равно 2n.

На фиг.4 поясняется принцип предлагаемого способа. На нем показан фрагмент сети, включающий 2 последовательно соединенных узла коммутации и временные диаграммы, соответствующие передаче блоков данных от одного из входов одного узла коммутации до одного из выходов другого узла коммутации. Для упрощения на нем показаны только входы и выходы узлов коммутации, связывающие их между собой, а также не учитывается задержка распространения при передаче информации между ними. Текущее время разбивается на интервалы одинаковой длительности, соответствующей базовому интервалу мультиплексирования (БИМ). Выбор длительности БИМ должен производиться с учетом нескольких противоречивых факторов. Прежде всего, длительность БИМ определяет задержку коммутации, которая важна при передаче трафика реального времени. С другой стороны, в зависимости от скорости в канале связи и размера передаваемых блоков данных, длительность БИМ определяет эффективность статистического мультиплексирования. Так, например, время передачи блока размером 8 байт со скоростью 10 Мбит/с составит 6,4 мкс. Тогда, если длительность БИМ составит 128 мкс, то в нем можно разместить 20 блоков данных. При скоростях 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с в пределах БИМ той же длительности можно разместить, соответственно 200 и 2000 блоков, что значительно повысит эффективность статистического мультиплексирования. На эффективность статистического мультиплексирования влияет также неравномерность поступления блоков данных. В общем случае, при низких скоростях следует увеличивать длительность БИМ и уменьшать размер блоков данных. На практике длительность БИМ следует выбирать равной или кратной циклам, используемым в существующих в настоящее время технологиях передачи (системы PDH и SDH).

В качестве примера предполагается, что идентификаторы блоков данных отделены от идентифицируемых блоков и находятся в общем поле управления - заголовке, размещаемом в начале интервала мультиплексирования. Это обеспечивает четкое выделение блоков данных внутри ИМ без использования специальных разграничителей, возможность использования поля управления разной длины на разных участках сети в зависимости от скорости канала и от числа идентифицируемых соединений, а также динамическое изменение его размера и некоторые дополнительные преимущества. Нумерация БИМ и ИМ на фиг.4 носит условный характер и служит для установления соответствия между ними. На фиг.4 в качестве примера показано положение блоков данных одного соединения внутри ИМ. Из фиг.4 видно, что в соответствии с пульсациями трафика ИМ и размер заголовка изменяются в определенных пределах так, что блоки данных одного соединения могут размещаться в разных местах ИМ. Это обеспечивает, с одной стороны, эффективное использование канальных ресурсов, а, с другой - гарантирует величину вариации задержки (джиттер), в пределах ИМ. Вариацию задержки можно свести к нулю, если на оконечных участках использовать, например, каналы PDH (TDM). Это же можно легко делать и на оконечных устройствах (оборудование пользователя). Как уже указывалось, для различных групп очередей может быть определено несколько ИМ.

Рассмотрим эффективность применения предлагаемой технологии на примере передачи только одною вида трафика, а именно - трафика реального времени (РВ), передача которого средствами КП сопряжена с наибольшими издержками. Эффективность сетевых механизмов, используемых при передаче этого вида трафика, обычно предполагает расчет задержек и их вариации при допутимом уровне потерь блоков данных.

Предположим, что передача осуществляется блоками данных постоянного размера так, что в пределах БИМ может разместиться n блоков данных (фиг.5). Рассмотрим наиболее естественный и очевидный механизм получения переменной длительности ИМ. Для упрощения здесь не учитываются размеры поля управления и разграничителей ИМ.

Пусть вследствие пульсаций трафика i-1-й ММ закончился раньше окончания соответствующего БИМ. Тогда начало i-го ИМ можно сместить влево (т.е. начать раньше начала соответствующего БИМ) на соответствующее число блоков данных, что обеспечивает возможность увеличения ИМ и передачи в нем больше чем n блоков данных. Максимально возможное смещение соответствует времени передачи n блоков, т.е. длительности БИМ. При этом i-й ИМ должен обязательно закончиться до начала i+1-го ИМ так, что для каждого ИМ всегда гарантируется длительность не менее БИМ (возможность передачи не менее n блоков данных). С другой стороны, начало ИМ не может смещаться по оси времени влево относительно соответствующего ему БИМ более чем на длительность БИМ. Поэтому, если вследствие низкой нагрузки или пульсаций трафика оказывается, что конец i-го ИМ может разместиться в пределах i-1-го БИМ, то в конце i-го ИМ или после его окончания передаются "пустые" блоки данных (пауза в передаче) с тем, чтобы i+1-й ИМ начинался не ранее начала i-го БИМ. Таким образом, максимальная длительность ИМ соответствует передаче 2n блоков данных, а минимальная - 0 блоков. Приведенный алгоритм проиллюстрирован на фиг.6.

Рассмотрим случай, когда число установленных соединений равно N>n и все соединения имеют одинаковые параметры. Если принять, что поступление блоков данных, для передачи в очередном интервале мультиплексирования не зависит от предшествующих, блоки данных различных соединений поступают независимо и вероятность появления блока данных одного соединения равна q, то вероятность появления ровно i блоков, подлежащих передаче в очередном интервале равна:

Поскольку рассматривается передача трафика РВ, то будем считать, что, если число блоков, подлежащих передаче в очередном интервале, больше чем можно разместить в этом интервале, то "лишние" блоки отбрасываются, т.е. рассматривается система с потерями. Выбор отбрасываемых блоков может производиться исходя из различных соображений (например, случайный) и здесь не рассматривается. Отметим, что величина 1/q соответствует коэффициенту пульсаций.

Будем рассматривать состояние системы в моменты окончания интервалов мультиплексирования (окончания обслуживания блоков данных) Под состоянием понимается положение внутри базового интервала мультиплексирования, как это показано на фиг.6. Общее число состояний равно n+1.

Тогда, используя аппарат вложенных цепей Маркова, такую систему можно рассматривать как систему массового обслуживания (СМО) с групповым поступлением заявок, с групповым обслуживанием с потерями (как известно, для таких СМО получить формулы для расчетов вероятностно-временных характеристик в удобном для расчетов виде можно только в некоторых исключительных случаях). Здесь под заявкой понимается блок данных, подлежащий передаче (обслуживанию) в очередном интервале. Обозначим через P_i - вероятность нахождения моделируемой системы в состоянии i (i=0, 1, 2, ..., n). Матрица переходных вероятностей π для такой СМО имеет вид:

где

	p01=pn-1	p02=pn-2	...	p0n=p0
	p11=pn	p12=pn-1	...

	p21=pn+1	p22=pn	...
...	...	...	...	...
	pn1=p2n-1	pn2=p2n-2	...

Определим стационарные вероятности Р_i(i=0, 1, 2, ..., n). Для нахождения Р_i используем систему уравнений равновесия вместе с условием нормировки:

где Р=[Р₀...P_n] - вектор-строка,

После нахождения вероятностей Р_i (i=0, 1, 2, ..., n) можно рассчитать вероятности потери к блоков - P(k) и среднее число потерянных блоков - k_ср.

Представляет интерес сравнить среднее число потерянных блоков для рассмотренного способа передачи блоков данных с использованием ИМ переменной длительности с вариантом, при котором используется ИМ постоянной длительности, как это делается, например, в системах с гибридной коммутацией. В этом случае, среднее число потерянных блоков рассчитывается очень просто:

На основании полученных формул произведены расчеты, результаты которых представлены на фиг.7. Расчеты проведены при следующих условиях:

- число соединений - N=100;

- число блоков данных, размещаемых в БИМ - n = 10, 35, 60.

Для сравнения рассмотрено использование двух вариантов ИМ: переменной и постоянной длительности.

Как видно из трафика, представленного на фиг.7а, при увеличении интенсивности нагрузки - q, среднее число потерянных блоков данных - k_ср возрастает При q→1, k_ср стремится к постоянной величине равной N-n, оставаясь всегда меньше для случая ИМ с переменной длительностью. Случай q=1 соответствует передаче информации с постоянной скоростью. При этом следует переходить к статическому мультиплексированию. Такой переход в предлагаемой технологии фактически происходит автоматически. Необходимо просто не допускать установление числа соединений больше чем n.

Более интересно рассмотреть зависимость вероятности потери блока - Р_пот для одного соединения от загрузки ρ=Ng/n при 0≤ρ≤1, которая представлена на фиг.7b. Сравнивая варианты для ИМ с постоянной и переменной длительностью при одинаковых условиях, можно заметить, чти всегда Р_пот для ИМ постоянной длины больше чем Р_пот для ИМ переменной длины. При ρ≤0,6 Р_пот для ИМ постоянной длины больше на много порядков, чем у предлагаемой технологии. Р_пот при использовании ИМ переменной длины настолько мала, что ею можно пренебречь, особенно при передаче допускающего потери трафика PB.

На фиг.7 с зависимость Р_пот от ρ представлена в увеличенном масштабе для значений ρ, близких к 1, т.е. в условиях максимальной загрузки. Из этого трафика также видны очевидные преимущества использования ИМ переменной длительности. Если принять допустимый уровень потерь блоков данных на коммутаторе для трафика PB на уровне 0,1%, то даже при n=10 можно допустить загрузку ρ=0,85. При n=35 - можно допустить загрузку ρ=0,95, а при n=60 - почти полную загрузку.

Поскольку оба сравниваемых варианта обеспечивают гарантированные задержки, то отпадает необходимость в расчетах временных параметров.

Если сравнить полученные результаты с сетями, использующими КК и КП, то можно сказать следующее. При условиях рассмотренных выше, сеть с КК может обслуживать с гарантированным качеством до n соединений. Однако при КК канальные ресурсы используются эффективно только в случае если q→1. При малых значениях q канальные ресурсы используются неэффективно.

Что касается сетей с КП, то, как известно, при передаче трафика РВ сеть с КП хорошо работает только при малой загрузке сети (по рекомендации компании Cisco доля трафика РВ не должна превышать 33% от доступной пропускной способности). При увеличении загрузки задержка и джиттер увеличиваются и QoS не гарантируется. Таким образом, сеть с КП неинвариантна к структуре трафика (ограничение на долю трафика РВ), что является одним из недостатков таких сетей.

В предлагаемой технологии данные ограничения, характерные для КК и КП, практически отсутствуют. Остается только наиболее естественное ограничение - ограничение на загрузку - ρ.

Если говорить о передаче средствами предлагаемой технологии трафика данных, т.е. трафика, допускающего задержки, то в этом случае в узлах коммутации надо использовать соответствующего размера буферы (организация очередей) и использовать стандартные механизмы, применяемые в сетях с КП.

Claims (15)

1. Способ статистического мультиплексирования при передаче информации между устройствами сетевого окончания и узлами коммутации, при котором при передаче от устройств сетевого окончания к узлу коммутации или от одного узла коммутации к другому узлу коммутации принимают и запоминают блоки данных каналов, сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи, группируют блоки данных постоянной и/или блоки данных переменной длины, которые размещают в интервалах мультиплексирования с заголовком-идентификатором блоков данных и содержащим информацию для их последующей маршрутизации и/или коммутации, и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, а при приеме в устройствах сетевого окончания и на каждом узле коммутации разгруппировывают блоки данных, принятые из канала связи, в соответствии с заданными направлениями передачи, отличающийся тем, что сортируют принимаемые блоки данных в соответствии с заданными направлениями передачи и приоритетами для разного вида трафика, отсортированные блоки данных в зависимости от наличия свободных интервалов мультиплексирования накапливают в буфере передачи и в буфере трафика для формирования очереди для передачи блоков данных, блоки данных, накопленные в буфере трафика, анализируют, по результатам анализа накопленных блоков данных осуществляют вычисление и формирование интервалов мультиплексирования переменной длительности, группируют накопленные блоки данных в сформированные интервалы мультиплексирования переменной длительности и передают в соответствии с направлениями передачи по каналу связи сети, при этом интервалы мультиплексирования переменной длительности формируют таким образом, чтобы средняя длительность интервала мультиплексирования, называемая базовой длиной интервала мультиплексирования, сохранялась постоянной, причем длительность базового интервала мультиплексирования выбирают не менее времени передачи блока данных максимальной длительности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовую длину интервала мультиплексирования на различных участках сети определяют по формуле: Тбаз = Тмакс/К-Тком, где Тмакс - максимально допустимая задержка на участке сети; К - участок сети с наибольшим количеством узлов (наибольшей длины); Тком - задержка коммутации на узле сети.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый принятый блок данных трафика, критичного к задержкам, размещают в соответствующий интервал мультиплексирования.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что для принятых блоков данных трафика, некритичного к задержкам, устанавливают очередь, и размещают в свободные интервалы мультиплексирования после размещения блоков данных трафика, критичного к задержкам.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер блоков данных выбирают переменным из условия обеспечения максимальной эффективности использования канальных ресурсов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер блоков данных выбирают постоянным.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участках сети с низкой скоростью передачи блок данных разбивают на несколько блоков меньшего размера.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что заголовки-идентификаторы располагают перед соответствующими идентифицируемыми ими блоками данных.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что заголовки-идентификаторы отделяют от идентифицируемых блоков данных и располагают в поле управления данного интервала мультиплексирования.

10. Способ по п.1 или 9, отличающийся тем, что поле управления располагают в начале интервала мультиплексирования.

11. Способ по п.1, или 9, или 10, отличающийся тем, что поле управления формируют переменной длины, определяемой числом установленных на данный момент времени соединений.

12. Способ по п.1, или 9, или 10, отличающийся тем, что поле управления формируют постоянной длины, определяемой максимально возможным числом установленных соединений.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве блоков данных внутри интервалов мультиплексирования используют пакеты сетевых технологий, например, IP-пакеты, фреймы Ethernet.

14. Способ по п.1 или 13, отличающийся тем, что при использовании в качестве блоков данных пакетов сетевых технологий начало интервала мультиплексирования задают дополнительным пакетом, содержащим закодированный номер начального интервала мультиплексирования.

15. Способ по п.1 или 13, отличающийся тем, что при использовании в качестве блоков данных пакетов сетевых технологий начало интервала мультиплексирования задают дополнительным полем-меткой в обычном пакете, которое содержит закодированный номер начинающегося интервала мультиплексирования.

Images