RU2680764C1 - Method, device and system for transport communication network optimization - Google Patents

Method, device and system for transport communication network optimization Download PDF

Info

Publication number
RU2680764C1
RU2680764C1 RU2018108172A RU2018108172A RU2680764C1 RU 2680764 C1 RU2680764 C1 RU 2680764C1 RU 2018108172 A RU2018108172 A RU 2018108172A RU 2018108172 A RU2018108172 A RU 2018108172A RU 2680764 C1 RU2680764 C1 RU 2680764C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
communication network
transport communication
module
network
transport
Prior art date
Application number
RU2018108172A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Борисович Трегубов
Сергей Юрьевич Андреев
Игорь Акрамович Саитов
Юрий Григорьевич Алексиков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации
Priority to RU2018108172A priority Critical patent/RU2680764C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2680764C1 publication Critical patent/RU2680764C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0876Network utilisation, e.g. volume of load or congestion level
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0896Bandwidth or capacity management, i.e. automatically increasing or decreasing capacities
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50Network services
    • H04L67/60Scheduling or organising the servicing of application requests, e.g. requests for application data transmissions using the analysis and optimisation of the required network resources
    • H04L67/63Routing a service request depending on the request content or context

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

FIELD: transport system.SUBSTANCE: invention relates to a device, method and system for optimizing a transport communication network. Device comprises a module for parameter collecting/output, module for finding connected structures for finding connected structures by the criterion of minimum average delay time and by the criterion of the maximum availability of the transport communication network, structural optimization module, parametric optimization module, content module, which is designed with possibility to fill in the switching tables of the transport communication network using coherent structures, such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian circuits and cycles, determined by the criterion of the maximum availability of the transport communication network, topology tables of the transport communication network using the calculated optimal logical structures of the transport communication network and transport resource network resource management tables using the calculated optimal bandwidth distribution of the logical channels of the transport communication network for transmission their network elements of the transport communication network, managing physical ports based on the received data and transferring the data of the tables to the parameter collecting/ output module.EFFECT: technical result consists in increasing the utilization rate of the total channel resource and availability factor of the transport communication network.3 cl, 11 dwg

Description

Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом и относятся к области телекоммуникационных сетей связи, в частности к оптимизации транспортной сети связи с коммутацией пакетов.The proposed technical solutions are united by a single inventive concept and relate to the field of telecommunication communication networks, in particular to the optimization of a transport communication network with packet switching.

Для удобства описания способа, устройства и системы для оптимизации транспортной сети связи введем ряд определений.For the convenience of describing the method, device and system for optimizing the transport communication network, we introduce a number of definitions.

Логическое соединение – это взаимосвязь, обеспечивающая некоторым уровнем, между двумя и более логическими объектами смежного уровня с целью обмена данными (см. ГОСТ 24402-88).A logical connection is a relationship that provides a certain level between two or more logical objects of an adjacent level for the purpose of data exchange (see GOST 24402-88).

Логический канал – путь, по которому данные передаются от одного порта к другому (см. Якубайтис, Э.А. Информационные сети и системы: справочная книга / Э.А. Якубайтис. – Москва: финансы и статистика, 1996. – 118 с.).A logical channel is the way in which data is transferred from one port to another (see Yakubaitis, E.A. Information networks and systems: a reference book / E.A. Yakubaitis. - Moscow: finance and statistics, 1996. - 118 p. )

Логический объект уровня – активный элемент уровня взаимосвязи открытых систем, выполняющий определенное подмножество его функций (см. ГОСТ 24402-88).A logical object of a level is an active element of the level of interconnection of open systems that performs a certain subset of its functions (see GOST 24402-88).

Управление потоком данных – регулирование потока данных внутри или между смежными уровнями взаимосвязи открытых систем (см. ГОСТ 24402-88).Data flow management - regulation of the data flow inside or between adjacent levels of interconnection of open systems (see GOST 24402-88).

Процедура согласования двумя конечными узлами сети некоторых параметров процесса обмена пакетами называется установлением логического соединения. Параметры, о которых договариваются два взаимодействующих узла, называются параметрами логического соединения (см. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – 5 издание – Санкт-Петергбург: Питер, 2017. – 90 с.).The procedure for matching two parameters of the packet exchange process by two end nodes of the network is called establishing a logical connection. The parameters agreed upon by two interacting nodes are called logical connection parameters (see Olifer, V.G. Computer networks. Principles, technologies, protocols: textbook for universities / V.G. Olifer, N.A. Olifer. - 5th edition - St. Petersburg: Peter, 2017 .-- 90 p.).

Коэффициент готовности – вероятность того, что объект находится в работоспособном состоянии в любой момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается (см. ГОСТ Р 55111-2008).Readiness coefficient is the probability that an object is in working condition at any moment of time, except for the planned periods during which the object is not intended for its intended use (see GOST R 55111-2008).

Протокольный блок данных (ПБД) – блок данных, передаваемый между логическими объектами одного и того же уровня (см. ГОСТ 24402-88).Protocol data block (PBB) - a data block transmitted between logical objects of the same level (see GOST 24402-88).

Неориентированный граф называется связным, если для любой пары вершин существует путь из одной в другую. Для неориентированного графа отношение «быть достижимом из» является отношение эквивалентности на множестве вершин. Классами эквивалентности называются связными компонентами графа (см. Кормен, Т. Алгоритмы. Построение и анализ / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест. – МЦНМО: Москва, 2000. – 90 с.). В данной работе мы будем пользоваться понятием связные структуры. Под связными структурами будем понимать кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы.An undirected graph is called connected if for any pair of vertices there is a path from one to another. For an undirected graph, the relation “to be reachable from” is the equivalence relation on the set of vertices. Equivalence classes are called connected components of a graph (see Kormen, T. Algorithms. Construction and Analysis / T. Kormen, C. Leiserson, R. Rivest. - ICMMO: Moscow, 2000. - 90 pp.). In this paper, we will use the concept of connected structures. By connected structures we mean the shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles.

Известен способ маршрутизации для оптимизации работы сети SDH в мультисервисном режиме (патент RU 2289212 от 10.12.2006), включающий в себя следующие этапы: разделение сети SDH по кольцевому принципу на подсети с образованием множества кольцевых подсетей и расчет начальных маршрутов для всех запросов на сервисы в сети SDH; проверку ресурсов каналов связи между подсетями и внутри подсетей на наличие перегрузки, если таковая обнаружена, то перерасчет маршрута; проверку, удовлетворяет ли показатель баланса нагрузки в кольцевой подсети заданному значению; если да, то маршрут корректируют; после разделения подсетей на периферийные и центральные – проверку, удовлетворяет ли суммарный показатель каждого канала связи в центральных подсетях условию сходимости; если нет, то проверяют, не превышают ли количество циклов расчета маршрута заданный лимит; если да, то расчет заканчивают, в противном случае осуществляют перерасчет соответствующих маршрутов.There is a routing method for optimizing the operation of the SDH network in multi-service mode (patent RU 2289212 of 12/10/2006), which includes the following steps: dividing the SDH network on a ring basis into subnets with the formation of many ring subnets and calculating the initial routes for all service requests in SDH networks checking the resources of communication channels between subnets and inside subnets for congestion, if any, then recalculating the route; check whether the indicator of the load balance in the ring subnet set value; if so, the route is adjusted; after dividing the subnets into peripheral and central, check whether the total metric of each communication channel in the central subnets satisfies the convergence condition; if not, then check if the number of route calculation cycles exceeds the specified limit; if yes, then the calculation is completed, otherwise, the corresponding routes are recalculated.

Известен способ многопутевой маршрутизации с использованием расщепления потока трафика данных (патент RU 2636665 от 27.11.2017), включающий в себя этапы на которых принимают промежуточной системой поток трафика данных, вычисляют два или более надежных маршрута в сети связи, при этом используют композицию алгоритмов Дейкстры, строят усеченное дерево событий, заполняют таблицы маршрутизации для двух или более надежных узлов в порядке уменьшения их надежности, формируют вектор величин расщепления потока трафика данных на два или более субпотоков с учетом вычисленных надежных маршрутов сети связи, пропускной способности каналов связи, загрузки каналов связи, расщепляют в промежуточной системе каждый поток на два или более субпотоков, маршрутизируют протокольные блоки данных или байты каждого, рекомбинируют в промежуточной системе каждый поток трафика данных, передают от промежуточной системы потоки трафика данных в оконечную систему получателя.A known method of multi-path routing using splitting the data traffic stream (patent RU 2636665 from 11.27.2017), which includes the steps of receiving an intermediate data traffic stream, calculates two or more reliable routes in the communication network, using a composition of Dijkstra algorithms, building a truncated tree of events, filling out routing tables for two or more reliable nodes in order of decreasing their reliability, forming a vector of values of splitting the data traffic stream into two or more substreams Taking into account the calculated reliable routes of the communication network, the throughput of the communication channels, the loading of the communication channels, each stream is split into two or more substreams in the intermediate system, protocol data blocks or bytes of each are routed, each data traffic stream is recombined in the intermediate system, streams are transmitted from the intermediate system data traffic to the destination terminal system.

Известен способ, устройство и модуль для оптимизации удаленного управления устройствами домашней сети (патент RU 2482613 от 20.05.2003), раскрыт способ управления домашней сетью, которая соединена посредством шлюзового устройства домашней сети к внешней сети, причем упомянутая внешняя сеть содержит, по меньшей мере один сервер автоконфигурирования (ACS), предназначенный и выполненный для обеспечения автоматического конфигурирования упомянутого устройства. При этом способ содержит контроль сеансов между, по меньшей мере, одним упомянутым устройством и по меньшей мере одним ACS в шлюзовом устройстве домашней сети, при этом упомянутое устройство представляет собой TR-069-совместимое устройство, и упомянутые сеансы являются сеансами TR-069, причем упомянутый контроль содержит интерпретацию и, если необходимо, декодирование сеансов TR-069, чтобы извлекать информацию о конфигурации для поддерживающих TR-069 устройств.A known method, device and module for optimizing remote control of devices of a home network (patent RU 2482613 dated 05/20/2003), a method for controlling a home network that is connected via a gateway device of a home network to an external network is disclosed, said external network comprising at least one an autoconfiguration server (ACS), designed and implemented to enable automatic configuration of said device. The method comprises monitoring sessions between at least one of said devices and at least one ACS in a gateway device of a home network, said device being a TR-069-compatible device, and said sessions are TR-069 sessions, wherein said control comprises interpreting and, if necessary, decoding TR-069 sessions to retrieve configuration information for devices supporting TR-069.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ совместной оптимизации (патент RU 2520354 от 10.06.2014 г.), заключающийся в том, что получают информацию о линии связи, информацию о сервере и пропускной способности, информацию о требованиях пользователя в подсети, получают параметр оптимальной маршрутизации и параметр выбора сервера подсети с соответствии с ранее полученной информацией о линии связи, информации о сервере и пропускной способности, информацией о требованиях пользователя, получают оптимальную входную пропускную способность каждого внешнего порта подсети, сравнивают оптимизированную входную пропускную способность виртуального сервера каждого внешнего порта, и если результаты сравнения между оптимизированной входной пропускной способностью и пропускной способностью виртуального сервера всех внешних портов меньше установленного значения ошибки, применяют параметр оптимальной маршрутизации и параметр выбора сервера в подсети.The closest in technical essence to the claimed method and selected as a prototype is a joint optimization method (patent RU 2520354 from 06/10/2014), which consists in the fact that they obtain information about the communication line, server information and bandwidth, information about the requirements user in the subnet, receive the optimal routing parameter and the selection parameter of the subnet server in accordance with previously obtained information about the communication line, server information and bandwidth, information about user requirements When eating, they obtain the optimal input bandwidth of each external port of the subnet, compare the optimized input bandwidth of the virtual server of each external port, and if the results of the comparison between the optimized input bandwidth and the bandwidth of the virtual server of all external ports are less than the set error value, the optimal routing parameter is applied and server selection option in the subnet.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и выбранным в качестве прототипа является устройство совместной оптимизации (патент RU 2520354 от 10.06.2014 г.), заключающийся в том, что модуль сбора параметров, выполненный с возможностью получения информации о линии связи, информации о сервере и пропускной способности и информации о требованиях пользователя в подсети, где информация о сервере и пропускной способности включает в себя информацию о пропускной способности виртуального сервера для каждого внешнего порта подсети и пропускная способность виртуального сервера является пропускной способностью виртуального сервера вне подсети, и где пропускная способность сервера вне подсети является таковой, которая требуется подсетью через внешний порт, модуль вычислений выполненный с возможностью получения параметра оптимальной маршрутизации и параметра выбора сервера подсети в соответствии с информацией о линии связи, информацией о сервере и пропускной способности и информацией о требованиях пользователя, и получения оптимизированной входной пропускной способности каждого внешнего порта подсети в соответствии с параметром оптимальной маршрутизации и параметром выбора сервера и модуль вывода, выполненный с возможностью сравнения оптимизированной входной пропускной способности и пропускной способности виртуального сервера для каждого внешнего порта, и если результат сравнения оптимизированной входной пропускной способности и пропускной способности сервера для всех внешних портов меньше установленного значения ошибки, применение параметра оптимальной маршрутизации и параметра выбора сервера в подсети и вывод параметра оптимальной маршрутизации и параметра выбора сервера.The closest in technical essence to the claimed device and selected as a prototype is a joint optimization device (patent RU 2520354 from 06/10/2014), which consists in the fact that the parameter collection module is configured to receive information about the communication line, server information and bandwidth and user requirements information in the subnet, where server and bandwidth information includes virtual server bandwidth information for each external subnet port and virtual server bandwidth is the bandwidth of the virtual server outside the subnet, and where the bandwidth of the server outside the subnet is that required by the subnet through the external port, the calculation module is configured to obtain the optimal routing parameter and the subnet server selection parameter in accordance with the information about the communication line , server and bandwidth information, and user requirements information, and obtaining optimized input bandwidth throughput features of each external subnet port in accordance with the optimal routing parameter and server selection parameter, and an output module configured to compare the optimized input bandwidth and virtual server bandwidth for each external port, and if the result of comparing the optimized input bandwidth and server bandwidth for all external ports are less than the set error value, application of the optimal routing parameter and the selected parameter Ora server in the subnet and the output of the optimal routing parameter and the server selection parameter.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе и выбранной в качестве прототипа является система совместной оптимизации (патент RU 2520354 от 10.06.2014 г.), заключающаяся в том, что содержит вычислительное устройство, выполненное с возможностью сбора информации о линии связи, информации о сервере и пропускной способности и информации о требованиях пользователя, получения параметра маршрутизации и параметра выбора сервера и получения оптимизированной входной пропускной способности и оптимизированной выходной пропускной способности каждого порта и механизм маршрутизации, выполненный с возможностью преобразования параметра маршрутизации и параметра выбора сервера, полученных вычислительным устройством для совместной оптимизации, в параметр маршрутизации и параметр выбора сервера, применяемых в локальной сети.Closest to the technical nature of the claimed system and selected as a prototype is a joint optimization system (patent RU 2520354 from 06/10/2014), which consists in the fact that it contains a computing device configured to collect information about the communication line, server information and bandwidth and user requirements information, obtaining a routing parameter and a server selection parameter, and obtaining an optimized input bandwidth and an optimized output bandwidth spine of each port and a routing mechanism configured to convert the routing parameter and a server selection parameter received by the computing device for joint optimization, in the routing parameter and selecting a server used in the network.

Технической проблемой данных аналогов и прототипа является низкий коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и низкий коэффициент готовности транспортной сети связи.The technical problem of these analogues and prototype is the low utilization of the total channel resource of the transport communication network and the low availability of the transport communication network.

Задачей изобретения является создание способа, устройства и системы для оптимизации транспортной сети связи, позволяющие повысить коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и коэффициент готовности транспортной сети связи.The objective of the invention is to provide a method, device and system for optimizing the transport communication network, which allows to increase the utilization rate of the total channel resource of the transport communication network and the availability factor of the transport communication network.

В заявленном способе эта задача решается тем, что в способе для оптимизации транспортной сети связи, заключающемся в том, что получают информацию от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи, информацию от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных и интенсивность поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информацию о сетевых элементах транспортной сети связи, находят связные структуры для транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующей связной структуры, вычисляют оптимальную логическую структуру транспортной сети связи, с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, находят связные структуры на оптимальной логической структуре транспортной сети связи по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, заполняют таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, передают сетевым элементам транспортной сети связи таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом.In the claimed method, this problem is solved by the fact that in the method for optimizing the transport communication network, which consists in obtaining information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of the communication lines, information from the access network, at least the average size of the protocol data blocks and the intensity of receipt of protocol data blocks, quality of service requirements, information about network elements of a transport communication network, find connected structures for a transport communication network according to the criterion the minimum average delay time for the corresponding connected structure, calculate the optimal logical structure of the transport communication network, using information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of communication lines, information about the network elements of the transport communication network, information about found connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures, find connected structures on the optimal logical structure of the transport Communication networks, using the maximum availability factor criterion for the corresponding communication structures, calculate the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network using information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of protocol data units, quality of service requirements, fill out tables switching, topology and resource management of the transport communication network, transmit to the network elements of the transport communication network table Switching, topology, and resource management.

Новая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата за счет нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, нахождения связных структур по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи.A new set of essential features allows you to achieve the specified technical result by finding connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures, calculating the optimal logical structure of the transport communication network, finding connected structures by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, calculating the optimal distribution of throughput the ability of logical channels of a transport communication network, filling out switching tables , Topology and resource management of the transport network.

В заявленном устройстве эта задача решается тем, что устройство для оптимизации транспортной сети связи, содержащее модуль сбора/вывода параметров, выполненный с возможностью получения информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовности линий связи, информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, передачи сетевым элементам таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом, модуль нахождения связных структур, выполненный с возможностью нахождения связных структур транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуль структурной оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, модуль параметрической оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, модуль содержания, выполненный с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи и передачи данных таблиц в модуль сбора/вывода параметров, причем первый выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля структурной оптимизации, третий выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля структурной оптимизации, второй выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля параметрической оптимизации, третий выход модуля нахождения связных структур соединен с третьим входом модуля содержания, первый выход модуля структурной оптимизации соединен со вторым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля структурной оптимизации соединен с первым входом модуля содержания, третий выход модуля структурной оптимизации соединен с третьим входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля параметрической оптимизации соединен со вторым входом модуля содержания, первый выход модуля содержания соединен с первым входом модуля вывода параметров.In the claimed device, this problem is solved in that a device for optimizing a transport communication network, comprising a parameter collection / output module, configured to receive information from a communication operator’s network, at least an average delay time and availability factors of communication lines, information from an access network, such as minimum average size of protocol data units and the intensity of receipt of protocol data units, quality of service requirements, information about network elements of a transport communication network, transmitted and network elements of the switching tables, topology and resource management, a module for finding connected structures, configured to find connected structures of a transport communication network by the criterion of minimum average delay time for the corresponding connected structures and by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, structural optimization module, made with the possibility of calculating the optimal logical structure of the transport communication network, using information from the operator’s network ides of at least average delay time and availability factors of communication lines, information about network elements of a transport communication network, information about found connected structures by the criterion of minimum average delay time for the corresponding connected structures, a parametric optimization module configured to calculate the optimal distribution of logical throughput channels of the transport communication network, using information from the access network, at least the average size of protocol data blocks x and the intensity of receipt of protocol data units, quality of service requirements, a content module configured to populate the switching tables, topology and resource management of the transport communication network and transmitting the table data to the parameter acquisition / output module, the first output of the parameter acquisition / output module being connected with the first input of the module for finding connected structures, the second output of the parameter acquisition / output module is connected to the first input of the structural optimization module, the third output of the param the ditch is connected to the first input of the parametric optimization module, the first output of the module for finding connected structures is connected to the second input of the structural optimization module, the second output of the module for finding connected structures is connected to the second input of the parametric optimization module, the third output of the module for finding connected structures is connected to the third input of the content module, the first output of the structural optimization module is connected to the second input of the module for finding connected structures, the second output of the structural optimization module is connected to the first input of the content module, the third output of the structural optimization module is connected to the third input of the parametric optimization module, the first output of the parametric optimization module is connected to the second input of the content module, the first output of the content module is connected to the first input of the parameter output module.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных модуля нахождения связных структур, выполненного с возможностью нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуля структурной оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, модуля параметрической оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, модуля содержания, выполненный с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, повышается коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и коэффициент готовности транспортной сети связи.Due to the new set of essential features due to the additionally introduced module for finding connected structures, made with the possibility of finding connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures and by the criterion of the maximum availability coefficient for the corresponding connected structures, the module of structural optimization, made with the possibility of calculating the optimal logical structure of the transport communication network, parametric optimization module, made with possible By calculating the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network, the content module, which is capable of filling in the switching tables, topology and resource management of the transport communication network, the utilization rate of the total channel resource of the transport communication network and the availability coefficient of the transport communication network are increased.

В заявленной системе эта задача решается тем, что в системе для оптимизации транспортной сети связи, состоящей из устройства для оптимизации транспортной сети связи, выполненного с возможностью нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, нахождения связных структур по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, как минимум, три сетевых элемента, выполненные с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, причем каждый сетевой элемент соединен с устройством для оптимизации транспортной сети связи каналом управления, сетевые элементы соединены друг с другом физическими и логическими каналами связи.In the claimed system, this problem is solved in that in a system for optimizing a transport communication network, consisting of a device for optimizing a transport communication network, configured to find connected structures by the criterion of minimum average delay time for the corresponding connected structures, calculating the optimal logical structure of the transport communication network , finding connected structures by the criterion of maximum availability coefficient for the corresponding connected structures, calculating the optimal distribution of the pass the ability of the logical channels of the transport communication network, filling the switching tables, topology and resource management of the transport communication network, at least three network elements configured to fill the switching, topology and resource tables of the transport communication network, each network element being connected to a device for optimization of the transport communication network by the control channel, network elements are connected to each other by physical and logical communication channels.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет устройства для оптимизации транспортной сети связи соединенного с сетевыми элементами каналами управления, соединения сетевых элементов друг с другом физическими и логическими каналами связи и применения в сетевых элементах таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, повышается коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и коэффициент готовности транспортной сети связи.Thanks to a new set of essential features, due to the device for optimizing the transport communication network connected to the network elements by control channels, connecting the network elements to each other with physical and logical communication channels and using switching tables, topology and resource management of the transport communication network in network elements, the utilization rate is increased total channel resource of the transport communication network and the availability factor of the transport communication network.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленной системы для оптимизации транспортной сети связи. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that the analogues are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed system for optimizing the transport communication network. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed object from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Для более понятной иллюстрации технических решений согласно вариантам осуществления настоящего изобретения ниже приведено краткое описание сопроводительных чертежей. Очевидно, что сопроводительные чертежи в нижеследующем описании относятся только к некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения и специалисты в данной области техники могут без труда получить другие чертежи на основе этих сопроводительных чертежей.To more clearly illustrate technical solutions according to embodiments of the present invention, a brief description of the accompanying drawings is given below. Obviously, the accompanying drawings in the following description apply only to certain embodiments of the present invention, and those skilled in the art can easily obtain other drawings based on these accompanying drawings.

на фиг. 1 – способ оптимизации транспортной сети связи;in FIG. 1 - a method for optimizing a transport communication network;

на фиг. 2 –устройство для оптимизации транспортной сети связи;in FIG. 2 –device for optimizing the transport communication network;

на фиг. 3 – система для оптимизации транспортной сети связи;in FIG. 3 - a system for optimizing a transport communication network;

на фиг. 4 – взаимодействие устройства для оптимизации транспортной сети связи с сетевыми элементами;in FIG. 4 - device interaction for optimizing a transport communication network with network elements;

на фиг. 5 – оптимальные логические структуры транспортной сети связи;in FIG. 5 - optimal logical structure of a transport communication network;

на фиг. 6 – графический анализ коэффициента готовности логической структуры на фиг. 5а;in FIG. 6 is a graphical analysis of the readiness coefficient of the logical structure in FIG. 5a;

на фиг. 7 – графический анализ коэффициента готовности логической структуры на фиг. 5б;in FIG. 7 is a graphical analysis of the readiness coefficient of the logical structure in FIG. 5 B;

на фиг. 8 – графический анализ коэффициента готовности логической структуры на фиг. 5в;in FIG. 8 is a graphical analysis of the readiness coefficient of the logical structure in FIG. 5c;

на фиг. 9 – графический анализ коэффициента готовности логической структуры на фиг. 5г;in FIG. 9 is a graphical analysis of the readiness coefficient of the logical structure in FIG. 5g;

на фиг. 10 – графический анализ в пространстве "суммарная пропускная способность логических каналов – коэффициент не готовности транспортной сети связи";in FIG. 10 - graphical analysis in space "the total capacity of the logical channels - the coefficient of unavailability of the transport communication network";

на фиг. 11 – графический анализ в пространстве "суммарная пропускная способность логических каналов – задержка ПБД 3-го приоритета".in FIG. 11 - graphical analysis in space "the total capacity of the logical channels - delay PDU 3rd priority".

Ниже будут полностью и четко описаны технические решения для вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Должно быть, очевидно, что варианты осуществления, описанные ниже, являются только частью настоящего изобретения, а не всеми возможными вариантами осуществления настоящего изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе вариантов осуществления настоящего изобретения и не использующие творческий подход, попадают под объем охраны настоящего изобретения.Below will be fully and clearly described technical solutions for embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. It should be obvious that the embodiments described below are only part of the present invention, and not all possible embodiments of the present invention. All other embodiments obtained by those skilled in the art based on the embodiments of the present invention and not using a creative approach fall within the protection scope of the present invention.

Реализация заявленного способа заключается в следующем (фиг. 1).Implementation of the claimed method is as follows (Fig. 1).

101. Получают информацию от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линии связи, информацию от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных и интенсивность поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информацию о сетевых элементах транспортной сети связи.101. Receive information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of the communication line, information from the access network, at least the average size of protocol data units and the rate of receipt of protocol data units, quality of service requirements, information about network elements of the transport network communication.

102. Находят связные структуры транспортной сети связи такие, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур.102. Connected structures of the transport communication network are found, such as the shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains, and cycles according to the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures.

103. Вычисляют оптимальную логическую структуру транспортной сети связи, с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур.103. The optimal logical structure of the transport communication network is calculated using information from the telecommunications network of the operator, at least the average delay time and availability factors of the communication lines, information about the network elements of the transport communication network, information about the found communication structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures.

В качестве примера поясним обобщенный алгоритм, реализующий вычисление оптимальной логической структуры методом ветвей и границ, который включает пять действий.As an example, we explain a generalized algorithm that implements the calculation of the optimal logical structure by the branch and bound method, which includes five actions.

Д1. Формируется список комбинаций, который содержит только одну пустую комбинацию (состояние, когда ни одному элементу сети связи не приписан ни один ресурс). Для этой комбинации в неиспользованном ресурсе определяется самый надежный и самый ненадежный ресурс и производится расчет верхней и нижней границы значение коэффициента готовности транспортной сети связи.D1. A list of combinations is formed, which contains only one empty combination (the state when no resource is assigned to any element of the communication network). For this combination, in the unused resource, the most reliable and most unreliable resource is determined and the upper and lower bounds are calculated for the value of the availability coefficient of the transport communication network.

Д2. Из списка комбинаций выбирается очередная комбинация, на основании которой формируются новые комбинации путем рассмотрения всех возможных вариантов назначения очередному элементу транспортной сети связи того или иного ресурса из списка ресурсов, но с учетом уже использованного ресурса.D 2. From the list of combinations, the next combination is selected, on the basis of which new combinations are formed by considering all possible options for assigning one or another resource from the list of resources to the next element of the transport communication network, but taking into account the already used resource.

Д3. Для каждой новой комбинации находится неиспользованный ресурс, в котором определяется самый надежный и самый ненадежный ресурс, и производится расчет верхней и нижней границы значение коэффициента готовности транспортной сети связи.D3. For each new combination, an unused resource is found in which the most reliable and most unreliable resource is determined, and the upper and lower bounds are calculated for the value of the availability coefficient of the transport communication network.

Д4. Если есть не рассмотренные комбинации в списке комбинаций, тогда возврат к Д2. Если все комбинации в списке рассмотрены, тогда в новом списке комбинаций определяется наибольшее значение нижней границы коэффициента готовности транспортной сети связи. После чего с этим значением сравниваются все значения верхних границ коэффициента готовности транспортной сети связи, при этом комбинации, у которых значение верхних границ меньше удаляются из нового списка комбинаций как не перспективные.D4. If there are not considered combinations in the list of combinations, then return to D2. If all combinations in the list are considered, then in the new list of combinations the largest value of the lower limit of the availability coefficient of the transport communication network is determined. After that, all values of the upper bounds of the availability coefficient of the transport communication network are compared with this value, while combinations for which the value of the upper bounds are less removed from the new list of combinations as not promising.

Расчет верхней и нижней границы значения коэффициента готовности транспортной сети связи производится по методике описанной в ГОСТ Р 55111-2008 г.The calculation of the upper and lower boundaries of the value of the availability coefficient of the transport communication network is carried out according to the method described in GOST R 55111-2008

Для наглядности на фиг. 5 представлены оптимальные логические структуры, полученные с помощью кратчайших маршрутов (фиг. 5а), остовых деревьев (фиг. 5б), гамильтоновых цепей (фиг. 5в) и циклов (фиг. 5г).For clarity, in FIG. Figure 5 shows the optimal logical structures obtained using the shortest routes (Fig. 5a), spanning trees (Fig. 5b), Hamiltonian chains (Fig. 5c) and cycles (Fig. 5d).

104. Находят связные структуры на оптимальной логической структуре по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур. 104. Connected structures are found on the optimal logical structure by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures.

105. Вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания.105. The optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network is calculated using information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of receipt of protocol data units, and the quality of service requirements.

В качестве примера поясним обобщенный алгоритм, реализующий вычисление оптимального распределение пропускной способности логических каналов, который включает пять действий.As an example, we explain a generalized algorithm that implements the calculation of the optimal distribution of the bandwidth of logical channels, which includes five actions.

Д1. Расчет начальных значений скоростей передачи канала связи (КС) или пропускных способностей логических каналов (ЛК)

Figure 00000001
по формулеD1. Calculation of initial values of communication channel (CS) transmission speeds or logical channel throughput (LC)
Figure 00000001
according to the formula

Figure 00000002
, (1)
Figure 00000002
, (one)

где

Figure 00000003
– средний размер ПБД для ЛК или КС с номером
Figure 00000004
,
Figure 00000005
– средний размер ПБД для ЛК или КС с номером
Figure 00000006
,
Figure 00000007
– стоимость аренды в расчете на единицу пропускной способности ЛК или КС с номером
Figure 00000008
,
Figure 00000009
– стоимость аренды в расчете на единицу пропускной способности ЛК или КС с номером
Figure 00000010
,
Figure 00000011
– допустимое значение математического ожидания задержки ПБД
Figure 00000012
-го приоритета для транспортной сети связи,
Figure 00000013
– это сумма интенсивностей потоков ПБД
Figure 00000014
-го приоритета для транспортной сети связи,
Figure 00000015
– интенсивность потока ПБД
Figure 00000016
-го приоритета для ЛК или КС с номером
Figure 00000017
,
Figure 00000018
– интенсивность потока ПБД
Figure 00000019
-го приоритета для ЛК или КС с номером
Figure 00000020
,
Figure 00000021
– задержка распространения ПБД для ЛК или КС с номером
Figure 00000022
,
Figure 00000023
– число сетевых элементов (СЭ) для транспортной сети связи;
Figure 00000024
– общее число СЭ, ЛК или КС для транспортной сети связи.Where
Figure 00000003
- the average size of the PBB for LC or CS with the number
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- the average size of the PBB for LC or CS with the number
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- the cost of rent per unit of bandwidth LC or CS with a number
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- the cost of rent per unit of bandwidth LC or CS with a number
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- allowable value of the mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000012
priority for the transport communication network,
Figure 00000013
Is the sum of the intensities of the PBB flows
Figure 00000014
priority for the transport communication network,
Figure 00000015
- PBB flow rate
Figure 00000016
priority for LC or CS with number
Figure 00000017
,
Figure 00000018
- PBB flow rate
Figure 00000019
priority for LC or CS with number
Figure 00000020
,
Figure 00000021
- delayed distribution of the PBB for LC or CS with a number
Figure 00000022
,
Figure 00000023
- the number of network elements (SE) for the transport communication network;
Figure 00000024
- the total number of SE, LC or CS for the transport communication network.

Д2. Определение начального значения среднего взвешенного математического ожидания задержки протокольных блоков данных

Figure 00000025
-го приоритета для канала связи или логического канала и для транспортной сети связи в целом (на основе начальных значений, полученных в Д1).D 2. Determination of the initial value of the average weighted mathematical expectation of delay of protocol data units
Figure 00000025
-th priority for the communication channel or logical channel and for the transport communication network as a whole (based on the initial values obtained in D1).

Средневзвешенное значение математического ожидания задержки ПБД

Figure 00000026
-го приоритета для транспортной сети связи в целом рассчитывается по формулеThe weighted average of the mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000026
priority for the transport communication network as a whole is calculated by the formula

Figure 00000027
, (2)
Figure 00000027
, (2)

где 

Figure 00000028
– задержка ПБД
Figure 00000029
-го приоритета для информационного направления (ИН) источник которого
Figure 00000030
-й СЭ, а адресат –
Figure 00000031
-й СЭ;
Figure 00000032
– математическое ожидание задержки ПБД
Figure 00000033
-го приоритета для ИН источник которого
Figure 00000034
-й СЭ, а адресат –
Figure 00000035
-й СЭ;
Figure 00000036
– задержка ПБД
Figure 00000037
-го приоритета для транспортной сети связи,
Figure 00000038
– математическое ожидание задержки ПБД
Figure 00000039
-го приоритета для транспортной сети связи;
Figure 00000040
– сумма интенсивностей потоков ПБД
Figure 00000041
-го приоритета для транспортной сети связи;
Figure 00000042
– интенсивность потока ПБД
Figure 00000043
-го приоритета для ИН источник которого
Figure 00000044
-й СЭ, а адресат –
Figure 00000045
-й СЭ;
Figure 00000046
– интенсивность потока ПБД
Figure 00000047
-го приоритета для КС или ЛК или КС с номером
Figure 00000048
;
Figure 00000049
– число СЭ для транспортной сети связи;
Figure 00000050
– общее число СЭ, КС или ЛК для транспортной сети связи.Where
Figure 00000028
- PBB delay
Figure 00000029
priority for the information direction (ID) whose source
Figure 00000030
SE, and the destination is
Figure 00000031
SE
Figure 00000032
- the mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000033
priority for ID whose source
Figure 00000034
SE, and the destination is
Figure 00000035
SE
Figure 00000036
- PBB delay
Figure 00000037
priority for the transport communication network,
Figure 00000038
- the mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000039
-th priority for the transport communication network;
Figure 00000040
- the sum of the intensities of the PBB flows
Figure 00000041
-th priority for the transport communication network;
Figure 00000042
- PBB flow rate
Figure 00000043
priority for ID whose source
Figure 00000044
SE, and the destination is
Figure 00000045
SE
Figure 00000046
- PBB flow rate
Figure 00000047
priority for a COP or LC or CS with a number
Figure 00000048
;
Figure 00000049
- the number of solar cells for the transport communication network;
Figure 00000050
- the total number of SE, CS or LC for the transport communication network.

Математическое ожидание задержки ПБД

Figure 00000051
-го приоритета в логическом канале рассчитывается по формуламMathematical expectation of delayed PBB
Figure 00000051
priority in the logical channel is calculated by the formulas

Figure 00000052
,
Figure 00000053
; (3)
Figure 00000052
,
Figure 00000053
; (3)

Figure 00000054
,
Figure 00000055
. (4)
Figure 00000054
,
Figure 00000055
. (four)

Математическое ожидание задержки ПБД

Figure 00000056
-го приоритета в логическом канале рассчитывается по формуламMathematical expectation of delayed PBB
Figure 00000056
priority in the logical channel is calculated by the formulas

Figure 00000057
,
Figure 00000058
; (5)
Figure 00000057
,
Figure 00000058
; (5)

Figure 00000059
,
Figure 00000060
. (6)
Figure 00000059
,
Figure 00000060
. (6)

Д3. Распределение скоростей передачи каналов связи:D3. Distribution of transmission speeds of communication channels:

Figure 00000061
Figure 00000061

Figure 00000062
,
Figure 00000063
(7)
Figure 00000062
,
Figure 00000063
(7)

илиor

Figure 00000064
Figure 00000064

Figure 00000065
Figure 00000065

Figure 00000066
,
Figure 00000067
(8)
Figure 00000066
,
Figure 00000067
(8)

Распределение пропускных способностей логических каналов:Bandwidth allocation of logical channels:

Figure 00000068
,
Figure 00000069
(9)
Figure 00000068
,
Figure 00000069
(9)

илиor

Figure 00000070
Figure 00000070

Figure 00000071
,
Figure 00000072
(10)
Figure 00000071
,
Figure 00000072
(10)

Д4. Определение значения среднего взвешенного математического ожидания задержки ПБД

Figure 00000073
-го приоритета для каналов связи или логических каналов и для транспортной сети связи в целом (используются значения
Figure 00000074
, полученные в Д3).D4. Determining the value of the average weighted mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000073
priority for communication channels or logical channels and for the transport communication network as a whole (values are used
Figure 00000074
obtained in D3).

Д5. Если значение среднего взвешенного математического ожидания задержки ПБД

Figure 00000075
-го приоритета, полученное в Д4, не отличается от начального значения, тогда работа алгоритма заканчивается. В противном случае начальные значения скоростей передачи каналов связи или пропускных способностей логических каналов принимаются равными тем, что были получены в Д3. Начальное значение среднего взвешенного математического ожидания задержки ПБД
Figure 00000076
-го приоритета принимается равным тому, что было получено в Д4 и осуществляется переход к Д3.D5. If the value of the average weighted mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000075
-th priority obtained in D4 does not differ from the initial value, then the operation of the algorithm ends. Otherwise, the initial values of the transmission speeds of the communication channels or throughputs of the logical channels are taken equal to those that were obtained in D3. The initial value of the average weighted mathematical expectation of the delay of the PBB
Figure 00000076
-th priority is taken equal to what was received in D4 and the transition to D3 is carried out.

106. Заполняют таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи.106. Fill in the tables of switching, topology and resource management of the transport communication network.

Таблицы коммутации транспортной сети связи заполняют с использованием связных структур, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующей связной структуры. Таблицы топологии транспортной сети связи заполняют с использованием вычисленных оптимальных логических структур транспортной сети связи. Таблицы управления ресурсом заполняют с использованием вычисленного оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи.The switching tables of the transport communication network are filled using connected structures found by the criterion of maximum availability factor for the corresponding connected structure. The topology tables of the transport communication network are filled using the calculated optimal logical structures of the transport communication network. Resource management tables are populated using the calculated optimal bandwidth allocation of the logical channels of the transport communication network.

107. Передают сетевым элементам транспортной сети связи таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом через каналы управления.107. Transfer to the network elements of the transport communication network switching tables, topologies, and resource management through control channels.

Заявленный способ для оптимизации сети связи позволяет достичь указанного технического результата за счет нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, нахождения связных структур по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисления оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи.The claimed method for optimizing a communication network allows you to achieve the specified technical result by finding connected structures by the criterion of minimum average latency for the corresponding connected structures, calculating the optimal logical structure of the transport communication network, finding connected structures by the criterion of maximum availability for the corresponding connected structures, calculating the optimal bandwidth allocation of logical channels of a transport communication network.

Устройство для оптимизации сети связи (фиг. 2) состоит из модуля сбора/вывода параметров 201, модуля нахождения связных структур 202, модуля структурной оптимизации 203, модуля параметрической оптимизации 204, модуля содержания 205.A device for optimizing a communication network (Fig. 2) consists of a module 201 for collecting / outputting parameters, a module for finding connected structures 202, a structural optimization module 203, a parametric optimization module 204, and a content module 205.

Модуль сбора/вывода параметров 201 выполненный с возможностью получения информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, требований к качеству обслуживания, передачи сетевым элементам таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом. The module 201 for collecting / outputting parameters configured to receive information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of communication lines, information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of receipt of protocol data units, information about network elements transport communication network, quality of service requirements, transmission of switching tables, topology and resource management to network elements.

Модуль нахождения связных структур 202 выполненный с возможностью нахождения связных структур транспортной сети связи таких, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур. The module for finding connected structures 202 is configured to find connected structures of a transport communication network such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures and by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures.

Модуль структурной оптимизации 203 выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур. The structural optimization module 203 is configured to calculate the optimal logical structure of the transport communication network, using information from the telecommunications network of the operator, at least the average delay time and availability factors of the communication lines, information about the network elements of the transport communication network, information about the found communication structures according to the minimum criterion average delay time for the corresponding connected structures.

Модуль параметрической оптимизации 204 выполненный с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи, с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания. The parametric optimization module 204 is configured to calculate the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network, using information from the access network, at least the average size of the protocol data units and the arrival rate of the protocol data units, quality of service requirements.

Модуль содержания 205 выполненный с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи и передачи данных таблиц в модуль сбора/вывода параметров.The content module 205 is configured to populate the switching, topology and resource management tables of the transport communication network and transmitting the data of the tables to the parameter collection / output module.

Модули 201-205 могут быть реализованы по известной схеме, например, на платформе Programmble Flow controller NEC PF6800 (http://www.sdxcentral.com/products/nec-programmbleflow- controller).Modules 201-205 can be implemented according to a well-known scheme, for example, on the platform Programmble Flow controller NEC PF6800 (http://www.sdxcentral.com/products/nec-programmbleflow-controller).

При этом первый выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля структурной оптимизации, третий выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля структурной оптимизации, второй выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля параметрической оптимизации, третий выход модуля нахождения связных структур соединен с третьим входом модуля содержания, первый выход модуля структурной оптимизации соединен со вторым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля структурной оптимизации соединен с первым входом модуля содержания, третий выход модуля структурной оптимизации соединен с третьим входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля параметрической оптимизации соединен со вторым входом модуля содержания, первый выход модуля содержания соединен с первым входом модуля сбора/вывода параметров.In this case, the first output of the parameter acquisition / output module is connected to the first input of the module for finding connected structures, the second output of the parameter acquisition / output module is connected to the first input of the structural optimization module, the third output of the parameter acquisition / output module is connected to the first input of the parametric optimization module, the first output the module for finding connected structures is connected to the second input of the module of structural optimization, the second output of the module for finding connected structures is connected to the second input of the module of parametric optimization, the third output of the module for finding connected structures is connected to the third input of the module of content, the first output of the module for structural optimization is connected to the second input of the module for finding connected structures, the second output of the module for structural optimization is connected to the first input of the module of content, the third output of the module for structural optimization is connected to the third input of the module of parametric optimization, the first output of the parametric optimization module is connected to the second input of the content module, the first output of the content module is connected to the first the course of the module for collecting / output parameters.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На модуль сбора/вывода параметров 201 поступает информация от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи, информация от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных, интенсивности поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информация о сетевых элементах транспортной сети связи. Информация от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи, а также информация о сетевых элементах транспортной сети связи поступает в модуль нахождения связных структур 202. В данном модуле находят связные структуры транспортной сети связи такие, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур. Найденные связные структуры транспортной сети связи передаются в модуль структурной оптимизации 203. В модуль структурной оптимизации 203 также поступает информация с модуля сбора/вывода параметров 201, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи. В модуле структурной оптимизации 203 вычисляют оптимальные логические структуры транспортной сети связи. Оптимальные логические структуры транспортной сети связи передаются в модуль нахождения связных структур 202 для нахождения связных структур по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур. Данные связные структуры, найденные по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, передаются в модуль содержания 205 для заполнения таблиц коммутации транспортной сети связи. Оптимальная логическая структура транспортной сети связи передается в модуль содержания 205 для заполнения таблиц топологии транспортной сети связи, а также в модуль параметрической оптимизации 204. В модуль параметрической оптимизации 204 поступает информация от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания. На основе всех входящих данных в модуле параметрической оптимизации 204 вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи и передают вычисленное оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи в модуль содержания 205 для заполнения таблиц управления ресурсом. Из модуля содержания 205 заполненные таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи поступают в модуль сбора/вывода параметров 201. The data acquisition / output module 201 receives information from the network of the telecom operator, at least the average delay time and availability factors of communication lines, information from the access network, at least the average size of protocol data units, arrival rates of protocol data units, quality of service requirements, information about network elements of a transport communication network. Information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of the communication lines, as well as information about the network elements of the transport communication network, is supplied to the module for finding connected structures 202. In this module, connected structures of the transport communication network are found, such as shortest routes, backbones trees, Hamiltonian chains, and cycles according to the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures. The found connected structures of the transport communication network are transmitted to the structural optimization module 203. The structural optimization module 203 also receives information from the parameter acquisition / output module 201, at least the average delay time and the link availability factors. In the structural optimization module 203, the optimal logical structures of the transport communication network are calculated. The optimal logical structures of the transport communication network are transmitted to the module for finding connected structures 202 to find connected structures by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures. These connected structures, found by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, are transferred to the content module 205 to fill in the switching tables of the transport communication network. The optimal logical structure of the transport communication network is transmitted to the content module 205 for filling out the topology tables of the transport communication network, as well as to the parametric optimization module 204. The parametric optimization module 204 receives information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of protocol units data, quality of service requirements. Based on all the input data in the parametric optimization module 204, the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network is calculated and the calculated optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network is transferred to the content module 205 to fill out the resource management tables. From the content module 205, the completed switching, topology, and resource management tables of the transport communication network are supplied to the parameter acquisition / output module 201.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных модуля нахождения связных структур, выполненного с возможностью нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуля структурной оптимизации, выполненного с возможностью вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, модуля параметрической оптимизации, выполненного с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов, повышается коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и коэффициент готовности транспортной сети связи.Thanks to the new set of essential features due to the additionally introduced module for finding connected structures, made with the possibility of finding connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures and by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, the module of structural optimization, made with the possibility of calculating the optimal logical structure of the transport communication network, parametric optimization module, made with the possibility By calculating the optimal distribution of logical channel capacity, the utilization rate of the total channel resource of the transport communication network and the availability coefficient of the transport communication network are increased.

Система для оптимизации транспортной сети связи (фиг. 3) содержит устройство для оптимизации транспортной сети связи 301, как минимум, три сетевых элемента 302, выполненные с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, причем каждый сетевой элемент соединен с вычислительным устройством каналом управления, по которому передаются таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом, сетевые элементы соединены друг с другом физическими и логическими каналами связи.A system for optimizing a transport communication network (Fig. 3) comprises a device for optimizing a transport communication network 301, at least three network elements 302, configured to populate the switching, topology, and resource tables of a transport communication network, each network element being connected to a computing device by a control channel, through which switching, topology and resource management tables are transmitted, network elements are connected to each other by physical and logical communication channels.

Устройство для оптимизации транспортной сети связи 301 выполнено по пункту 2 формулы данного изобретения.A device for optimizing the transport communication network 301 is made according to paragraph 2 of the claims of the present invention.

Сетевой элемент 302 в своем составе имеет, как минимум, модуль ввода/вывода параметров для приема таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом, передачи статистики трафика данных в устройство для оптимизации транспортной сети связи, модуль сбора статистики (Statistic) для сбора статистики трафика данных (с использованием, например, протокола SNMP) и отправки статистики трафика данных в модуль ввода/вывода параметров, модуль коммутации для осуществления инструкций по коммутации потоков трафика данных, модуль управления ресурсом для выполнения требований к качеству обслуживания за счет применения оптимального распределения пропускных способностей в физических портах, модуль топологии для использования оптимальной логической структуры за счет включения/выключения соответствующих физических портов, которые осуществляют передачу/переадресацию потоков трафика данных. Все модули в сетевом элементе соединены посредством общей внутренней шины AXI4, которая выступает в качестве средства обмена информацией между модулями.The network element 302 includes at least a parameter input / output module for receiving switching tables, topology and resource management, transmitting data traffic statistics to a device for optimizing the transport communication network, and a Statistic module for collecting data traffic statistics ( using, for example, SNMP protocol) and sending statistics of data traffic to the parameter input / output module, a switching module for implementing instructions for switching data traffic flows, a resource management module for executing Nia requirements for quality of service through the application of optimal bandwidth allocation in the physical ports, the module topology for optimal logical structure due to on / off the corresponding physical ports that are transmitting / forwarding of data traffic flows. All modules in the network element are connected via a common internal bus AXI4, which acts as a means of exchanging information between the modules.

Сетевой элемент может быть реализован по известной схеме, например, как описано в патенте RU № 2584471 от 20.05.2016 г. или коммутатор Programmble Flow PF5340-48XP-6Q ( см. www.nstor.ru/ru/news/lenta/nec_pf5340_48xp_6q_32qp.html).The network element can be implemented according to a known scheme, for example, as described in patent RU No. 2584471 dated 05/20/2016 or the Programmble Flow switch PF5340-48XP-6Q (see www.nstor.ru/ru/news/lenta/nec_pf5340_48xp_6q_32qp. html).

Устройство для оптимизации транспортной сети взаимодействует с сетевыми элементами с использованием, например, открытого протокола OpenFlow или SSH.A device for optimizing a transport network interacts with network elements using, for example, the OpenFlow open protocol or SSH.

Интерактивный процесс системы для оптимизации транспортной сети связи описан ниже.An interactive system process for optimizing a transport communications network is described below.

В устройстве для оптимизации транспортной сети связи:In the device for optimizing the transport communication network:

1. Модуль сбора/вывода параметров получает информацию от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи, информацию от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных и интенсивность поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информацию от всех сетевых элементов транспортной сети связи о включённых/выключенных физических портах.1. The module for collecting / outputting parameters receives information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of communication lines, information from the access network, at least the average size of protocol data units and the rate of receipt of protocol data units, requirements for the quality of service, information from all network elements of the transport communication network about enabled / disabled physical ports.

2. Модуль нахождения связных структур находит связные структуры транспортной сети связи такие, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур. 2. The module for finding connected structures finds connected structures of the transport communication network such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures.

3. Модуль структурной оптимизации вычисляет оптимальную логическую структуру транспортной сети связи, с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур. Оптимальная логическая структура транспортной сети связи передается в модуль нахождения связных структур, модуль параметрической оптимизации и модуль содержания (в данном модуле заполняют таблицы топологии транспортной сети связи). 3. The structural optimization module calculates the optimal logical structure of the transport communication network, using information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of the communication lines, information about the network elements of the transport communication network, information about the found communication structures according to the minimum average time criterion delays for corresponding coherent structures. The optimal logical structure of the transport communication network is transmitted to the module for finding connected structures, the parametric optimization module, and the content module (in this module, the topology tables of the transport communication network are filled in).

4. Модуль нахождения связных структур находит связные структуры транспортной сети связи такие, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию максимума коэффициента готовностей для соответствующих связных структур. Данные связные структуры передаются в модуль содержания для заполнения таблиц коммутации транспортной сети связи.4. The module for finding connected structures finds connected structures of the transport communication network such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles by the criterion of maximum availability factor for the corresponding connected structures. These connected structures are transferred to the content module to populate the switching tables of the transport communication network.

5. В модуль параметрической оптимизации поступает информация от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных, интенсивности поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информация о связных структурах, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, информация об оптимальной логической структуре транспортной сети связи. На основе всех данных в модуле параметрической оптимизации вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи и передают вычисленное оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи в модуль содержания для заполнения таблиц управления ресурсом.5. The parametric optimization module receives information from the access network, at least the average size of protocol data units, the intensity of protocol data units, quality of service requirements, information about the connected structures found by the maximum availability factor for the corresponding connected structures, information about the optimal the logical structure of the transport communication network. Based on all the data in the parametric optimization module, the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network is calculated and the calculated optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network is transferred to the content module to fill out the resource management tables.

6. Модуль содержания принимает информацию о связных структурах, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, и заполняет таблицы коммутации. Принимает информацию об оптимальной логической структуре транспортной сети связи и заполняет таблицы топологии. Принимает информацию об оптимальном распределении пропускной способности логических каналов транспортной сети связи и заполняет таблицы управления ресурсом. Все заполненные таблицы передаются в модуль сбора/вывода параметров.6. The content module receives information about the connected structures found by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, and fills in the switching tables. It receives information about the optimal logical structure of the transport communication network and fills in the topology tables. It receives information about the optimal allocation of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network and fills out the resource management tables. All completed tables are transferred to the module for collecting / output parameters.

7. Модуль сбора/вывода параметров передает таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом сетевым элементам транспортной сети связи.7. The module for collecting / outputting parameters transfers the switching, topology and resource management tables to the network elements of the transport communication network.

Сетевой элемент транспортной сети связи с использованием модуля ввода/вывода параметров принимает таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом. На основании данных таблиц заполняет свои таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом, осуществляет управление физическими портами. The network element of the transport communication network, using the parameter input / output module, receives switching, topology, and resource management tables. Based on these tables, it fills in its switching, topology and resource management tables, and manages physical ports.

Модуль сбора статистики в сетевом элементе транспортной сети связи осуществляет сбор статистики трафика данных и передает в модуль ввода/вывода параметров. Модуль ввода/вывода параметров передает в устройство для оптимизации транспортной сети связи информацию о статистики трафика данных, о том какие физические порты включены/выключены.The statistics collection module in the network element of the transport communication network collects data traffic statistics and transmits the parameters to the input / output module. The parameter input / output module transmits information on the data traffic statistics and on which physical ports are on / off to the device for optimizing the transport communication network.

Преобразование/перерасчет таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом в вычислительном устройстве происходит на основании информации получаемой от сетевых элементов транспортной сети связи, информации от сети доступа или информации от сети оператора связи, а также когда время действия предыдущих таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом истекло.Conversion / recalculation of switching tables, topology and resource management in a computing device is based on information received from network elements of a transport communication network, information from an access network or information from a network of a communication operator, as well as when the previous switching, topology and resource management tables have expired .

Правомерность теоретических предпосылок проверялась следующим образом: допустим, что транспортная сеть связи включает шесть узлов коммутации для организации пяти направлений связи, кроме того предполагается предоставление многоточечных сервисов с различными топологиями. Для организации транспортной сети связи планируется арендовать канальный ресурс от двух операторов связи, по пять каналов связи от каждого оператора. Каналы связи от разных операторов имеют разный коэффициент готовности: у первого – 0,997 (пунктирные линии фиг. 5), у второго – 0,999 (сплошные линии фиг. 5). Требуется обеспечить: коэффициент готовности транспортной сети связи не хуже чем 0,9999, математическое ожидание сетевой задержки ПБД 3-го приоритета должно быть не более 100 мс, требования к сетевой задержке ПБД для 1-го и 2-го приоритета не предъявляются. Исходные данные, характеризующие интенсивность поступления потоков ПБД от сети доступа, представлены в таблице 1.The validity of the theoretical assumptions was verified as follows: suppose that a transport communication network includes six switching nodes for organizing five communication directions, in addition, it is proposed to provide multi-point services with various topologies. To organize a transport communication network, it is planned to rent a channel resource from two communication operators, five communication channels from each operator. Communication channels from different operators have different availability factors: the first 0.997 (dashed lines of Fig. 5), the second 0.999 (solid lines of Fig. 5). It is required to ensure: the availability coefficient of the transport communication network is not worse than 0.9999, the mathematical expectation of the network delay of the 3rd priority PDU should not be more than 100 ms, the requirements for the network delay of the PBU for the 1st and 2nd priority are not presented. The source data characterizing the intensity of the flow of PBB flows from the access network are presented in table 1.

Таблица 1 – Характеристики потоков ПБД от сети доступаTable 1 - Characteristics of PBB flows from the access network

Интенсивность и средний размер ПБДPBB Intensity and Average Size Параметры информационных направленийInformation Direction Parameters

Figure 00000077
,
Figure 00000078
Figure 00000077
,
Figure 00000078
Figure 00000079
,
Figure 00000080
Figure 00000079
,
Figure 00000080
Figure 00000081
,
Figure 00000080
Figure 00000081
,
Figure 00000080
Figure 00000082
,
Figure 00000080
Figure 00000082
,
Figure 00000080
Figure 00000083
,
Figure 00000080
Figure 00000083
,
Figure 00000080
Figure 00000084
, ПБД/с
Figure 00000084
, PBB / s
19,85619,856 3,9053,905 23,43123,431 4,3224,322 8,5688.568
Figure 00000085
, ПБД/с
Figure 00000085
, PBB / s
39,71239,712 7,8097,809 46,86246,862 8,6448,644 17,13617,136
Figure 00000086
, ПБД/с
Figure 00000086
, PBB / s
59,56859,568 11,71411,714 70,29370,293 12,96612,966 25,70325,703
Figure 00000087
, ПБД/с
Figure 00000087
, PBB / s
119,136119,136 23,42723,427 140,586140,586 25,93225,932 51,40751,407
Figure 00000088
, бит
Figure 00000088
bit
88008800 88008800 88008800 88008800 88008800

На фиг. 5 представлены оптимальные логические структуры транспортной сети связи, полученные в результате решения задачи структурной оптимизации методом ветвей и границ для четырех вариантов декомпозиции транспортной сети связи (граф № 1 – с помощью кратчайших маршрутов, граф № 2 – с помощью остовых деревьев, граф № 3 – с помощью гамильтоновых цепей, граф № 4 – с помощью гамильтоновых циклов). In FIG. Figure 5 presents the optimal logical structures of the transport communication network obtained as a result of solving the structural optimization problem using the branch and bound method for four options for decomposition of the transport communication network (column No. 1 - using shortest routes, column No. 2 - using spanning trees, column No. 3 - using Hamiltonian chains, graph No. 4 - using Hamiltonian cycles).

Графический анализ коэффициента готовности логических структур представлен на фиг. 6 для графа № 1, на фиг. 7 для графа № 2, на фиг. 8 для графа № 3, на фиг. 9 для графа № 4. A graphical analysis of the readiness coefficient of logical structures is presented in FIG. 6 for column No. 1, in FIG. 7 for column No. 2, in FIG. 8 for column No. 3, in FIG. 9 for column No. 4.

Коэффициенты готовности синтезированных графов оценивается по следующим четырем параметрам (фиг. 6-9):The readiness coefficients of the synthesized graphs are estimated by the following four parameters (Fig. 6-9):

вероятность нахождения в работоспособном состоянии хотя бы одного маршрута из

Figure 00000089
кратчайших маршрутов.the probability of at least one route from
Figure 00000089
shortest routes.

вероятность нахождения в работоспособном состоянии хотя бы одного остовного дерева из

Figure 00000089
остовных деревьев.the probability of at least one spanning tree from
Figure 00000089
spanning trees.

вероятность нахождения в работоспособном состоянии хотя бы одной гамильтоновой цепи из

Figure 00000089
гамильтоновых цепей.the probability of at least one Hamiltonian chain from
Figure 00000089
Hamiltonian chains.

вероятность нахождения в работоспособном состоянии хотя бы одного гамильтонова цикла из

Figure 00000089
гамильтоновых циклов.the probability of at least one Hamiltonian cycle from
Figure 00000089
Hamiltonian cycles.

Анализ представленных результатов позволяет сделать следующий вывод: в условиях предоставления многоточечных услуг повысить коэффициент готовности транспортной сети связи можно путем формирования ее логической структуры с помощью гамильтоновых циклов, а не кратчайших маршрутов. Данная закономерность подтверждена модельными экспериментами на серии графов, отличающихся количеством вершин, характером связности и пр.An analysis of the presented results allows us to draw the following conclusion: in the conditions of the provision of multipoint services, it is possible to increase the availability coefficient of a transport communication network by forming its logical structure using Hamiltonian cycles, rather than shortest routes. This regularity is confirmed by model experiments on a series of graphs that differ in the number of vertices, the nature of connectivity, etc.

Для каждого из четырех синтезированных графов (фиг. 5) согласно данному изобретению была решена задача параметрической оптимизации для трех случаев:For each of the four synthesized graphs (Fig. 5) according to this invention, the problem of parametric optimization was solved for three cases:

1) в каждом информационном направлении используется один кратчайший маршрут;1) in each information direction one shortest route is used;

2) в каждом информационном направлении используется два кратчайших маршрута;2) in each information direction two shortest routes are used;

3) в каждом информационном направлении используется три кратчайших маршрута.3) in each information direction three shortest routes are used.

Результаты решения задачи параметрической оптимизации в пространствах "суммарная пропускная способность логических каналов – коэффициент неготовности транспортной сети связи" и "суммарная пропускная способность логических каналов – задержка ПБД 3-го приоритета" представлены на фиг. 10-11. На фиг. 10-11 видно, что граф, синтезированный с помощью гамильтоновых циклов обеспечивает выполнение требований по коэффициенту готовности транспортной сети связи уже при двух альтернативных маршрутах передачи информации для каждого информационного направления, что в свою очередь сокращает объем суммарного канального ресурса на 37 % по сравнению с требуемым объемом суммарного ресурса для случая синтеза логической структуры транспортной сети связи с помощью кратчайших маршрутов. А это в свою очередь позволяет повысить коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи рассчитанный согласно формулы (см. Клейнрок, Л. Коммуникационные сети. Стохастические потоки и задержки сообщений / Л. Клейнрок. – Москва: «Наука», 1970. – 49 с.)The results of solving the parametric optimization problem in the spaces “total bandwidth of logical channels — unavailability coefficient of a transport communication network” and “total bandwidth of logical channels — delay of priority 3 PDUs” are presented in FIG. 10-11. In FIG. 10-11 it can be seen that the graph synthesized using Hamiltonian cycles ensures the fulfillment of the requirements for the availability coefficient of the transport communication network with two alternative information transmission routes for each information direction, which in turn reduces the total channel resource by 37% compared to the required the total resource for the case of the synthesis of the logical structure of the transport communication network using the shortest routes. And this, in turn, makes it possible to increase the utilization rate of the total channel resource of the transport communication network calculated according to the formula (see Kleinrok, L. Communication networks. Stochastic flows and message delays / L. Kleinrok. - Moscow: Nauka, 1970. - 49 p. .)

Figure 00000090
, (11)
Figure 00000090
, (eleven)

где

Figure 00000091
- коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи,
Figure 00000092
- суммарная интенсивность поступления потоков ПБД для транспортной сети связи,
Figure 00000093
- средний размер ПБД,
Figure 00000094
- суммарный канальный ресурс транспортной сети связи. Так как суммарная интенсивность поступления потоков ПБД и средний размер ПБД не изменяется, а суммарный канальный ресурс транспортной сети связи уменьшается, следовательно, коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи увеличивается.Where
Figure 00000091
- utilization of the total channel resource of the transport communication network,
Figure 00000092
- the total intensity of the arrival of PBB flows for the transport communication network,
Figure 00000093
- the average size of the PBB,
Figure 00000094
- total channel resource of the transport communication network. Since the total intensity of the arrival of PBB flows and the average size of the PBB does not change, and the total channel resource of the transport communication network decreases, therefore, the utilization rate of the total channel resource of the transport communication network increases.

Данная закономерность подтверждена модельными экспериментами на серии графов, отличающихся количеством вершин, характером связности и пр.This regularity is confirmed by model experiments on a series of graphs that differ in the number of vertices, the nature of connectivity, etc.

Анализ результатов эксперимента показывает что, за счет нахождения связных структур по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи, нахождения связных структур по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи повышается коэффициент использования суммарного канального ресурса транспортной сети связи и коэффициент готовности транспортной сети связи.An analysis of the experimental results shows that, by finding connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures, calculating the optimal logical structure of the transport communication network, finding connected structures by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, calculating the optimal distribution of the logical channel capacity transport communication network increases the utilization rate of the total channel resource transpor hydrochloric communication network and the availability of the transport network.

Claims (3)

1. Устройство для оптимизации транспортной сети связи, содержащее модуль сбора/вывода параметров, выполненный с возможностью получения информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовности линий связи, информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, передачи сетевым элементам таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом, отличающееся тем, что дополнительно включен модуль нахождения связных структур, выполненный с возможностью нахождения связных структур транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующей связной структуры и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуль структурной оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры транспортной сети связи с использованием информации от сети оператора связи, как минимум времени среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, модуль параметрической оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, модуль содержания, выполненный с возможностью заполнения таблиц коммутации транспортной сети связи с использованием связных структур, таких как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующей связной структуры транспортной сети связи, таблиц топологии транспортной сети связи с использованием вычисленных оптимальных логических структур транспортной сети связи и таблиц управления ресурсом транспортной сети связи с использованием вычисленного оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи для последующей передачи их сетевым элементам транспортной сети связи, управляющим физическими портами на основании полученных данных и передачи данных таблиц в модуль сбора/вывода параметров, причем первый выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля структурной оптимизации, третий выход модуля сбора/вывода параметров соединен с первым входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля структурной оптимизации, второй выход модуля нахождения связных структур соединен со вторым входом модуля параметрической оптимизации, третий выход модуля нахождения связных структур соединен с третьим входом модуля содержания, первый выход модуля структурной оптимизации соединен со вторым входом модуля нахождения связных структур, второй выход модуля структурной оптимизации соединен с первым входом модуля содержания, третий выход модуля структурной оптимизации соединен с третьим входом модуля параметрической оптимизации, первый выход модуля параметрической оптимизации соединен со вторым входом модуля содержания, первый выход модуля содержания соединен с первым входом модуля вывода параметров.1. A device for optimizing the transport communication network, containing a module for collecting / output parameters, configured to receive information from the network of the telecom operator, at least the average delay time and availability of communication lines, information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of receipt of protocol data units, quality of service requirements, information about network elements of a transport communication network, transmission of switching tables, topology and resource management, characterized in that it additionally includes a module for finding connected structures, configured to find connected structures of a transport communication network by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structure and by the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, structural optimization module made with the ability to calculate the optimal logical structure of the transport communication network using information from the network of the communication operator, to to a minimum of average delay time and availability factors of communication lines, information about network elements of a transport communication network, information about found connected structures by the criterion of minimum average delay time for corresponding connected structures, a parametric optimization module configured to calculate the optimal distribution of logical channel capacity transport communication network using information from the access network, at least the average size of protocol blocks is given the number and intensity of receipt of protocol data units, quality of service requirements, a content module configured to populate the switching tables of a transport communication network using connected structures such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles found by the maximum availability factor for the corresponding connected structure of the transport communication network, the topology tables of the transport communication network using the calculated optimal logical structures of the transport communication network and resource tables of the transport communication network using the calculated optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network for subsequent transmission to the network elements of the transport communication network, controlling physical ports based on the received data and transmitting the table data to the parameter collection / output module, moreover, the first output of the parameter collecting / output module is connected to the first input of the module for finding connected structures, the second output of the pairs collecting / output module trov is connected to the first input of the structural optimization module, the third output of the parameter acquisition / output module is connected to the first input of the parametric optimization module, the first output of the module for finding connected structures is connected to the second input of the structural optimization module, the second output of the module for finding connected structures is connected to the second input of the parametric module optimization, the third output of the module for finding connected structures is connected to the third input of the content module, the first output of the structural optimization module is connected to the second by the input of the module for finding connected structures, the second output of the structural optimization module is connected to the first input of the content module, the third output of the structural optimization module is connected to the third input of the parametric optimization module, the first output of the parametric optimization module is connected to the second input of the content module, the first output of the content module is connected to the first input of the parameter output module. 2. Способ оптимизации транспортной сети связи, осуществляемый устройством по п. 1, заключающийся в том, что получают информацию от сети оператора связи, как минимум среднее время задержки и коэффициенты готовностей линий связи, информацию от сети доступа, как минимум средний размер протокольных блоков данных и интенсивность поступления протокольных блоков данных, требования к качеству обслуживания, информацию о сетевых элементах транспортной сети связи, передают сетевым элементам транспортной сети связи таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом, отличающийся тем, что находят связные структуры для транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующей связной структуры, вычисляют оптимальную логическую структуру транспортной сети связи с использованием информации от сети оператора связи, как минимум среднего времени задержки и коэффициентов готовностей линий связи, информации о сетевых элементах транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, находят связные структуры на оптимальной логической структуре транспортной сети связи по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических каналов транспортной сети связи с использованием информации от сети доступа, как минимум среднего размера протокольных блоков данных и интенсивности поступления протокольных блоков данных, требований к качеству обслуживания, заполняют таблицы коммутации транспортной сети связи с использованием связных структур, таких как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующей связной структуры транспортной сети связи, таблицы топологии транспортной сети связи с использованием вычисленных оптимальных логических структур транспортной сети связи и таблицы управления ресурсом транспортной сети связи с использованием вычисленного оптимального распределения пропускной способности логических каналов транспортной сети связи для последующей передачи их сетевым элементам транспортной сети связи, управляющим физическими портами на основании полученных данных.2. The method for optimizing the transport communication network, carried out by the device according to claim 1, which consists in obtaining information from the network of the communication operator, at least the average delay time and availability factors of communication lines, information from the access network, at least the average size of protocol data units and the intensity of receipt of protocol data units, quality of service requirements, information about network elements of a transport communication network, transmit switching tables, topologies and resource management, characterized in that connected structures are found for the transport communication network according to the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structure, the optimal logical structure of the transport communication network is calculated using information from the communication operator’s network, at least the average delay time and availability factors of communication lines , information about the network elements of the transport communication network, information about the found connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding existing connected structures, find connected structures on the optimal logical structure of the transport communication network according to the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, calculate the optimal distribution of the bandwidth of the logical channels of the transport communication network using information from the access network, at least the average size of protocol data units and intensity arrivals of protocol data units, requirements for quality of service, fill in the switching tables of the conveyor communication network using connected structures such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles found by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structure of the transport communication network, the topology table of the transport communication network using the calculated optimal logical structures of the transport communication network and resource tables of the transport communication network using the calculated optimal distribution of the throughput of the logical channels of the transport tnoj communication network for subsequent transmission to the network elements of the transport communication network controlling the physical ports on the basis of data obtained. 3. Система для оптимизации транспортной сети связи, отличающаяся тем что содержит устройство для оптимизации транспортной сети связи по п. 1, как минимум три сетевых элемента, выполненных с возможностью заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом транспортной сети связи, причем каждый сетевой элемент соединен с устройством для оптимизации транспортной сети связи каналом управления, сетевые элементы соединены друг с другом физическими и логическими каналами связи.3. A system for optimizing a transport communication network, characterized in that it comprises a device for optimizing a transport communication network according to claim 1, at least three network elements configured to populate the switching, topology and resource tables of the transport communication network, each network element being connected with a device for optimizing the transport communication network by a control channel, network elements are connected to each other by physical and logical communication channels.
RU2018108172A 2018-03-06 2018-03-06 Method, device and system for transport communication network optimization RU2680764C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108172A RU2680764C1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Method, device and system for transport communication network optimization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108172A RU2680764C1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Method, device and system for transport communication network optimization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680764C1 true RU2680764C1 (en) 2019-02-26

Family

ID=65479349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018108172A RU2680764C1 (en) 2018-03-06 2018-03-06 Method, device and system for transport communication network optimization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680764C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202244U1 (en) * 2020-09-22 2021-02-09 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMUM PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM TOTAL MESSAGE TRANSMISSION TIME
RU203223U1 (en) * 2020-09-22 2021-03-26 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMAL PACKET SIZE BY CRITERION OF MINIMUM DELAY AND MESSAGE TRANSMISSION TIME DIFFERENCE
RU205444U1 (en) * 2021-04-09 2021-07-14 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMAL PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM DELAYED DIGITAL COMPRESSED IMAGES IN THE CONDITIONS OF OPTIMAL Smoothing WITHOUT LOSS
RU2764784C1 (en) * 2021-03-15 2022-01-21 Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030058797A1 (en) * 2000-10-30 2003-03-27 Nec Usa, Inc. Path provisioning for service level agreements in differentiated service networks
RU2482613C2 (en) * 2008-09-01 2013-05-20 Алькатель Люсент Method, device and module for optimising remote management of home network devices
RU2520354C2 (en) * 2010-10-30 2014-06-20 Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. Collaborative optimisation method, device and system
US20140215079A1 (en) * 2010-05-28 2014-07-31 Juniper Networks, Inc. Application-layer traffic optimization service spanning multiple networks
RU2636665C1 (en) * 2017-02-20 2017-11-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) Method of multipath routing using data traffic flow splitting

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030058797A1 (en) * 2000-10-30 2003-03-27 Nec Usa, Inc. Path provisioning for service level agreements in differentiated service networks
RU2482613C2 (en) * 2008-09-01 2013-05-20 Алькатель Люсент Method, device and module for optimising remote management of home network devices
US20140215079A1 (en) * 2010-05-28 2014-07-31 Juniper Networks, Inc. Application-layer traffic optimization service spanning multiple networks
RU2520354C2 (en) * 2010-10-30 2014-06-20 Хуавей Текнолоджиз Ко., Лтд. Collaborative optimisation method, device and system
US9003029B2 (en) * 2010-10-30 2015-04-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Method, apparatus and system for joint optimization
RU2636665C1 (en) * 2017-02-20 2017-11-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) Method of multipath routing using data traffic flow splitting

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202244U1 (en) * 2020-09-22 2021-02-09 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMUM PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM TOTAL MESSAGE TRANSMISSION TIME
RU203223U1 (en) * 2020-09-22 2021-03-26 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMAL PACKET SIZE BY CRITERION OF MINIMUM DELAY AND MESSAGE TRANSMISSION TIME DIFFERENCE
RU2764784C1 (en) * 2021-03-15 2022-01-21 Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for minimising the latency with guaranteed transmission of a packeted smoothed stream of digital compressed images
RU205444U1 (en) * 2021-04-09 2021-07-14 Анатолий Николаевич Мартьянов DEVICE FOR CALCULATING THE OPTIMAL PACKET SIZE BY THE CRITERION OF THE MINIMUM DELAYED DIGITAL COMPRESSED IMAGES IN THE CONDITIONS OF OPTIMAL Smoothing WITHOUT LOSS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2680764C1 (en) Method, device and system for transport communication network optimization
US5596719A (en) Method and apparatus for routing and link metric assignment in shortest path networks
US8493869B2 (en) Distributed constraints-based inter-domain network traffic management
US6069895A (en) Distributed route server
Iwata et al. ATM routing algorithms with multiple QoS requirements for multimedia internetworking
US10153964B2 (en) Network routing using dynamic virtual paths in an overlay network
EP3101849A1 (en) Flow table entry generation method and device
EP1601143A1 (en) Efficient and robust routing independent of traffic pattern variability
EP0777362A1 (en) A method of admission control and routing of virtual circuits
CN106789744B (en) High throughput resource scheduling method with time delay perception based on fusion network virtualization
CN101729430A (en) Dynamic resource allocation system and allocation method used for supporting end-to-end time delay warranty
US10523553B2 (en) Implementing an E-LAN between multi-nodes utilizing a transport network controller
Lee et al. Design and implementation of an sd-wan vpn system to support multipath and multi-wan-hop routing in the public internet
US7466916B2 (en) Hybrid optical and data networks
US20170279684A1 (en) System and method for provisioning of bandwidth-on-demand (BoD) services in a telecommunications network
Meng et al. Efficient load balancing multipath algorithm for fiber-wireless network virtualization
Lemeshko et al. Tensor based load balancing under self-similar traffic properties with guaranteed QoS
Nithin et al. Efficient load balancing for multicast traffic in data center networks using SDN
RU2684571C1 (en) Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network
RU2731437C1 (en) Method, apparatus and system for optimizing unbalanced transport communication network
RU2678470C1 (en) Data blocks in the switched network multi-routing method
Huang et al. Evaluating algorithms for composable service placement in computer networks
Mohan et al. QoS routing in GMPLS-capable integrated IP/WDM networks with router cost constraints
Pietrabissa et al. A MDP Approach to Fault-Tolerant Routingg
CA2472571C (en) Communication network

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200307