RU2684571C1 - Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network - Google Patents

Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network Download PDF

Info

Publication number
RU2684571C1
RU2684571C1 RU2018121417A RU2018121417A RU2684571C1 RU 2684571 C1 RU2684571 C1 RU 2684571C1 RU 2018121417 A RU2018121417 A RU 2018121417A RU 2018121417 A RU2018121417 A RU 2018121417A RU 2684571 C1 RU2684571 C1 RU 2684571C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
communication network
transport communication
subnet
hierarchical
network
Prior art date
Application number
RU2018121417A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Борисович Трегубов
Сергей Юрьевич Андреев
Андрей Николаевич Орешин
Михаил Владимирович Стремоухов
Алексей Георгиевич Коркин
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 RU2018121417A priority Critical patent/RU2684571C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2684571C1 publication Critical patent/RU2684571C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10Flow control; Congestion control
    • H04L47/12Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/122Avoiding congestion; Recovering from congestion by diverting traffic away from congested entities

Abstract

FIELD: communication equipment.
SUBSTANCE: invention relates to telecommunication networks, in particular, to optimization of transport network with packet switching. Technical result is achieved, in particular, due to connection of each subnetwork controller of hierarchical multilevel transport communication network with physical / logical control channels with at least network elements of two adjacent in hierarchy subnetworks hierarchical multilevel transport network.
EFFECT: reduced complexity and number of operations for optimization of a hierarchical multi-level transport communication network, as well as higher reliability of control level of a hierarchical multilevel transport communication network.
7 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

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.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время остро стоит проблема перегруженности сетей связи, основанных на традиционных технологиях. Учитывая тот факт, что к 2020 году к сетям общего пользования будут подключено более 50 миллиардов устройств Интернета вещей и Промышленного интернета, есть риск, что сети не справятся с трафиком, генерируемым таким количеством узлов. Кроме этого, появится сложность в управлении и конфигурировании сетей такого масштаба.Currently, there is an acute problem of congestion in communication networks based on traditional technologies. Given the fact that by 2020 more than 50 billion Internet of Things and Industrial Internet devices will be connected to public networks, there is a risk that the networks will not cope with the traffic generated by so many nodes. In addition, there will be difficulty in managing and configuring networks of this magnitude.

Известен «Способ управления перегрузкой и распределение ресурсов в сетях с разделением архитектуры на подсети» (патент US 8730806 В2 от 20.05.2014 г.), включающий в себя набор коммутаторов, набор каналов связи, контроллер управления подсетью, при этом коммутаторы соединены между собой каналом связи, и состоящий из этапов: получение контроллером подсети статистики о трафике данных, обнаружение перегруженного канала связи в подсети, идентификация маршрутов, которые перегружают канал связи, вычисление вероятности перераспределения трафика данных по другим маршрутам на основе вероятности перераспределения трафика данных, управление интенсивностью поступления трафиком данных.The well-known "Method of congestion control and resource allocation in networks with architecture separation on subnets" (patent US 8730806 B2 dated 05/20/2014), including a set of switches, a set of communication channels, a subnet control controller, while the switches are interconnected by a channel communication, and consisting of the steps: obtaining by the subnet controller statistics on data traffic, detecting an overloaded communication channel in the subnet, identifying routes that overload the communication channel, calculating the probability of redistributing data traffic n other routes based on the likelihood of redistribution of the data traffic, control the intensity of data traffic revenues.

Известен «Способ управления трафиком между множеством взаимосвязанных сайтов» (патент US 20170012827 A1 от 12.01.2017 г.), включающий в себя сайты, которые связаны между собой через кольцевые элементы и сегменты логического кольца, реализованные сетевым контроллером по физической транспортной сети связи, причем способ содержит этапы: получение информации о трафике в логическом кольце, определение в соответствии с полученной информацией потребности в изменении кольцевой топологии, выполнение оптимизации в соответствии с определенной потребностью топологии с учетом изменения трафика, при этом оптимизация топологии включает в себя, по меньшей мере, одно из: увеличение пропускной способности сегмента кольца, уменьшение пропускной способности сегмента кольца, создание маршрута трафика и удаление существующего маршрута трафика, а также передачу обновленной информации маршрутизации узлам кольца, информацию о маршрутизации, отражающую изменение кольцевой топологии.The well-known "Method of traffic control between multiple interconnected sites" (patent US 20170012827 A1 dated 01/12/2017), which includes sites that are interconnected via ring elements and segments of a logical ring implemented by a network controller over a physical transport communication network, moreover The method comprises the steps of: obtaining traffic information in a logical ring, determining, in accordance with the received information, the need to change the ring topology, performing optimization in accordance with a specific need topology taking into account traffic changes, while optimizing the topology includes at least one of: increasing the capacity of the ring segment, reducing the capacity of the ring segment, creating a traffic route and deleting the existing traffic route, as well as transmitting updated routing information to the ring nodes routing information reflecting a change in ring topology.

Известен «Способ вычисления маршрута в режиме реального времени и инжиниринг трафика сегмента маршрутизации» (патент US 20160294700 A1 от 6.09.2016 г.), включающий в себя этапы: определение множества каналов связи с двойными переменными

Figure 00000001
; получение нового потока трафика данных, при этом при определении промежуточного узла k, обеспечивающего минимальный вес для двух маршрутов сегмента от входного узла до выходного узла для нового потока, основанного на потоке, который заканчивается на канале связи l от нового потока до промежуточного узла k и двойного веса, оценивают
Figure 00000001
за канал связи l; и маршрутизацию нового потока к промежуточному узлу k по маршруту с минимальным весом, когда у минимального маршрута вес, меньше или равный одному.The well-known "Method of calculating the route in real time and engineering the traffic of the routing segment" (patent US 20160294700 A1 from 09/06/2016), which includes the steps of: determining the set of communication channels with double variables
Figure 00000001
; obtaining a new data traffic stream, while determining an intermediate node k providing a minimum weight for two segment routes from the input node to the output node for a new stream based on a stream that ends on communication channel l from a new stream to intermediate node k and double weight rate
Figure 00000001
per communication channel l; and routing the new flow to intermediate node k along a route with a minimum weight when the minimum route has a weight less than or equal to one.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является «Способ для транспортной программно-конфигурируемой сети с инжинирингом трафика использующей двойственные переменные» (патент US 20170195230 A1 от 06.07.2017 г.), заключающийся в том, что получают информацию о трафике в транспортной сети связи, определяют изменение или ожидаемое изменение трафика в транспортной сети связи, идентифицируют один или несколько перегруженных каналов связей в транспортной сети связи путем решения задачи оптимизации с целью максимизации эффективности функционирования сети с учетом изменения или ожидаемого изменения трафика в транспортной сети связи, при котором решение задачи оптимизации включает в себя решения задач с учетом набора ограничений по каналам связи с двумя переменными, корректируют пропускную способность одного или нескольких каналов связи с целью уменьшения перегрузки, по меньшей мере, перегруженного канала связи, обновляют конфигурацию транспортной сети связи.The closest in technical essence to the claimed method and selected as a prototype is the "Method for a transport software-configured network with traffic engineering using dual variables" (patent US 20170195230 A1 from 07/06/2017), which consists in the fact that they receive information about traffic in the transport communication network, determine the change or expected change in traffic in the transport communication network, identify one or more congested communication channels in the transport communication network by solving the optimization problem in order to maximize the efficiency of the network, taking into account changes or expected changes in traffic in the transport communication network, in which the solution to the optimization problem includes solving problems taking into account a set of restrictions on communication channels with two variables, adjust the throughput of one or more communication channels in order to reduce congestion of at least an overloaded communication channel, update the configuration of the transport communication network.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе и выбранной в качестве прототипа является «Система для транспортной программно-конфигурируемой сети с инжинирингом трафика использующая двойственные переменные» (патент US 20170195230 A1 от 06.07.2017 г.), заключающаяся в том, что содержит контроллер сетевого программного обеспечения, сконфигурированный для управления трафиком транспортной сети связи, который идентифицирует один или несколько перегруженных каналов связей в транспортной сети путем решения задачи оптимизации для максимизации эффективности функционирования сети с учетом изменения или ожидаемого изменения трафика в транспортной сети связи, при котором решение задач оптимизации включает в себя решения задач с учетом набора ограничений по каналам связи с двумя переменными. Транспортная сеть связи строится по технологии OTN, IP/MPLS – TE.The closest in technical essence to the claimed system and selected as a prototype is “A system for a transport software-configured network with traffic engineering using dual variables” (patent US 20170195230 A1 dated 07/06/2017), which consists of a network controller software configured to control the traffic of the transport communication network, which identifies one or more congested communication channels in the transport network by solving the optimization problem for max imitating the effectiveness of the functioning of the network, taking into account changes or expected changes in traffic in the transport communication network, in which the solution of optimization problems includes solving problems taking into account a set of restrictions on communication channels with two variables. The transport communication network is built using OTN technology, IP / MPLS - TE.

Технической проблемой данных аналогов и прототипа является высокая сложность и большое количество вычислений при реализации оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи, а также низкая надежность уровня управления иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Это связано с тем, что алгоритмы решающие задачу оптимизации транспортной сети связи в большинстве своем имеют полиномиальную или экспоненциальную оценку вычислительной сложности.The technical problem of these analogues and prototype is the high complexity and a large number of calculations when implementing optimization of a hierarchical multi-level transport communication network, as well as the low reliability of the control level of a hierarchical multi-level transport communication network. This is due to the fact that the algorithms that solve the optimization problem of the transport communication network for the most part have a polynomial or exponential estimate of computational complexity.

Создание способа и системы для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи направлено на решение данной технической проблемы, которые сокращают сложность и количество вычислений оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи за счет декомпозиции общей задачи оптимизации на задачи структурной и параметрической оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи в отдельных подсетях иерархической многоуровневой транспортной сети связи, повышают надежность уровня управления иерархической многоуровневой транспортной сети связи за счет соединения каждого контроллера подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи физическими/логическими каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами двух смежных по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The creation of a method and system for optimizing a hierarchical multi-level transport communication network is aimed at solving this technical problem, which reduces the complexity and number of optimization calculations of a hierarchical multi-level transport communication network by decomposing the general optimization problem into structural and parametric optimization problems of a hierarchical multi-level transport communication network in separate subnets hierarchical multi-level transport communication network, increase the reliability of the control level hierarchical multilevel transport communication network by connecting each subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network with physical / logical control channels, at least with network elements of two hierarchically adjacent subnets of the hierarchical multilevel transport communication network.

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. )

Под смежной по иерархии подсетью иерархической многоуровневой транспортной сети связи будем понимать R подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи для R+1 и R-1 подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.By a hierarchically adjacent subnet of a hierarchical multilevel transport communication network, we mean an R subnet of a hierarchical multilevel transport communication network for R + 1 and R-1 subnets of a hierarchical multilevel transport communication network.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В заявленном способе эта техническая проблема решается тем, что в способе для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи, заключающемся в том, что после разбиения иерархической многоуровневой транспортной сети связи на подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи получают информацию об уровнях обслуживания пользователей, информацию о параметрах трафика от сетевых элементов соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, таких как среднее время задержки блоков данных, коэффициенты готовностей физических/логических каналов связи, загрузка физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. После заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи передают сетевым элементам соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом, дополнительно разбивают иерархическую многоуровневую транспортную сеть связи на R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Находят связные структуры для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующей связной структуры. Вычисляют оптимальную логическую структуру для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о сетевых элементах соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Находят связные структуры на оптимальной логической структуре соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию максимума коэффициента готовности физических/логических каналов связи для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Вычисляют оптимальное распределение пропускной способности физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием информации полученной от смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум средний размер блоков данных и интенсивность поступления блоков данных, требования к качеству обслуживания. Заполняют таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Повторяют этапы оптимизации для смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи до момента, пока не наступит, по меньшей мере, следующее условие проверки: соответствующая подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи не имеет смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In the claimed method, this technical problem is solved in that in a method for optimizing a hierarchical multilevel transport communication network, which consists in the fact that after dividing the hierarchical multilevel transport communication network into subnets of the hierarchical multilevel transport communication network, information is received on user service levels, information on traffic parameters from network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, such as the average block delay time d nnyh, availability factor of physical / logical communication channels, loading of physical / logical communication channels corresponding subnet hierarchical multilevel transport network. After filling in the switching, topology and resource management tables for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, transfer to the network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network the switching / routing tables, topology and resource management tables, further divide the hierarchical multi-level transport communication network into R subnets of the hierarchical multi-level transport communication network. Connected structures are found for the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network by the criterion of the minimum average delay time of data blocks for the corresponding connected structure. The optimal logical structure is calculated for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, using the average delay time of data blocks and the availability factors of physical / logical communication channels for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, information about network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, information on found connected structures by the criterion of the minimum average delay time for corresponding connected structures of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network. Connected structures are found on the optimal logical structure of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network by the criterion of the maximum availability factor of physical / logical communication channels for the corresponding connected structures of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network. The optimal distribution of the bandwidth of the physical / logical communication channels of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network is calculated using information obtained from the adjacent hierarchy of the hierarchical multi-level transport communication network, at least the average size of data blocks and the intensity of receipt of data blocks, quality of service requirements . The commutation / routing, topology, and resource management tables are populated for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network. The optimization steps are repeated for the adjacent hierarchy top-level subnet of the hierarchical multi-level transport communication network until at least the following verification condition occurs: the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network does not have the adjacent hierarchy top-level subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

Согласно одному из частных вариантов реализации при изменении топологии, по меньшей мере, в одной подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, либо обнаружении хотя бы одного перегруженного физического/логического канала связи в любой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи повторяют этапы оптимизации, начиная с соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом нижележащие подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи остаются без изменения.According to one particular embodiment, when the topology is changed in at least one subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, or if at least one overloaded physical / logical communication channel is detected in any subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, the optimization steps are repeated starting from the corresponding subnet hierarchical multilevel transport communication network, while the underlying subnets of the hierarchical multilevel transport communication network remain unchanged I am.

Согласно одному из частных вариантов реализации дополнительным условием является то, что этапы оптимизации начинаются с подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, которая не имеет смежной нижней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом информация о коэффициентах готовностей физических/логических каналов связи задана оператором иерархической многоуровневой транспортной сети связи.According to one particular embodiment, an additional condition is that the optimization steps begin with a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, which does not have an adjacent lower hierarchy subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, while information about the availability factors of physical / logical communication channels is specified by the operator hierarchical multilevel transport communication network.

Новая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата за счет декомпозиции общей задачи оптимизации на задачи структурной и параметрической оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи в отдельных подсетях иерархической многоуровневой транспортной сети связи.A new set of essential features allows achieving the indicated technical result due to the decomposition of the general optimization problem into structural and parametric optimization problems of the hierarchical multilevel transport communication network in separate subnets of the hierarchical multilevel transport communication network.

В заявленной системе эта техническая проблема решается тем, что в системе для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи, содержащей, R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенные для передачи трафика данных от узла отправителя до узла получателя, R контроллеров подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенные для управления и конфигурирования соответствующими подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя: модуль приема/передачи параметров управления для приема информации о трафике данных от сетевых элементов, передачи таблиц коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом сетевым элементам, модуль статистического анализа трафика, предназначенный для анализа загруженности физических/логических каналов связи и сетевой задержки блоков данных, модуль нахождения связных структур, выполненный с возможностью нахождения связных структур подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующей связной структуры и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуль структурной оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием информации о параметрах трафика от сетевых элементов соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи, информации о сетевых элементах соответствующей подсети иерархической многоуровневой 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 физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием полученной от смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи информации, как минимум среднего размера блоков данных и интенсивности поступления блоков данных, требований к качеству обслуживания, модуль данных, предназначенный для хранения таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом, сетевых событий, модуль пользовательского интерфейса, предназначенный для подключения к контроллеру соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, и вывода информации, модуль интерфейса прикладных программ, позволяющий контроллеру подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействовать с одной или несколькими подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи, например, для проверки состояния подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, добавления/удаления новых связных структур.In the claimed system, this technical problem is solved in that in a system for optimizing a hierarchical multi-level transport communication network containing, R subnets of a hierarchical multi-level transport communication network, designed to transmit data traffic from a sender node to a recipient node, R subnet controllers of a hierarchical multi-level transport communication network designed to manage and configure the respective subnets of a hierarchical multi-level transport communication network. The subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network includes: a module for receiving / transmitting control parameters for receiving information about data traffic from network elements, transmitting switching / routing tables, topology and resource management to network elements, a module for statistical analysis of traffic, designed to analyze the physical workload / logical communication channels and network delay of data blocks, a module for finding connected structures, configured to find connected structures under hierarchical multilevel transport communication network according to the criterion of minimum average data block delay time for the corresponding connected structure and according to the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, a structural optimization module configured to calculate the optimal logical subnet structure of the hierarchical multilevel transport communication network using information about traffic parameters from network elements of the corresponding hierarchical subnet multilevel transport communication network, at least the average delay time of data blocks and availability factors of physical / logical communication channels, information about network elements of the corresponding subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, information about found connected structures by the criterion of minimum average delay time for the corresponding connected structures, parametric module optimization, configured to calculate the optimal distribution of the bandwidth of the physical / logical channel in connection with a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, using information obtained from an adjacent hierarchy of the upper hierarchy of a multi-level transport communication network, at least the average size of data blocks and the intensity of receipt of data blocks, quality of service requirements, a data module designed to store a switching table / routing, topology and resource management, network events, user interface module designed to connect to the controller the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, and outputting information, an application program interface module that allows the subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network to interact with one or more subnets of the hierarchical multilevel transport communication network, for example, to check the status of the subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, add / removal of new connected structures.

Согласно одному из частных вариантов реализации подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя, по меньшей мере, три сетевых элемента соединенные между собой физическими/логическими каналами связи, при этом общее количество сетевых элементов подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи равно количеству сетевых элементов в иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом.According to one particular embodiment, the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network includes at least three network elements interconnected by physical / logical communication channels, while the total number of network elements of the subnets of the hierarchical multi-level transport communication network is equal to the number of network elements in the hierarchical multilevel transport communication network as a whole.

Согласно одному из частных вариантов реализации контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи соединен физическими/логическими каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и смежной нижней/верхней по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи.According to one particular embodiment, the subnet controller of the hierarchical multi-level transport communication network is connected by physical / logical control channels to at least network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network and the adjacent lower / upper hierarchy subnets of the hierarchical multi-level transport communication network.

Согласно одному из частных вариантов реализации сетевые элементы одной подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействуют с сетевыми элементами смежных по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи с помощью интерфейсных соединений.According to one particular embodiment, the network elements of a single subnet of a hierarchical multi-level transport communication network interact with network elements of hierarchically adjacent subnets of a hierarchical multi-level transport communication network using interface connections.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет соединения каждого контроллера подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи физическими/логическими каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами двух смежных по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи достигается указанный технический результат.Thanks to a new set of essential features, by connecting each subnet controller of a hierarchical multi-level transport communication network with physical / logical control channels, at least with network elements of two hierarchically adjacent multi-level transport communication network subnets, this technical result is achieved.

Уровень инфраструктуры (Infrastructure Layer), представляет собой набор сетевых элементов и устройств, которые обеспечивают коммутацию и маршрутизацию пакетов (см. Open Networking Foundation, OpenFlow-enabled SDN and Network Functions Virtualization ONF Solution Brief February 17, 2014 г.)Infrastructure Layer, a set of network elements and devices that provide packet switching and routing (see Open Networking Foundation, OpenFlow-enabled SDN and Network Functions Virtualization ONF Solution Brief February 17, 2014)

Уровень управления (Control Layer) обеспечивает функции логически централизованного управления системой и контролирует сетевые характеристики маршрутизации через открытый интерфейс (см. Open Networking Foundation, OpenFlow-enabled SDN and Network Functions Virtualization ONF Solution Brief February 17, 2014 г.)The Control Layer provides the functions of logically centralized system management and controls the network characteristics of routing through an open interface (see Open Networking Foundation, OpenFlow-enabled SDN and Network Functions Virtualization ONF Solution Brief February 17, 2014)

Под интерфейсным соединением будем понимать совокупность методов и правил взаимодействия между сетевыми элементами смежных подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи.By an interface connection we mean a set of methods and rules of interaction between network elements of adjacent subnets of a hierarchical multilevel transport communication network.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленной системы для иерархической многоуровневой транспортной сети связи, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that there are no analogues that are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed system for a hierarchical multi-level 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. To more clearly illustrate technical solutions according to embodiments of the present invention, a brief description of the accompanying drawings is given below.

На фиг. 1 – схема способа оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи;In FIG. 1 is a diagram of a method for optimizing a hierarchical multi-level transport communications network;

на фиг. 2 – оптимальные логические структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;in FIG. 2 - optimal logical structure of the subnet of a hierarchical multi-level transport communication network;

на фиг. 3 – схема системы для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи;in FIG. 3 is a system diagram for optimizing a hierarchical multi-level transport communications network;

на фиг. 4 – схема контроллера подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.in FIG. 4 is a diagram of a subnet controller of a hierarchical multi-level transport communication network.

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. Разбивают иерархическую многоуровневую транспортную сеть связи на R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом R изменяется в диапазоне от 3 до 100. Количество сетевых элементов N в каждой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи изменяется в диапазоне от 3 до 30. 101. A hierarchical multilevel transport communication network is divided into R subnets of a hierarchical multilevel transport communication network, wherein R varies in the range from 3 to 100. The number of network elements N in each subnet of the hierarchical multilevel transport communication network varies in the range from 3 to 30.

102. Получают информацию об уровнях обслуживания пользователей, информацию о параметрах трафика от сетевых элементов каждой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, таких как среднее время задержки блоков данных, коэффициенты готовностей физических/логических каналов связи, загрузка физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.102. Receive information about user service levels, information about traffic parameters from network elements of each subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, such as average delay time of data blocks, availability factors of physical / logical communication channels, loading of physical / logical communication channels of a hierarchical multi-level transport subnet communication network.

103. Находят связные структуры для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующих связных структур.103. Connected structures are found for the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network by the criterion of minimum average data block delay time for the corresponding connected structures.

104. Вычисляют оптимальную логическую структуру для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о сетевых элементах подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.104. The optimal logical structure for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network is calculated using the average delay time of the data blocks and the availability factors of physical / logical communication channels for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, information about the network elements of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, information on found connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding their connected structures of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network.

В качестве примера поясним обобщенный алгоритм, реализующий вычисление оптимальной логической структуры методом ветвей и границ, который включает четыре действия.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 four actions.

104.1. 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 соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.104.1. 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 availability coefficient of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

104.2. Из списка комбинаций выбирается очередная комбинация, на основании которой формируются новые комбинации путем рассмотрения всех возможных вариантов назначения очередному элементу соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи того или иного ресурса из списка ресурсов, но с учетом уже использованного ресурса.104.2. 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 the next element of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport network to connect a particular resource from the list of resources, but taking into account the resource already used.

104.3. 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 соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.104.3. 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 availability coefficient of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

104.4. Если есть не рассмотренные комбинации в списке комбинаций, тогда возврат к 104.2. Если все комбинации в списке рассмотрены, тогда в новом списке комбинаций определяется наибольшее значение нижней границы коэффициента готовности соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. После чего с этим значением сравниваются все значения верхних границ коэффициента готовности соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом комбинации, у которых значение верхних границ меньше удаляются из нового списка комбинаций как не перспективные.104.4. If there are not considered combinations in the combination list, then return to 104.2. 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 corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network is determined. After that, all values of the upper bounds of the availability coefficient of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network are compared with this value, and combinations whose values of the lower bounds are removed from the new list of combinations as not promising.

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

Для наглядности на фиг. 2 представлены оптимальные логические структуры соответствующей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, полученные с помощью кратчайших маршрутов (фиг. 2а), остовых деревьев (фиг. 2б), гамильтоновых цепей (фиг. 2в) и циклов (фиг. 2г), при условии организации иерархической многоуровневой транспортной сети связи с арендой канального ресурса от двух операторов связи, по пять каналов связи от каждого оператора Каналы связи от одного оператора связи имеют пунктирные линии, а от другого оператора связи сплошные линии.For clarity, in FIG. Figure 2 shows the optimal logical structures of the corresponding hierarchical multilevel transport communication network obtained using the shortest routes (Fig. 2a), spanning trees (Fig. 2b), Hamiltonian chains (Fig. 2c) and cycles (Fig. 2d), provided that the hierarchical multilevel transport communication network with the lease of a channel resource from two telecom operators, five communication channels from each operator Telecommunication channels from one telecom operator have dashed lines, and solid lines from the other telecom operator.

105. Находят связные структуры на оптимальной логической структуре соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию максимума коэффициента готовности физических/логических каналов связи, для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.105. Connected structures are found on the optimal logical structure of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network by the criterion of the maximum availability factor of physical / logical communication channels for the corresponding connected structures of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

106. Вычисляют оптимальное распределение пропускной способности логических физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием полученной от верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи информации, как минимум среднего размера блоков данных и интенсивности поступления блоков данных, требований к качеству обслуживания.106. The optimal distribution of the bandwidth of the logical physical / logical communication channels of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network is calculated, using information obtained from the hierarchy of the hierarchical multilevel transport communication network received from the top hierarchy, at least the average size of the data blocks and the intensity of the data blocks, requirements for quality of service.

В качестве примера поясним обобщенный алгоритм, реализующий вычисление оптимального распределение пропускной способности физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, который включает пять действий.As an example, we explain a generalized algorithm that implements the calculation of the optimal distribution of the capacity of physical / logical communication channels of the corresponding subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, which includes five actions.

106.1. Расчет начальных значений пропускных способностей физических каналов связи (ФКС) или пропускных способностей логических каналов (ЛК)

Figure 00000002
по формуле106.1. Calculation of initial values of throughputs of physical communication channels (FCC) or throughputs of logical channels (LC)
Figure 00000002
according to the formula

,, (1)(one)

где

Figure 00000003
– интенсивность потока БД
Figure 00000004
-го приоритета для ЛК или ФКС с номером
Figure 00000005
;Where
Figure 00000003
- DB flow rate
Figure 00000004
priority for LC or FCC with number
Figure 00000005
;

Figure 00000006
– средний размер БД для ЛК или ФКС с номером
Figure 00000007
;
Figure 00000006
- the average size of the database for LC or FCC with a number
Figure 00000007
;

Figure 00000008
– интенсивность потока БД
Figure 00000009
-го приоритета для ЛК или ФКС с номером
Figure 00000010
;
Figure 00000008
- DB flow rate
Figure 00000009
priority for LC or FCC with number
Figure 00000010
;

Figure 00000011
– стоимость аренды в расчете на единицу пропускной способности ЛК или КС с номером
Figure 00000012
;
Figure 00000011
- the cost of rent per unit of bandwidth LC or CS with a number
Figure 00000012
;

Figure 00000013
– средний размер БД для ЛК или ФКС с номером
Figure 00000014
;
Figure 00000013
- the average size of the database for LC or FCC with a number
Figure 00000014
;

Figure 00000015
– допустимое значение математического ожидания задержки БД
Figure 00000016
-го приоритета для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000015
- allowable value of the mathematical expectation of DB delay
Figure 00000016
-th priority for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000017
– это сумма интенсивностей потоков БД
Figure 00000018
-го приоритета для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000017
Is the sum of the intensities of the database flows
Figure 00000018
-th priority for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000019
– задержка распространения БД для ЛК или ФКС с номером
Figure 00000020
;
Figure 00000019
- DB distribution delay for LC or FCC with number
Figure 00000020
;

Figure 00000021
– стоимость аренды в расчете на единицу пропускной способности ЛК или ФКС с номером
Figure 00000022
;
Figure 00000021
- the cost of rent per unit of throughput LC or FCC with a number
Figure 00000022
;

Figure 00000023
– число сетевых элементов (СЭ) для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000023
- the number of network elements (SE) for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000024
– общее число СЭ, ЛК или ФКС для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.
Figure 00000024
- the total number of SE, LC or FCC for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

106.2. Определение начального значения среднего взвешенного математического ожидания задержки блоков данных

Figure 00000025
-го приоритета для физического канала связи или логического канала и для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом (на основе начальных значений, полученных в 106.1).106.2. Determination of the initial value of the average weighted mathematical expectation of the delay of data blocks
Figure 00000025
-th priority for the physical communication channel or logical channel and for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network as a whole (based on the initial values obtained in 106.1).

Средневзвешенное значение математического ожидания задержки БД

Figure 00000026
-го приоритета для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом рассчитывается по формулеWeighted average value of the mathematical expectation of the DB delay
Figure 00000026
priority for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network as a whole is calculated by the formula

,, (2)(2)

где 

Figure 00000027
– математическое ожидание задержки БД
Figure 00000028
-го приоритета для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;Where
Figure 00000027
- mathematical expectation of a delay of a DB
Figure 00000028
-th priority for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000029
– сумма интенсивностей потоков БД
Figure 00000030
-го приоритета для подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000029
- the sum of the intensities of the database flows
Figure 00000030
-th priority for the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000031
– интенсивность потока БД
Figure 00000032
-го приоритета для ИН источник которого
Figure 00000033
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, а адресат –
Figure 00000034
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000031
- DB flow rate
Figure 00000032
priority for ID whose source
Figure 00000033
th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, and the destination is
Figure 00000034
-th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000035
– математическое ожидание задержки БД
Figure 00000036
-го приоритета для ИН источник которого
Figure 00000037
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, а адресат –
Figure 00000038
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000035
- mathematical expectation of a delay of a DB
Figure 00000036
priority for ID whose source
Figure 00000037
th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, and the destination is
Figure 00000038
-th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000039
 – задержка БД
Figure 00000040
-го приоритета для информационного направления (ИН) источник которого
Figure 00000041
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, а адресат –
Figure 00000042
-й СЭ соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000039
- DB delay
Figure 00000040
priority for the information direction (ID) whose source
Figure 00000041
th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, and the destination is
Figure 00000042
-th SE of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000043
– задержка БД
Figure 00000044
-го приоритета для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000043
- DB delay
Figure 00000044
-th priority for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000045
– интенсивность потока БД
Figure 00000046
-го приоритета для ФКС или ЛК или ФКС с номером
Figure 00000047
;
Figure 00000045
- DB flow rate
Figure 00000046
priority for FCC or LC or FCC with number
Figure 00000047
;

Figure 00000048
– число СЭ для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи;
Figure 00000048
- the number of SEs for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network;

Figure 00000049
– общее число СЭ, ФКС или ЛК для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.
Figure 00000049
- the total number of SE, FCC or LC for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

Математическое ожидание задержки БД

Figure 00000050
-го приоритета в логическом канале рассчитывается по формуламMathematical expectation of DB delay
Figure 00000050
priority in the logical channel is calculated by the formulas

, ;,; (3)(3) , .,. (4)(four)

Математическое ожидание задержки БД

Figure 00000051
-го приоритета в ФКС рассчитывается по формуламMathematical expectation of DB delay
Figure 00000051
priority in the FCC is calculated by the formulas

, ;,; (5)(5) , .,. (6)(6)

106.3. Распределение пропускных способностей физических каналов связи:106.3. Bandwidth allocation of physical communication channels:

Figure 00000052
Figure 00000052

, , (7)(7)

илиor

Figure 00000053
Figure 00000053

Figure 00000054
Figure 00000054

, , (8)(8)

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

,, (9) (9)

илиor

Figure 00000055
Figure 00000055

, , (10)(10)

106.4. Определение значения среднего взвешенного математического ожидания задержки БД

Figure 00000056
-го приоритета для физических каналов связи или логических каналов и для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом (используются значения
Figure 00000057
, полученные в 106.3).106.4. Determining the value of the average weighted mathematical expectation of DB delay
Figure 00000056
priority for physical communication channels or logical channels and for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network as a whole (values are used
Figure 00000057
obtained in 106.3).

106.5. Если значение среднего взвешенного математического ожидания задержки БД

Figure 00000058
-го приоритета, полученное в 106.4, не отличается от начального значения, тогда работа алгоритма заканчивается. В противном случае начальные значения пропускных способностей физических каналов связи или пропускных способностей логических каналов принимаются равными тем, что были получены в 106.3. Начальное значение среднего взвешенного математического ожидания задержки БД
Figure 00000059
-го приоритета принимается равным тому, что было получено в 106.4 и осуществляется переход к 106.3.106.5. If the value of the average weighted mathematical expectation of the DB delay
Figure 00000058
-th priority obtained in 106.4 does not differ from the initial value, then the operation of the algorithm ends. Otherwise, the initial values of the bandwidth of the physical communication channels or the bandwidth of the logical channels are taken equal to those obtained in 106.3. Initial value of the average weighted mathematical expectation of DB delay
Figure 00000059
-th priority is taken equal to what was received in 106.4 and the transition to 106.3 is carried out.

107. Заполняют таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.107. Fill in the switching / routing, topology and resource management tables for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

Таблицы коммутации подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи заполняют с использованием связных структур, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующей связной структуры. Таблицы топологии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи заполняют с использованием вычисленных оптимальных логических структур подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Таблицы управления ресурсом заполняют с использованием вычисленного оптимального распределения пропускной способности логических каналов подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.Subnet switching tables of a hierarchical multi-level transport communication network are filled in using connected structures found by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structure. The subnet topology tables of the hierarchical multi-level transport communication network are filled using the calculated optimal logical structures of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network. The resource management tables are filled using the calculated optimal distribution of the logical channel capacity of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

108. Передают сетевым элементам соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом по физическим/логическим каналам управления.108. Transfer to the network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network switching / routing tables, topology, and resource management via physical / logical control channels.

109. Повторяют этапы 102-108 для смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи до момента, пока не наступит, по меньшей мере, следующее условие проверки: соответствующая подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи не имеет смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.109. Repeat steps 102-108 for the adjacent hierarchical multilevel transport communications network adjacent to the top of the hierarchy until at least the following verification condition occurs: the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communications network does not have the adjacent hierarchical multilevel transport communication network.

При изменении топологии, по меньшей мере, в одной из подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, либо обнаружении хотя бы одного перегруженного физического/логического канала связи в любой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи повторяют этапы оптимизации, начиная с соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом нижележащие подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи остаются без изменения.If you change the topology in at least one of the subnets of the hierarchical multi-level transport communication network, or if you find at least one overloaded physical / logical communication channel in any subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, the optimization steps are repeated, starting from the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network while the underlying subnets of the hierarchical multi-level transport communication network remain unchanged.

Этапы оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи начинаются с подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, которая не имеет смежной нижней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом информация о коэффициентах готовностей физических/логических каналов связи задана оператором иерархической многоуровневой транспортной сети связи, либо может быть получена от оператора связи транспортной сети связи общего пользования.The optimization stages of a hierarchical multi-level transport communication network begin with a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network that does not have an adjacent hierarchy lower hierarchy of a multi-level transport communication network, while information about the availability factors of physical / logical communication channels is set by the operator of a hierarchical multi-level transport communication network, or can be obtained from the operator of the public transport communication network.

Заявленный способ для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи позволяет достичь указанного технического результата за счет декомпозиции общей задачи оптимизации на задачи структурной и параметрической оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи в отдельных подсетях иерархической многоуровневой транспортной сети связи, что сокращает сложность и количество вычислений оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The claimed method for optimizing a hierarchical multilevel transport communication network allows to achieve the specified technical result by decomposing the general optimization problem into structural and parametric optimization problems of a hierarchical multilevel transport communication network in separate subnets of a hierarchical multilevel transport communication network, which reduces the complexity and number of calculations for optimizing a hierarchical multilevel transport communication network communication network.

Система для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи (фиг. 3) содержит, R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенных для передачи трафика данных от узла отправителя до узла получателя, R контроллеров подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенных для управления и конфигурирования подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя (фиг. 4): модуль приема/передачи параметров управления 406 для приема информации о трафике данных от сетевых элементов, передачи таблиц коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом сетевым элементам, модуль статистического анализа трафика 407, предназначенный для анализа загруженности физических/логических каналов связи и сетевой задержки блоков данных, модуль нахождения связных структур 401, выполненный с возможностью нахождения связных структур подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующих связных структур и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуль структурной оптимизации 402, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием информации о параметрах трафика от сетевых элементов подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи, информации о сетевых элементах подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур, модуль параметрической оптимизации 403, выполненный с возможностью вычисления оптимального распределения пропускной способности физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием полученной от верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи информации, как минимум среднего размера блоков данных и интенсивности поступления блоков данных, требований к качеству обслуживания, модуль данных 408, предназначенный для хранения таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом, сетевых событий, модуль пользовательского интерфейса 409, предназначенный для предоставления сетевому администратору пользовательского интерфейса, с помощью которого можно подключится к контроллеру подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, и вывести информацию, модуль интерфейса прикладных программ 404, позволяющий контроллеру подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействовать с одной или несколькими подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи, например, для проверки состояния подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, добавления/удаления новых связных структур.A system for optimizing a hierarchical multilevel transport communication network (Fig. 3) contains, R subnets of a hierarchical multilevel transport communication network, designed to transmit data traffic from the sender node to the recipient node, R subnet controllers of the hierarchical multilevel transport communication network, for controlling and configuring subnets hierarchical multilevel transport communication network. The subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network includes (Fig. 4): a module for receiving / transmitting control parameters 406 for receiving information about data traffic from network elements, transmitting switching / routing tables, topology and resource management to network elements, a module for statistical traffic analysis 407, designed to analyze the load of physical / logical communication channels and network delay of data blocks, a module for finding connected structures 401, configured to find connected subnet structures of a hierarchical multi-level transport communication network by the criterion of minimum average latency of data blocks for the corresponding connected structures and by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, structural optimization module 402, configured to calculate the optimal logical structure of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, with using information on traffic parameters from network elements of a hierarchical multilevel t subnet communication communications network, at least the average delay time of data blocks and availability factors of physical / logical communication channels, information about network elements of the subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, information about found connected structures by the criterion of the minimum average delay time for the corresponding connected structures, parametric optimization module 403, configured to calculate an optimal bandwidth allocation of physical / logical communication channels of the subnet, and a hierarchical multilevel transport communication network, using information obtained from the hierarchy top level of the hierarchical multilevel transport communication network, at least the average size of data blocks and the intensity of receipt of data blocks, quality of service requirements, data module 408, designed to store the switching / routing table, topology and resource management, network events, 409 user interface module, designed to provide users with a network administrator user interface with which you can connect to the subnet controller of the hierarchical multi-level transport communication network and display information, an application program interface module 404 that allows the sub-controller of the hierarchical multi-level transport communication network to interact with one or more subnets of the hierarchical multi-level transport communication network, for example, for checking the status of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, adding / removing new connected structures.

Подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя, по меньшей мере, три сетевых элемента соединенные между собой физическими/логическими каналами связи, при этом общее количество сетевых элементов всех подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи равно количеству сетевых элементов в иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом.A subnet of a hierarchical multilevel transport communication network includes at least three network elements interconnected by physical / logical communication channels, while the total number of network elements of all subnets of a hierarchical multilevel transport communication network is equal to the number of network elements in a hierarchical multilevel transport communication network in whole.

Контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи соединен каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами данной и смежной нижней/верхней по иерархии подсетью иерархической многоуровневой транспортной сети связи. При этом каналы управления могут быть как физическими (выделенными), так и логическими. Физический канал управления – это физическая линия, соединяющая контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи с сетевым элементом. Логический канал управления – это логическое соединение, соединяющее контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и сетевой элемент.The subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network is connected by control channels to at least the network elements of this and the adjacent lower / upper hierarchy subnet of the hierarchical multilevel transport communication network. Moreover, the control channels can be both physical (dedicated) and logical. A physical control channel is a physical line connecting a subnet controller of a hierarchical multi-level transport communication network to a network element. A logical control channel is a logical connection connecting a subnet controller of a hierarchical multi-level transport communication network and a network element.

Сетевые элементы одной подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействуют с сетевыми элементами соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и смежной нижней/верхней по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи с помощью интерфейсных соединений.Network elements of one subnet of a hierarchical multi-level transport communication network interact with network elements of the corresponding subnet of a hierarchical multi-level transport communication network and adjacent lower / upper hierarchy subnets of a hierarchical multi-level transport communication network using interface connections.

Сетевой элемент подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи может быть реализован по известной схеме, например, как коммутатор Programmble Flow PF5340-48XP-6Q ( см. www.nstor.ru/ru/news/lenta/nec_pf5340_48xp_6q_32qp.html).A network element of a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network can be implemented according to a well-known scheme, for example, as a Programmble Flow switch PF5340-48XP-6Q (see www.nstor.ru/ru/news/lenta/nec_pf5340_48xp_6q_32qp.html).

Контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи может быть реализован по известной схеме, например, как контроллер NEC PF6800 Programmable Flow SDN Controller (см. https://www.nec.com/en/global/prod/pflow/images_documents/ProgrammableFlow_Brochure.pdf)A subnet controller of a hierarchical multi-level transport communication network can be implemented according to a well-known scheme, for example, as a NEC PF6800 Programmable Flow SDN Controller (see https://www.nec.com/en/global/prod/pflow/images_documents/ProgrammableFlow_Brochure.pdf )

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

Сетевые элементы подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи передают через физический/логический канал управления информацию о параметрах трафика и своем статусе в контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The network elements of the subnet of the hierarchical multilevel transport communication network transmit information about the traffic parameters and their status to the subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network via the physical / logical control channel.

Контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи через модуль приема/передачи параметров принимает по физическому/логическому каналу управления информацию о параметрах трафика от сетевых элементов соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, таких как среднее время задержки блоков данных, коэффициенты готовностей физических/логических каналов связи, загрузка физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. The subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network, through the parameter reception / transmission module, receives information on the traffic parameters from the network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, such as the average delay time of data blocks, availability factors of physical / logical communication channels via the physical / logical control channel , loading physical / logical communication channels of a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network.

В модуле статистического анализа трафика проводят анализ загруженности физических/логических каналов связи, коэффициента потерь блоков данных и сетевой задержки блоков данных в подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. In the module of statistical traffic analysis, the workload of physical / logical communication channels, the loss ratio of data blocks and the network delay of data blocks in a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network are analyzed.

Параметры трафика передаются в модуль нахождения связных структур с целью нахождения связных структур подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи таких, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующей связной структуры.Traffic parameters are transferred to the module for finding connected structures in order to find connected structures of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles according to the criterion of the minimum average data block delay time for the corresponding connected structure.

В модуле структурной оптимизации вычисляют оптимальную логическую структуру подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием информации о параметрах трафика от сетевых элементов подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи, информации о сетевых элементах подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур. Оптимальная логическая структура соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи передается в модуль нахождения связных структур, модуль параметрической оптимизации и модуль данных. В модуле данных на основе оптимальной логической структуры заполняют таблицы топологии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In the structural optimization module, the optimal logical structure of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network is calculated using information on the traffic parameters from the network elements of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, at least the average delay time of the data blocks and the availability factors of physical / logical communication channels, network information subnet elements of a hierarchical multi-level transport communication network, information about found connected structures by criterion th minimum average delay time for the respective connected structures. The optimal logical structure of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network is transmitted to the module for finding connected structures, the parametric optimization module, and the data module. In the data module, based on the optimal logical structure, the subnet topology tables of the hierarchical multi-level transport communication network are filled.

В модуле нахождения связных структур на основе оптимальной логической структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи находят связные структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи таких, как кратчайшие маршруты, остовые деревья, гамильтоновы цепи и циклы по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур. Данные связные структуры передают в модуль данных для заполнения таблиц коммутации/маршрутизации подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In the module for finding connected structures based on the optimal logical subnet structure of a hierarchical multi-level transport communication network, find connected subnet structures of a hierarchical multi-level transport communication network such as shortest routes, spanning trees, Hamiltonian chains and cycles according to the maximum availability factor for the corresponding connected structures. These connected structures are transmitted to the data module to populate the switching / routing tables of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

В модуле параметрической оптимизации вычисляют оптимальное распределение пропускной способности физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием полученной от верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи информации, как минимум среднего размера блоков данных и интенсивности поступления блоков данных, требований к качеству обслуживания. Оптимальное распределение пропускной способности физических/логических каналов связи передают в модуль данных для заполнения таблиц управления ресурсом подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In the parametric optimization module, the optimal distribution of the bandwidth of the physical / logical communication channels of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network is calculated using information obtained from the hierarchy of the hierarchical multi-level transport communication network from the top subnet of the network, at least the average size of the data blocks and the intensity of the data blocks, requirements for quality of service. The optimal bandwidth allocation of the physical / logical communication channels is transmitted to the data module to populate the subnet resource management tables of the hierarchical multi-level transport communication network.

Модуль данных получает информацию о связных структурах, найденных по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, и заполняет таблицы коммутации/маршрутизации, принимает информацию об оптимальной логической структуре соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и заполняет таблицы топологии, получает информацию об оптимальном распределении пропускной способности физических/логических каналов подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и заполняет таблицы управления ресурсом. Таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи через модуль приема/ передачи параметров передают по физическим/ логическим каналам управления сетевым элементам подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The data module receives information about the connected structures found by the maximum availability factor criterion for the corresponding connected structures, and fills in the switching / routing tables, receives information about the optimal logical structure of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network and fills in the topology tables, receives information about the optimal bandwidth allocation abilities of physical / logical channels of a subnet of a hierarchical multilevel transport communication network and Lifts resource management tables. The tables of switching / routing, topology and resource management of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network are transmitted via the parameter reception / transmission module via physical / logical control channels to the network elements of the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network.

Сетевые элементы подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи принимают по физическому/логическому каналу управления таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и заполняет свои таблицы коммутации, топологии и управления ресурсом.The network elements of the hierarchical multilevel transport communication network subnet receive the switching / routing table, topology and resource management tables for the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network via the physical / logical control channel and fills in their switching, topology and resource management tables.

Сетевые элементы подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействуют с сетевыми элементами смежной нижней/верхней по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи с помощью интерфейсных соединений, в которых определены правила взаимодействия между сетевыми элементами смежных по иерархии подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The network elements of the hierarchical multilevel transport communication network subnet interact with the network elements of the lower / upper hierarchy subnets of the hierarchical multilevel transport communication network using interface connections, which define the rules for interaction between the network elements of the hierarchical multilevel transport communication network adjacent to the hierarchy of subnets.

При выходе из строя контроллера любой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, либо физических/логических каналов управления сетевыми элементами соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, управление сетевыми элементами соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи переходит к контроллеру смежной нижней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Если не окажется смежной нижней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, тогда управление переходит к контроллеру смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Таким образом, надежность уровня управления иерархической многоуровневой транспортной сети связи повысилась, при том же количестве контроллеров подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи.If the controller of any subnet of the hierarchical multilevel transport communication network or the physical / logical control channels of network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network fails, the control of the network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network passes to the controller of the adjacent hierarchical multilevel transport subnet hierarchy communication network. If there is no adjacent hierarchy lower subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, then control passes to the controller of the adjacent hierarchy lower subnet hierarchy of the multi-level transport communication network. Thus, the reliability of the control level of the hierarchical multilevel transport communication network has increased, with the same number of subnet controllers of the hierarchical multilevel transport communication network.

Заявленная система для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи позволяет достичь указанного технического результата за счет соединения каждого контроллера подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи физическими/логическими каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами двух смежных по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи, что повышает надежность уровня управления иерархической многоуровневой транспортной сети связи.The claimed system for optimizing a hierarchical multi-level transport communication network allows to achieve the specified technical result by connecting each subnet controller of the hierarchical multi-level transport communication network with physical / logical control channels, at least with network elements of two hierarchically adjacent subnets of the hierarchical multi-level transport communication network, which increases the reliability of the control level of a hierarchical multi-level transport communication network.

Большинство известных алгоритмов решения базовых структурно-сетевых задач применяемых в процессе оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи имеют полиномиальную или экспоненциальную оценку вычислительной сложности. Таким образом, вычислительная сложность задачи оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи такова, что даже для относительно простой сети может потребоваться значительные временные затраты. С увеличением числа сетевых элементов в иерархической многоуровневой транспортной сети связи вычислительная сложность отдельных задач увеличивается полиноминально, а других задач – экспоненциально. Most of the known algorithms for solving basic structural network problems used in the optimization process of a hierarchical multi-level transport communication network have a polynomial or exponential estimate of computational complexity. Thus, the computational complexity of the task of optimizing a hierarchical multi-level transport communication network is such that even for a relatively simple network, considerable time costs may be required. With an increase in the number of network elements in a hierarchical multi-level transport communications network, the computational complexity of individual tasks increases polynomially, and other tasks exponentially.

В данном варианте осуществления изобретения общая задача оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи декомпозирована на несколько более простых задач структурной и параметрической оптимизации в отдельных подсетях иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом число сетевых элементов в каждой такой подсети значительно меньше, чем общее число сетевых элементов. Это в свою очередь позволяет снизить сложность и количество вычислений при оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In this embodiment, the general optimization task of a hierarchical multilevel transport communication network is decomposed into several simpler structural and parametric optimization problems in separate subnets of a hierarchical multilevel transport communication network, while the number of network elements in each such subnet is significantly less than the total number of network elements. This, in turn, allows to reduce the complexity and the number of calculations while optimizing a hierarchical multi-level transport communication network.

Правомерность теоретических предпосылок проверялась ан примере решения задачи поиска связных структур методом двойного поиска. Допустим, что иерархическая многоуровневая транспортная сеть связи включает 80 сетевых элементов, 10 информационных направлений, в каждом информационном направлении используется по три кратчайших маршрута. Произведем разбиение иерархической многоуровневой транспортной сети связи на отдельные подсети используя следующее выражение:The validity of the theoretical assumptions was checked by an example of solving the problem of searching for connected structures by the double search method. Suppose that a hierarchical multilevel transport communication network includes 80 network elements, 10 information directions, three shortest routes are used in each information direction. We will split the hierarchical multi-level transport communication network into separate subnets using the following expression:

Figure 00000060
Figure 00000060

Так как

Figure 00000061
, то производим округление до целого числа в большую сторону и получаем три подсети, образующие иерархическую многоуровневую транспортную сеть связи. В первой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи количество сетевых элементов равно
Figure 00000062
, во второй подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи
Figure 00000063
, в третьей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи
Figure 00000064
.As
Figure 00000061
, then round up to an integer up and get three subnets, forming a hierarchical multi-level transport communication network. In the first subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, the number of network elements is equal to
Figure 00000062
, in the second subnet of the hierarchical multilevel transport communication network
Figure 00000063
, in the third subnet of a hierarchical multilevel transport communication network
Figure 00000064
.

Теперь оценим вычислительную сложность нахождения трех кратчайших маршрутов по алгоритму двойного поиска (см. Филлипс, Д. Методы анализа сетей: пер. с англ. / Д. Филлипс, А. Гарсия-Диас. – М:Мир, 1984. – 102 с.).Now we estimate the computational complexity of finding the three shortest routes using the double search algorithm (see Phillips, D. Methods of network analysis: translated from English / D. Phillips, A. Garcia-Diaz. - M: Mir, 1984. - 102 p. )

Figure 00000065
,
Figure 00000065
,

где

Figure 00000066
– количество кратчайших маршрутов,
Figure 00000067
– число сетевых элементов.Where
Figure 00000066
- the number of shortest routes,
Figure 00000067
- the number of network elements.

Для прототипа получаем

Figure 00000068
количество вычислений.For the prototype we get
Figure 00000068
number of calculations.

Вычислительная сложность нахождения трех кратчайших маршрутов по алгоритму двойного поиска согласно изобретению с учетом разбиения иерархической многоуровневой транспортной сети связи на три подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи будет иметь вид:The computational complexity of finding the three shortest routes using the double search algorithm according to the invention, taking into account the division of the hierarchical multilevel transport communication network into three subnets of the hierarchical multilevel transport communication network, will have the form:

Figure 00000069
Figure 00000069

Получаем вычислительную сложность согласно осуществления изобретения

Figure 00000070
количество вычислений. Как видим, согласно предполагаемого изобретения в 9 раз снижается количество вычислений только на этапе нахождения связных структур в процессе структурной оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи. Таким образом, за счет декомпозиции общей задачи оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи на задачи структурной и параметрической оптимизации в отдельных подсетях иерархической многоуровневой транспортной сети связи достигается решение данной технической проблемы.Obtaining computational complexity according to an embodiment of the invention
Figure 00000070
number of calculations. As we see, according to the proposed invention, the number of calculations is reduced by a factor of 9 only at the stage of finding connected structures in the process of structural optimization of a hierarchical multi-level transport communication network. Thus, due to the decomposition of the general optimization problem of the hierarchical multilevel transport communication network, the structural and parametric optimization problems in separate subnets of the hierarchical multilevel transport communication network achieve this technical problem.

В данном варианте надежность уровня управления иерархической многоуровневой транспортной сети связи повысилась за счет соединения каждого контроллера подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи физическими/логическими каналами управления, по меньшей мере, с сетевыми элементами двух смежных нижней/верхней по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи.In this embodiment, the reliability of the control level of the hierarchical multilevel transport communication network is increased by connecting each subnet controller of the hierarchical multilevel transport communication network with physical / logical control channels, at least with the network elements of two adjacent lower / upper hierarchy subnets of the hierarchical multilevel transport communication network.

Необходимо заметить, что вышеописанные варианты осуществления предоставлены только для описания технических решений настоящего изобретения, но не ограничивают настоящее изобретение. Специалисты в данной области техники должны понимать, что несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано со ссылками на примерные варианты осуществления, могут быть сделаны модификации и эквивалентные замены технических решений настоящего изобретения до тех пор, пока такие модификации и замены не отклоняются от идеи и объема технических решений настоящего изобретения.It should be noted that the above embodiments are provided only to describe the technical solutions of the present invention, but do not limit the present invention. Those skilled in the art should understand that although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments, modifications and equivalent replacements of the technical solutions of the present invention can be made until such modifications and replacements deviate from the idea. and the scope of technical solutions of the present invention.

Claims (17)

1. Способ оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи, в котором 1. A method for optimizing a hierarchical multi-level transport communication network in which а) после разбиения иерархической многоуровневой транспортной сети связи на подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи получают информацию об уровнях обслуживания пользователей, информацию о параметрах трафика от сетевых элементов соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, таких как среднее время задержки блоков данных, коэффициенты готовностей физических/логических каналов связи, загрузка физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, a) after dividing the hierarchical multilevel transport communication network into subnets of the hierarchical multilevel transport communication network, information on user service levels, information on traffic parameters from network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, such as the average delay time of data blocks, physical availability factors / logical communication channels, loading physical / logical communication channels of the corresponding hierarchical multi-level subnet th transport network, б) после заполнения таблиц коммутации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи передают сетевым элементам соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом,b) after filling in the switching, topology and resource management tables for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, transfer to the network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network switching / routing tables, topology and resource management, отличающийся тем, что characterized in that в) сначала разбивают иерархическую многоуровневую транспортную сеть связи на R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи,c) the hierarchical multilevel transport communication network is first divided into R subnets of the hierarchical multilevel transport communication network, г) находят связные структуры для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующей связной структуры, d) find connected structures for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network according to the criterion of the minimum average delay time of data blocks for the corresponding connected structure, д) вычисляют оптимальную логическую структуру для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о сетевых элементах соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, информации о найденных связных структурах по критерию минимума среднего времени задержки для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, e) calculate the optimal logical structure for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, using the average delay time of data blocks and availability factors of physical / logical communication channels for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, information about network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network , information on found connected structures by the criterion of the minimum average delay time d I connected the corresponding structures of the corresponding subnet hierarchical multi-level transport network, е) находят связные структуры на оптимальной логической структуре соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию максимума коэффициента готовности физических/логических каналов связи для соответствующих связных структур соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, f) find connected structures on the optimal logical structure of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network according to the criterion of the maximum availability factor of physical / logical communication channels for the corresponding connected structures of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, ж) вычисляют оптимальное распределение пропускной способности физических/логических каналов связи соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи с использованием информации, полученной от смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум средний размер блоков данных и интенсивность поступления блоков данных, требования к качеству обслуживания, g) calculate the optimal distribution of the bandwidth of the physical / logical communication channels of the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network using information received from the adjacent hierarchy of the hierarchy of the multilevel transport communication network, at least the average size of data blocks and the intensity of the arrival of data blocks, requirements for quality of service з) заполняют таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом для соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи,h) fill in the switching / routing, topology and resource management tables for the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, к) повторяют этапы а, б) и г)-з) для смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи до момента, пока не наступит по меньшей мере следующее условие проверки: соответствующая подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи не имеет смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи.j) repeat steps a, b) and d) -h) for the adjacent hierarchical multilevel transport communication network, the top subgroup hierarchy until at least the following verification condition occurs: the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network has no adjacent upper hierarchy subnet hierarchical multi-level transport communications network. 2. Способ по п.1, в котором при изменении топологии по меньшей мере в одной подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи либо обнаружении хотя бы одного перегруженного физического/логического канала связи в любой подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи повторяют этапы а, б) и г)-з) начиная с соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом нижележащие подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи остаются без изменения.2. The method according to claim 1, in which, if you change the topology in at least one subnet of the hierarchical multi-level transport communication network or if you find at least one overloaded physical / logical communication channel in any subnet of the hierarchical multi-level transport communication network, repeat steps a, b) and d) -h) starting from the corresponding subnet of the hierarchical multilevel transport communication network, while the underlying subnets of the hierarchical multilevel transport communication network remain unchanged. 3. Способ по п.1, в котором этапы а, б) и г)-к) начинаются с подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, которая не имеет смежной нижней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом информация о коэффициентах готовностей физических/логических каналов связи задана оператором иерархической многоуровневой транспортной сети связи.3. The method according to claim 1, in which steps a, b) and d) -k) begin with a subnet of a hierarchical multilevel transport communication network, which does not have an adjacent lower hierarchy subnet of a hierarchical multilevel transport communication network, while information about availability factors physical / logical communication channels is set by the operator of a hierarchical multi-level transport communication network. 4. Система для оптимизации иерархической многоуровневой транспортной сети связи, содержащая R подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенных для передачи трафика данных от узла отправителя до узла получателя, R контроллеров подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи, предназначенных для управления и конфигурирования соответствующими подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи, при этом контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя: модуль приема/передачи параметров управления для приема информации о трафике данных от сетевых элементов, передачи таблиц коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом сетевым элементам, модуль статистического анализа трафика, предназначенный для анализа загруженности физических/логических каналов связи и сетевой задержки блоков данных, модуль нахождения связных структур, выполненный с возможностью нахождения связных структур подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи по критерию минимума среднего времени задержки блоков данных для соответствующей связной структуры и по критерию максимума коэффициента готовности для соответствующих связных структур, модуль структурной оптимизации, выполненный с возможностью вычисления оптимальной логической структуры подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием информации о параметрах трафика от сетевых элементов соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, как минимум среднего времени задержки блоков данных и коэффициентов готовностей физических/логических каналов связи, информации о сетевых элементах соответствующей подсети иерархической многоуровневой 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 физических/логических каналов связи подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, с использованием полученной от смежной верхней по иерархии подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи информации, как минимум среднего размера блоков данных и интенсивности поступления блоков данных, требований к качеству обслуживания, модуль данных, предназначенный для хранения таблицы коммутации/маршрутизации, топологии и управления ресурсом, сетевых событий, модуль пользовательского интерфейса, предназначенный для подключения к контроллеру соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, и вывода информации, модуль интерфейса прикладных программ, позволяющий контроллеру подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействовать с одной или несколькими подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи, например, для проверки состояния подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи, добавления/удаления новых связных структур.4. A system for optimizing a hierarchical multi-level transport communication network, containing R subnets of a hierarchical multi-level transport communication network, designed to transmit data traffic from the sender node to the recipient node, R subnet controllers of the hierarchical multi-level transport communication network, for controlling and configuring the corresponding subnets of the hierarchical multi-level transport communication network, while the subnet controller of the hierarchical multi-level transport communication network VK includes: a module for receiving / transmitting control parameters for receiving information about data traffic from network elements, transmitting switching / routing tables, topology and resource management to network elements, a statistical traffic analysis module designed to analyze the load of physical / logical communication channels and network delay data blocks, a module for finding connected structures, configured to find connected structures of a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network by the criterion of mini mind the average delay time of data blocks for the corresponding connected structure and according to the criterion of the maximum availability factor for the corresponding connected structures, a structural optimization module configured to calculate the optimal logical structure of the subnet of a hierarchical multi-level transport communication network using information about traffic parameters from network elements of the corresponding subnet hierarchical multi-level transport communication network, at least average data block delay time x and availability factors of physical / logical communication channels, information about network elements of the corresponding subnet of a hierarchical multi-level 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 bandwidth allocation physical / logical communication channels of a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network, using using information obtained from an adjacent hierarchy top subnet hierarchy of a multilevel transport communications network, at least the average data block size and data block arrival rate, quality of service requirements, a data module for storing the switching / routing table, topology and resource management, network events , a user interface module designed to connect to the controller the corresponding subnet of a hierarchical multi-level transport network with ides, and outputting information, application interface module that allows the controller subnet hierarchical multi-layered transport network to communicate with one or more subnets hierarchical multi-level transport network connection, for example, to check the status of the subnet hierarchical multi-level transport network, add / delete new connected structures. 5. Система по п.4, в которой подсеть иерархической многоуровневой транспортной сети связи включает в себя по меньшей мере три сетевых элемента, соединенные между собой физическими/логическими каналами связи, при этом общее количество сетевых элементов подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи равно количеству сетевых элементов в иерархической многоуровневой транспортной сети связи в целом.5. The system according to claim 4, in which the subnet of the hierarchical multi-level transport communication network includes at least three network elements interconnected by physical / logical communication channels, while the total number of network elements of subnets of the hierarchical multi-level transport communication network is equal to the number of network elements in a hierarchical multi-level transport communication network as a whole. 6. Система по п.4, в которой контроллер подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи соединен физическими/логическими каналами управления по меньшей мере с сетевыми элементами соответствующей подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи и смежной нижней/верхней по иерархии подсетями иерархической многоуровневой транспортной сети связи.6. The system according to claim 4, in which the subnet controller of the hierarchical multi-level transport communication network is connected by physical / logical control channels with at least network elements of the corresponding subnet of the hierarchical multi-level transport communication network and the adjacent lower / upper hierarchy subnets of the hierarchical multi-level transport communication network. 7. Система по п.4, в которой сетевые элементы одной подсети иерархической многоуровневой транспортной сети связи взаимодействуют с сетевыми элементами смежных по иерархии подсетей иерархической многоуровневой транспортной сети связи с помощью интерфейсных соединений.7. The system according to claim 4, in which the network elements of a subnet of a hierarchical multi-level transport communication network interact with network elements of hierarchically adjacent subnets of a hierarchical multi-level transport communication network using interface connections.
RU2018121417A 2018-06-09 2018-06-09 Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network RU2684571C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121417A RU2684571C1 (en) 2018-06-09 2018-06-09 Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121417A RU2684571C1 (en) 2018-06-09 2018-06-09 Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2684571C1 true RU2684571C1 (en) 2019-04-09

Family

ID=66089681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121417A RU2684571C1 (en) 2018-06-09 2018-06-09 Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684571C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794918C1 (en) * 2022-01-10 2023-04-25 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method for dynamic reconfiguration of fiber-optical communication network with spectral complexing systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000130055A (en) * 2000-12-01 2003-01-27 Михаил Михайлович Макарчук HIERARCHIC COMMUNICATION NETWORK FOR TRANSMISSION OF MESSAGES WITH COMPLETED INFORMATION
US6597658B1 (en) * 1998-12-28 2003-07-22 At&T Corp. Hierarchical telecommunications network with fault recovery
WO2008085278A2 (en) * 2006-12-21 2008-07-17 Lucent Technologies Inc. Method for providing reliable communucation session establishment in a communication infrastructure
RU2423008C2 (en) * 2007-02-14 2011-06-27 ЗетТиИ Корпорейшн METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC PROTECTION OF Ethernet NETWORK
US9672096B2 (en) * 2012-02-28 2017-06-06 Sagemcom Energy & Telecom Sas Network of devices forming a diagnostic system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597658B1 (en) * 1998-12-28 2003-07-22 At&T Corp. Hierarchical telecommunications network with fault recovery
RU2000130055A (en) * 2000-12-01 2003-01-27 Михаил Михайлович Макарчук HIERARCHIC COMMUNICATION NETWORK FOR TRANSMISSION OF MESSAGES WITH COMPLETED INFORMATION
WO2008085278A2 (en) * 2006-12-21 2008-07-17 Lucent Technologies Inc. Method for providing reliable communucation session establishment in a communication infrastructure
RU2423008C2 (en) * 2007-02-14 2011-06-27 ЗетТиИ Корпорейшн METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC PROTECTION OF Ethernet NETWORK
US9672096B2 (en) * 2012-02-28 2017-06-06 Sagemcom Energy & Telecom Sas Network of devices forming a diagnostic system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794918C1 (en) * 2022-01-10 2023-04-25 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Method for dynamic reconfiguration of fiber-optical communication network with spectral complexing systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10542076B2 (en) Cloud service control and management architecture expanded to interface the network stratum
CN111149330B (en) Topology aware controller association in software defined networks
Beshley et al. Adaptive flow routing model in SDN
EP2469762A1 (en) Communications network management
US9473573B2 (en) Network followed by compute load balancing procedure for embedding cloud services in software-defined flexible-grid optical transport networks
KR101674177B1 (en) Transport Software-Defined Network controller of providing E-LAN between multi-nodes and method thereof
RU2680764C1 (en) Method, device and system for transport communication network optimization
US20150043911A1 (en) Network Depth Limited Network Followed by Compute Load Balancing Procedure for Embedding Cloud Services in Software-Defined Flexible-Grid Optical Transport Networks
WO2023078150A1 (en) Path calculation method, route calculation device, electronic device, and computer storage medium
JP6919708B2 (en) Optical path control device and optical path control method
RU2684571C1 (en) Method and system for optimization hierarchical multilevel transport communication network
WO2023083232A1 (en) Method and systems for optical network dimensioning
US9866442B2 (en) Multi-layer virtual infrastructure embedding in software-defined flexible-grid transport networks
Haeri et al. Deflection routing in complex networks
Lemeshko et al. Qoe-centric adaptive multipath routing under r-factor with load balancing in sdn
Chooprateep et al. Video path selection for traffic engineering in SDN
Ye et al. Virtual infrastructure mapping in software-defined elastic optical networks
CN101753450A (en) Method for joint optimization of resources in three-layered network
US6952398B1 (en) System and method for optimal allocation of link bandwidth in a communications network for truck routing
RU2731437C1 (en) Method, apparatus and system for optimizing unbalanced transport communication network
Biernacka et al. Dynamic sliceable optical bypasses in SDN-based networks
US11843542B2 (en) Safely engineering egress traffic changes
Fichera et al. Latency-aware network service orchestration over an SDN-controlled multi-layer transport infrastructure
Kos et al. Topological planning of communication networks
Baskakov et al. Resource Management Method of Transport Software-defined Network

Legal Events

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

Effective date: 20200610