СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТРАФИКА В МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ
SYSTEM OF TRAFFIC TRANSMITTING IN MULTISERVICE COMMUNICATIONAL NETWORKS

Изобретение относится к технике связи, а именно к мультисервисным сетям, и предназначено для использования при построении мультисервисных сетей связи.
Для мультисервисных сетей одной из важнейших проблем является повышение эффективности использования канального ресурса (Кластеризация информационных потоков для повышения эффективности занятия канального ресурса в мультисервисных сетях // Электросвязь. - 2010. - №11. С. 22-25). В этой связи представляется актуальным вопрос повышения эффективности использования канального ресурса.
Мультисервисная сеть - сеть связи, построенная в соответствии с концепцией сети связи следующего поколения и обеспечивающая предоставление неограниченного набора услуг (Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России / Минсвязи России. - М.: ДЭС Минсвязи России, 2001 г. - 32 с. С. 4).
Канальный ресурс определяется как целочисленное выражение передаточных возможностей линии связи, отданных во временное общее владение многим пользователям (Степанов C.H. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, - 392 с. С. 94).
Линии связи - линии передачи, физические цепи и линейно-кабельные сооружения связи (Федеральный закон Российской Федерации от 7 июля 2003 г. №126-ФЗ «О СВЯЗИ»).
Трафик - нагрузка, создаваемая потоком вызовов, сообщений и сигналов, поступающих на средства связи (Федеральный закон Российской Федерации от 7 июля 2003 г. №126-ФЗ «О СВЯЗИ»).
Средства связи - технические и программные средства, используемые для формирования, приема, обработки, хранения, передачи, доставки сообщений электросвязи или почтовых отправлений, а также иные технические и программные средства, используемые при оказании услуг связи или обеспечении функционирования сетей связи (Федеральный закон Российской Федерации от 7 июля 2003 г. №126-ФЗ «О СВЯЗИ»).
Одним из способов повышения эффективности систем передачи информации по цифровым абонентским линиям является подход, заключающийся в возможности многопарного связывания нескольких цифровых абонентских линий (ЦАЛ) в единый канал передачи данных (Golden P. Fundamentals of DSL Technology / P. Golden, H. Dedieu, K.S. Jacobsen. - New York: Auerbach Publications, 2006. - 454 p.).
Известна многопарная широкополосная система передачи (патент US №6973170 от 6.12.2005), представляющая собой высокоскоростную сеть передачи данных по многопарному кабелю связи и содержащую контроллер, совокупность абонентских окончаний и центральную станцию. Данная сеть передачи данных позволяет уменьшить влияние переходных помех между линиями связи.
Недостатком данного аналога является низкая эффективность использования канального ресурса из-за того, что связывание цифровых абонентских линий в единый канал передачи данных осуществляется без учета информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса и применяемых методах модуляции и кодирования во всех линиях связи, объединенных в сеть. При этом для передачи информационных потоков используются все цифровые абонентские линии.
Наиболее близкой по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявляемой системе является система связи по цифровым абонентским линиям (патент RU №118496 от 20.07.2012), содержащая контроллер, пользовательское оконечное устройство, пользовательский блок векторной обработки, цифровые абонентские линии, блок векторной обработки центральной станции, центральную станцию, блок построения системы базисных функций. При этом контроллер соединен с пользовательским оконечным устройством, пользовательским блоком векторной обработки, блоком векторной обработки центральной станции и центральной станцией, а пользовательское оконечное устройство подключено к пользовательскому блоку векторной обработки, при этом пользовательский блок векторной обработки соединен со всеми цифровыми абонентскими линиями, которые подключены к блоку векторной обработки центральной станции, а блок векторной обработки центральной станции соединен с центральной станцией, при этом блок построения системы базисных функций соединен с пользовательским блоком векторной обработки и блоком векторной обработки центральной станции.
При такой совокупности описанных элементов и связей достигается повышение помехоустойчивости за счет выбора систем базисных функций, используемых при модуляции/демодуляции, с учетом априорной информации о применяемых методах кодирования и модуляции во всех цифровых абонентских линиях и в зависимости от характеристик канала связи, образованного совокупностью L цифровых абонентских линий, каждая из которых объединяет N подканалов.
Однако прототип имеет недостатки: низкая эффективность использования канального ресурса из-за того, что связывание цифровых абонентских линий в единый канал передачи данных происходит без учета информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса, отсутствует возможность подключения нескольких пользовательских оконечных устройств к единому каналу передачи. При этом для передачи информационных потоков используются все цифровые абонентские линии.
Задачей изобретения является разработка системы передачи трафика в мультисервисных сетях связи, позволяющей повысить эффективность использования канального ресурса за счет подключения нескольких пользовательских оконечных устройств к единому каналу передачи, оценивания необходимого минимального объема канального ресурса и подключения необходимого минимального количества цифровых абонентских линий для обеспечения требований по качеству обслуживания вызовов с учетом информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса.
Качество обслуживания вызовов оценивается по вероятности потерь заявок (Степанов C.H. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, - 392 с. С. 81).
Эта задача решается тем, что система передачи трафика в мультисервисных сетях связи, содержащая контроллер, пользовательское оконечное устройство, пользовательский блок векторной обработки, цифровые абонентские линии, блок векторной обработки центральной станции, центральную станцию, блок построения системы базисных функций, при этом контроллер соединен с пользовательским оконечным устройством, пользовательским блоком векторной обработки, блоком векторной обработки центральной станции и центральной станцией, блок построения системы базисных функций соединен с пользовательским блоком векторной обработки и блоком векторной обработки центральной станции, согласно изобретению дополнена: u-1 пользовательскими оконечными устройствами, пользовательским мультиплексором, пользовательским демультиплексором, мультиплексором центральной станции, демультиплексором центральной станции, первым блоком коммутации, вторым блоком коммутации и блоком построения линии связи, при этом контроллер соединен с блоком построения линии связи, пользовательским мультиплексором, пользовательским демультиплексором, u-1 пользовательскими оконечными устройствами, мультиплексором центральной станции, демультиплексором центральной станции, выходы пользовательских оконечных устройств соединены с входами пользовательского мультиплексора, так что выход первого пользовательского оконечного устройства соединен с первым входом пользовательского мультиплексора, выход u-того пользовательского оконечного устройства соединен с u-тым входом пользовательского мультиплексора, выход пользовательского мультиплексора соединен с входом пользовательского блока векторной обработки, а пользовательский блок векторной обработки соединен с первым блоком коммутации, цифровые абонентские линии соединены с первым блоком коммутации и вторым блоком коммутации, блок построения линии связи соединен с пользовательским блоком векторной обработки, блоком векторной обработки центральной станции, первым блоком коммутации, блоком построения системы базисных функций и вторым блоком коммутации, при этом второй блок коммутации соединен с блоком векторной обработки центральной станции, вход демультиплексора центральной станции соединен с выходом блока векторной обработки центральной станции, а выходы демультиплексора центральной станции соединены с входами центральной станции, входы мультиплексора центральной станции соединены с выходами центральной станции, а выход мультиплексора центральной станции соединен с входом блока векторной обработки центральной станции, вход пользовательского демультиплексора соединен с выходом пользовательского блока векторной обработки, а выходы пользовательского демультиплексора соединены с входами пользовательских оконечных устройств, при этом первый выход пользовательского демультиплексора соединен с входом первого пользовательского оконечного устройства, а u-тый выход пользовательского демультиплексора соединен с входом u-того пользовательского оконечного устройства.
Новая совокупность существенных признаков позволяет решить задачу изобретения за счет подключения нескольких пользовательских оконечных устройств к единому каналу передачи, оценивания необходимого минимального объема канального ресурса и подключения необходимого минимального количества цифровых абонентских линий для обеспечения требований по качеству обслуживания вызовов с учетом информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленной системы передачи трафика в мультисервисных сетях связи, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
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».
«Промышленная применимость» системы передачи трафика в мультисервисных сетях связи обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данное изобретение с достижением указанного в изобретении назначения.
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 - общая структурная схема системы передачи трафика в мультисервисных сетях связи;
фиг. 2 - схема алгоритма работы заявленного устройства;
фиг. 3 - схема алгоритма работы блока построения линии связи при оценивании необходимого минимального объема канального ресурса, для обеспечения требований по качеству обслуживания вызовов;
фиг. 4 - схема алгоритма работы блока построения линии связи при сравнении необходимого минимального объема канального ресурса со скоростью единого канала передачи, образованного совокупностью цифровых абонентских линий.
1
u
1
Ν
1
u
1
u
1
u
1
N
1
u
1
u
Система передачи трафика в мультисервисных сетях связи, показанная на фиг. 1, содержит контроллер 1.1, пользовательские оконечные устройства 1.2-1.2, центральную станцию 1.3, мультиплексор центральной станции 1.4, пользовательский мультиплексор 1.5, демультиплексор центральной станции 1.6, пользовательский демультиплексор 1.7, пользовательский блок векторной обработки 1.8, первый блок коммутации 1.9, цифровые абонентские линии 1.10-1.10, второй блок коммутации 1.11, блок векторной обработки центральной станции 1.12, блок построения системы базисных функций 1.13, блок построения линии связи 1.14. При этом контроллер 1.1 соединен со всеми пользовательскими оконечными устройствами 1.2-1.2, пользовательским блоком векторной обработки 1.8, блоком векторной обработки центральной станции 1.12, центральной станцией 1.3, блоком построения линии связи 1.14, пользовательским мультиплексором 1.5, пользовательским демультиплексором 1.7, мультиплексором центральной станции 1.4, демультиплексором центральной станции 1.6, блок построения системы базисных функций 1.13 соединен с пользовательским блоком векторной обработки 1.8 и блоком векторной обработки центральной станции 1.12, выходы пользовательских оконечных устройств 1.2-1.2 соединены с входами пользовательского мультиплексора 1.5 так, что выход первого пользовательского оконечного устройства 1.2 соединен с первым входом пользовательского мультиплексора 1.5, выход u-того пользовательского оконечного устройства 1.2 соединен с u-тым входом пользовательского мультиплексора 1.5, при этом выход пользовательского мультиплексора 1.5 соединен с входом пользовательского блока векторной обработки 1.8, а пользовательский блок векторной обработки 1.8 соединен с первым блоком коммутации 1.9, цифровые абонентские линии 1.10-1.10 соединены с первым блоком коммутации 1.9 и вторым блоком коммутации 1.11, блок построения линии связи 1.14 соединен с пользовательским блоком векторной обработки 1.8, блоком векторной обработки центральной станции 1.12, первым блоком коммутации 1.9, блоком построения системы базисных функций 1.13, вторым блоком коммутации 1.11, при этом второй блок коммутации 1.11 соединен с блоком векторной обработки центральной станции 1.12, выход которого соединен с входом демультиплексора центральной станции 1.6, выходы которого соединены с входами центральной станции 1.3, входы мультиплексора центральной станции 1.4 соединены с выходами центральной станции 1.3, а выход мультиплексора центральной станции 1.4 соединен с входом блока векторной обработки центральной станции 1.12, вход пользовательского демультиплексора 1.7 соединен с выходом пользовательского блока векторной обработки 1.8, а выходы пользовательского демультиплексора 1.7 соединены с входами пользовательских оконечных устройств 1.2-1.2, при этом первый выход пользовательского демультиплексора 1.7 соединен с входом первого пользовательского оконечного устройства 1.2, а u-тый выход пользовательского демультиплексора 1.7 соединен с входом u-того пользовательского оконечного устройства 1.2.
Контроллер 1.1 предназначен для управления процессом передачи информации в системе, может быть выполнен на базе сигнальных микроконтроллеров 1892ВМ4Я (Отечественные трехъядерные сигнальные микроконтроллеры с производительностью 1,5 GFLOPS // Т. Солохина и др. - Электронные компоненты. - 2006. - №6. - С. 73-78).
1
u
Пользовательские оконечные устройства 1.2-1.2 предназначены для обработки, передачи и хранения данных пользователя, являются общеизвестными устройствами: например, персональным компьютером, описанным в книге (В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. Архитектура ЭВМ и систем. - СПб.: Питер, 2006. С. 116-127).
Центральная станция 1.3 является общеизвестным устройством, описанным, например, в книге (Golden P. Fundamentals of DSL Technology / P. Golden, H. Dedieu, K.S. Jacobsen. - New York: Auerbach Publications, 2006. P. 127-129).
Мультиплексор центральной станции 1.4 является общеизвестным устройством, описанным, например, в книге (М.Х. Джонс «Электроника, практический курс». - М.: Постмаркет, 1999. С. 418-420).
Пользовательский мультиплексор 1.5 является общеизвестным устройством, описанным, например, в книге (М.Х. Джонс «Электроника, практический курс». - М.: Постмаркет, 1999. С. 418-420).
Демультиплексор центральной станции 1.6 является общеизвестным устройством, описанным, например, в книге (М.Х. Джонс «Электроника, практический курс». - М.: Постмаркет, 1999. С. 418-420).
Пользовательский демультиплексор 1.7 является общеизвестным устройством, описанным, например, в книге (М.Х. Джонс «Электроника, практический курс». - М.: Постмаркет, 1999. С. 418-420).
1
N
Пользовательский блок векторной обработки 1.8 и блок векторной обработки центральной станции 1.12 предназначены для повышения скорости передачи за счет совместной обработки сигналов, передаваемых по всем цифровым абонентским линиям 1.10-1.10, могут быть выполнены на базе сигнальных микроконтроллеров 1892ВМ4Я и работают в соответствии с алгоритмами, описанными в статье (Vectored Transmission for Digital Subscriber Line Systems // G. Ginis, J. Cioffi. - IEEE Journal on selected areas in communications, Vol. 20, No. 5, June 2002. P. 1085-1093).
Первый блок коммутации 1.9 - известное устройство, предназначенное для подключения минимального необходимого количества цифровых абонентских линий к пользовательскому блоку векторной обработки, описанное, например, в книге (Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. С. 249-257).
1
N
Цифровые абонентские линии 1.10-1.10 обеспечивают передачу сигналов от пользовательского блока векторной обработки 1.8 к блоку векторной обработки центральной станции 1.12 и обратно и описаны в книге (Golden P. Fundamentals of DSL Technology / P. Golden, H. Dedieu, K.S. Jacobsen. - New York: Auerbach Publications, 2006. P. 132-143).
Второй блок коммутации 1.11 - известное устройство, предназначенное для подключения минимального необходимого количества цифровых абонентских линий к блоку векторной обработки центральной станции, описанное, например, в книге (Абилов А.В. Сети связи и системы коммутации. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. С. 249-257).
mDFT
mIDFT
Блок построения системы базисных функций 1.13 предназначен для формирования матриц Q и Q, может быть выполнен на базе сигнальных микроконтроллеров 1892ВМ4Я и работает в соответствии с алгоритмом, представленным в патенте RU №118496 от 20.07.2012.
Блок построения линии связи 1.14 является общеизвестным устройством: например, персональным компьютером, описанным в книге (В. Бройдо, О. Ильина. Архитектура ЭВМ и систем. - СПб.: Питер, 2009. - 720 с). Предназначен для оценивания необходимого минимального объема канального ресурса на основании информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса, для сравнения необходимого минимального объема канального ресурса со скоростью единого канала передачи, образованного совокупностью цифровых абонентских линий, и определения необходимого минимального количества цифровых абонентских линий. Работает в соответствии с алгоритмами, представленными на фиг. 3 и фиг. 4.
Заявляемое устройство работает следующим образом (фиг. 2).
1
a,b
mDFT
mIDFT
Перед началом сеанса связи блок построения линии связи 1.14 оценивает необходимый минимальный объем канального ресурса, для обеспечения требований по качеству обслуживания вызовов в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3, после чего подает сигналы на первый блок коммутации 1.9 и второй блок коммутации 1.11 о подключении первой цифровой абонентской линии 1.10 к пользовательскому блоку векторной обработки 1.8 и блоку векторной обработки центральной станции 1.12, а так же посылает сигнал контроллеру 1.1 о завершении оценивания. Затем, пользовательский блок векторной обработки 1.8 и блок векторной обработки центральной станции 1.12 по команде контроллера 1.1 обмениваются испытательными сигналами по подключенным цифровым абонентским линиям, а так же посылают испытательные сигналы в блок построения линии связи 1.14 и оценивают значения импульсных характеристик h, дисперсий шума  и передают оцененные значения в блок построения линии связи 1.14. После оценивания характеристик подключенных цифровых абонентских линий пользовательский блок векторной обработки 1.8 и блок векторной обработки центральной станции 1.12 подают запросы в блок построения системы базисных функций 1.13, который определяет системы базисных функций на входе и выходе линий связи, формирует матрицы Q и Q, передает полученные матрицы в пользовательский блок векторной обработки 1.8, блок векторной обработки центральной станции 1.12 и в блок построения линии связи 1.14. Блок построения линии связи 1.14 сравнивает полученное при оценивании значение необходимого минимального объема канального ресурса со скоростью единого канала передачи и определяет необходимое минимальное количество цифровых абонентских линий в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 4. Если скорости единого канала передачи недостаточно, после подключения еще одной ЦАЛ предыдущие действия с момента, когда пользовательский блок векторной обработки 1.8 и блок векторной обработки центральной станции 1.12 по команде контроллера 1.1 обмениваются испытательными сигналами по подключенным цифровым абонентским линиям, повторяются до тех пор, пока не будет найдено необходимое минимальное количество цифровых абонентских линий или пока не будет выдано сообщение о нехватке ЦАЛ. Таким образом, процедура выбора минимального количества цифровых абонентских линий в зависимости от предоставляемых услуг и параметров информационных потоков, а так же от возникающих отказов канального ресурса закончена.
1
u
1
u
Далее осуществляется непосредственно сеанс связи. Пользовательские оконечные устройства 1.2-1.2 по команде контроллера 1.1 передают информационные сигналы от пользователей в пользовательский мультиплексор 1.5, пользовательский мультиплексор 1.5 по команде контроллера 1.1 передает информационные сигналы в пользовательский блок векторной обработки 1.8, где осуществляется предварительная векторная обработка всех сигналов для передачи по минимальному количеству цифровых абонентских линий. Пользовательский блок векторной обработки 1.8 по команде контроллера 1.1 передает преобразованные сигналы в выбранное минимальное количество цифровых абонентских линий, после прохождения которых сигналы поступают в блок векторной обработки центральной станции 1.12. По команде контроллера 1.1 блок векторной обработки центральной станции 2.12 осуществляет векторную постобработку принятых сигналов и передает преобразованные сигналы в демультиплексор центральной станции 1.6, демультиплексор центральной станции 1.6 по команде контроллера 1.1 передает преобразованные сигналы в центральную станцию 1.3. Таким образом, осуществлен процесс передачи информации от пользовательских оконечных устройств 1.2-1.2 к центральной станции 1.3. Сеанс связи в обратном направлении происходит в обратном порядке и может осуществляться одновременно.
Алгоритм работы блока построения линии связи при оценивании необходимого минимального объема канального ресурса, представленный на фиг. 3 и позволяющий оценить необходимый минимальный объем канального ресурса на основании информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса, включает в себя следующие действия.
В блоке 1 задают и записывают следующие исходные данные:
- n - число потоков заявок на выделение канального ресурса;
k
-N - общее число источников формирующих k-тый поток, k=1, 2, …, n;
k
- b - число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока, k=1, 2, …, n (Степанов C.H. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 108);
- h - число единиц канального ресурса, занимаемых одним отказом;
- ω - интенсивность восстановления h единиц канального ресурса;
- ξ - интенсивность отказов;
k
- μ - интенсивность обслуживания вызовов для каждого из потоков;
k тр
k тр
- требования к качеству обслуживания заявок (вызовов) k-го потока π, где π - требуемая доля потерянных (вероятность потерь) заявок (вызовов) (Степанов C.H. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, - 392 с. С. 111);
k
- α - интенсивность потока вызовов k-го типа от одного свободного источника.
В блоке 2 вычисляют следующие параметры:
Интенсивность поступающих отказов - А, выраженная в эрлангах, вычисляется по формуле (А.Е. Миронов, А.Н. Переверзев. Модель звена мультисервисной сети с ограниченной надежностью канального ресурса // Информационные системы и технологии, 2013. - №2. - С. 87-93. С. 89).
k
Интенсивность поступающей нагрузки k-го потока - Z, выраженная в эрлангах, вычисляется по формуле, выведенной согласно рассуждениям, изложенным в книге (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, - 392 с. С. 154-160)
k
Интенсивность поступающей нагрузки k-го потока от одного источника - β, выраженная в эрлангах, вычисляется по формуле, выведенной согласно рассуждениям, изложенным в книге (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, - 392 с. С. 154-160)
В блоке 3 приравнивают значения ненормированной вероятности нахождения системы в нулевом (свободном) состоянии к единице
Р(0)=1,
O
P(0)=1,
а среднее число сообщений k-го информационного потока, находящихся на передаче в нулевом (свободном) состоянии, к нулю
k
M(0)=0.
В блоке 4 задают значение объема канального ресурса i=1, меняющееся последовательно от 1 до V, где V - необходимый минимальный объем канального ресурса, при котором выполняются требования по обеспечению качества обслуживания вызовов с учетом информации о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса. Переход от объема канального ресурса, выраженного в единицах канального ресурса, к скорости бит/с показан в книге (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 94-96).
В блоке 5 осуществляется цикл для каждого из информационных потоков от 1 до n.
k
k
В блоке 6 сравнивают условие i-b≥0 для индикаторной функции I(i-b≥0) (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 113). Если условие выполняется, то в блоке 7 значению индикаторной функции присваивают значение равное единице, I=1, если условие не выполняется, в блоке 8 значению индикаторной функции присваивают значение ноль, I=0.
k
В блоке 9 определяют значение M(i) (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 163), по выражению:
где I(•) - индикаторная функция, которая определяется следующим соотношением
В блоке 10 вычисляют ненормированное значение вероятности P(i) (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010, С. 163), используя соотношение:
В блоке 11 переменной С присваивают значение i.
В блоке 12 осуществляется цикл для d - число исправных единиц канального ресурса от (С-1) до 0.
В блоке 13 сравнивают условие С-d-h≥0 для индикаторной функции I(С-d-h≥0). Если условие выполняется, то в блоке 14 значению индикаторной функции присваивают значение равное единице, I=1, если условие не выполняется, в блоке 15 значению индикаторной функции присваивают значение ноль, I=0.
o
В блоке 16 определяют значение P(С-d) (А.Е. Миронов, А.Н. Переверзев Модель звена мультисервисной сети с ограниченной надежностью канального ресурса // Информационные системы и технологии, 2013. - №2. - С. 87-93. С. 90), по выражению:
где I(•) - индикаторная функция, которая определяется следующим соотношением
o
В блоке 17 вычисляют значение нормировочной константы N(А.Е. Миронов, А.Н. Переверзев Модель звена мультисервисной сети с ограниченной надежностью канального ресурса // Информационные системы и технологии, 2013. - №2. - С. 87-93. С. 90), по выражению:
o
o
где P(j)=P(C-d), j=1, 2, …, C; d=C-1, C-2, …, 0.
o
В блоке 18 вычисляют вероятность нахождения j неисправных канальных единиц p(j) (А.Е. Миронов, А.Н. Переверзев Модель звена мультисервисной сети с ограниченной надежностью канального ресурса // Информационные системы и технологии, 2013. - №2. - С. 87-93. С. 90), используя соотношение:
k
В блоке 19 вычисляют значение доли потерянных заявок (вероятность потерь вызовов) π для каждого потока по формуле:
k
k тр
k
k тр
В блоке 20 сравнивают значения полученных вероятностей потерь π с требуемыми значениями π, если условие π>π выполняется, то значение необходимого канального ресурса увеличивают на единицу i=i+1 и расчеты повторяют, если условие не выполняется, то выводят значение V, работа алгоритма закончена.
Алгоритм работы блока построения линии связи при сравнении необходимого минимального объема канального ресурса со скоростью единого канала передачи, образованного совокупностью цифровых абонентских линий, представленный на фиг. 4, предназначен для сравнения полученного при оценивании значения необходимого минимального объема канального ресурса со скоростью единого канала передачи и определения необходимого минимального количества цифровых абонентских линий и включает в себя следующие действия.
В блоке 1 вводят число ЦАЛ - Y.
В блоке 2 переменной X присваивают значение равное единице, Х=1. Переменная X показывает число подключенных ЦАЛ, которые используются для связывания в единый канал передачи.
В блоке 3 определяют скорость выдачи отсчетов испытательного сигнала по формуле ν=L/t, где L - число отсчетов в испытательном сигнале; t - время передачи испытательного сигнала в секундах.
a,b
mDFT
mIDFT
В блоке 4 определяют отношение сигнал/шум на основе оцененных значений импульсных характеристик h, дисперсий шума  и сформированных матриц Q и Q по формуле, представленной в статье (Рыболовлев Д.А. Математическая модель системы передачи информации, учитывающая взаимное влияние электропроводных линий связи / Д.А. Рыболовлев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2012. - №2. - С. 126-135), которая имеет следующий вид:
В блоке 5 определяют скорость единого канала передачи по формуле, представленной в книге (Теория электрической связи: учеб. для вузов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1999. - 432 с. С. 250), которая имеет следующий вид:
где ν - скорость выдачи отсчетов испытательного сигнала, определенная в блоке 3;
- отношение сигнал/шум, определенное в блоке 4.
В блоке 6 проверяют условие достаточности скорости единого канала передачи, V>F. Если условие выполняется, переходят к блоку 7, если условие не выполняется, работа алгоритма завершена.
В блоке 7 проверяют наличие не подключенных ЦАЛ, X<Y. Если условие выполняется, переходят к блоку 8, если условие не выполняется, переходят к блоку 9.
В блоке 8 выдают сигнал в первый блок коммутации и второй блок коммутации на подключение еще одной ЦАЛ (на данном шаге осуществляется подключение еще одной ЦАЛ).
В блоке 9 выводят сообщения о нехватке ЦАЛ. Завершение работы алгоритма.
В блоке 10 увеличивают переменную X на единицу, Х=Х+1 и переходят к блоку 3.
Таким образом, при такой совокупности существенных признаков обеспечивается повышение эффективности использования канального ресурса. При этом осуществляется подключение нескольких пользовательских оконечных устройств к единому каналу передачи и учитывается информация о предоставляемых услугах и параметрах информационных потоков, а так же о возникающих отказах канального ресурса, что приводит к повышению эффективности использования канального ресурса.
Порядок расчета эффективности использования канального ресурса за счет подключения нескольких пользовательских оконечных устройств к единому каналу передачи представлен в книге (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 38-43).
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1тр
2тр
3тр
4тр
5тр
1
2
3
4
5
-9
-9
-8
-8
-8
Расчет эффективности проводился с помощью моделирования функционирования мультисервисной сети при следующих исходных данных: n=5, Ν=N=N=N=N=5, b=1, b=2, b=5, b=10, b=12, α=0,2, α=0,2, α=0,5, α=0,6, α=0,1, μ=μ=μ=μ=μ=1, π=0,052, π=0,02, π=0,04, π=0,01, π=0,052, h=1, ξ=0,01, ω=1, Υ=4. Пусть ЦАЛ обеспечивает скорость 2,048 Мбит/с (Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 3. - Мультисервисные сети / В.В. Величко, Е.А. Субботин, В.П. Шувалов, А.Ф. Ярославцев; под ред. профессора В.П. Шувалова. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005. С.245). Единица канального ресурса принята равной 64 Кбит/с (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С 95-96), тогда скорость единого канала передачи, выраженная в единицах канального ресурса (ЕКР), будет равна 4⋅2048/64=128 ЕКР. Тогда для устройства-прототипа вероятности потерь, вычисленные согласно известному алгоритму, представленному в книге (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. С. 163-167), имеют следующие значения π=2,35⋅10, π=5,818⋅10, π=1,053⋅10, π=1,4⋅10, π=5,786⋅10, а коэффициент использования, характеризующий эффективность использования канального ресурса (Кластеризация информационных потоков для повышения эффективности занятия канального ресурса в мультисервисных сетях // Электросвязь. - 2010. - №11. С. 22-25) и определенный по формуле:
будет равен 0,402.
1
2
3
4
5
-5
-5
-5
-4
-4
Для предлагаемого изобретения в результате работы алгоритма, представленного на фиг. 3, значение необходимого минимального объема канального ресурса V=74 ЕКР, а в результате работы алгоритма представленного на фиг. 4, будет подключено 3 ЦАЛ, что составляет 96 ЕКР. Вероятности потерь при 96 ЕКР имеют следующие значения π=2,083⋅10, π=3,955⋅10, π=9,858⋅10, π=1,637⋅10, π=5,029⋅10. Тогда коэффициент использования канального ресурса, определенный по формуле:
будет равен 0,536.
Эффективность использования канального ресурса при применении предлагаемого изобретения равна:
Результаты проведенных расчетов получены авторами на основе программы для ПЭВМ в среде Mathcad.
Из приведенных данных следует, что после применения заявленного изобретения эффективность использования канального ресурса увеличилась на 25%.
Приведенные примеры наглядно иллюстрируют эффект от применения системы передачи трафика в мультисервисных сетях связи. Таким образом, решается задача изобретения - повышение эффективности использования канального ресурса.