СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА СИСТЕМЫ СВЯЗИ
METHOD OF ESTIMATING TRAFFIC EFFICIENCY OF COMMUNICATION SYSTEM

Изобретение относится к электросвязи, в частности к способам оценки информационной эффективности систем связи. Оно может быть использовано при создании новых и совершенствовании существующих каналов связи, узлов коммутации, автоматизированных систем управления, локальных вычислительных сетей, сетей связи с коммутацией сообщений, сетей связи с коммутацией пакетов, в том числе быстрой коммутацией пакетов.
Известен способ оценки информационной эффективности системы связи (патент RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013. Бюл. №8), взятый в качестве прототипа.
полн
Сущность прототипа заключается в том, что в качестве универсального обобщенного параметра, характеризующего информационные возможности системы связи и показывающего степень близости ее к предельным возможностям по передаче информации, используют КПД передачи информации (η), для этого измеряют: среднее за выбранный интервал времени общее количество находящейся в системе связи информации в блоке запоминающих устройств и в блоке устройств передачи информации, а также среднюю за этот же интервал времени производительность системы связи; после чего вычисляют кибернетическую мощность (KW) системы связи, а также измеряют: емкости буферов блока запоминающих устройств и пропускные способности каналов связи блока устройств передачи информации; после чего вычисляют полную кибернетическую мощность системы связи (KW) и с учетом полученных результатов определяют:
<mrow><mi>η</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>K</mi><mi>W</mi></mrow><mrow><mi>K</mi><msub><mi>W</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>н</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>100</mn><mi>%</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>K</mi><mi>W</mi><mo>=</mo><mi>N</mi><mo>⋅</mo><mi>G</mi><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mrow /><mi>T</mi></msub></mrow></mrow></mrow>
<mrow><mi>K</mi><msub><mi>W</mi><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mi>i</mi></msub><mo>⋅</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>s</mi></munderover><mrow><msub><mi>C</mi><mrow><mi>k</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>s</mi></munderover><mrow><msub><mi>C</mi><mrow><mi>k</mi><mo>,</mo><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow>
i
где
- кибернетическая мощность системы связи; N - измеренное количество информационных сообщений в системе связи; G - измеренная производительность системы связи; T - выбранный временной интервал усреднения;
- полная кибернетическая мощность системы связи; N - измеренные емкости каждого буфера блока запоминающих устройств;
- измеренные суммарные пропускные способности каналов связи блока устройств передачи информации для каждого элемента блока запоминающих устройств; n - количество буферов блока запоминающих устройств; s - число каналов связи блока устройств передачи информации, для обслуживания каждого i-го буфера блока запоминающих устройств.
Недостаток способа заключается в том, что он не позволяет определять, в каком интервале входного трафика система связи будет работать с требуемой эффективностью информационного обмена, определяемой значением КПД передачи информации.
Техническим результатом предлагаемого способа является определение интервала входного трафика, в котором система связи функционирует с заданным КПД передачи информации, т.е. обеспечивает требуемую эффективность информационного обмена.
вх min
вх max
вх
пор
вх пор1
вх пор2
Технический результат достигается тем, что последовательно рассчитывают значения обобщенного параметра - коэффициента полезного действия (КПД) передачи информации системы связи для различных значений интенсивности входного трафика от γ до γ с шагом Δγ, сравнивают их с пороговым значением КПД передачи информации системы связи η и определяют интервал [γ, γ], в пределах которого обеспечивается передача информации в системе связи с КПД не ниже порогового.
При описании системы связи, под которой понимается как одноканальная, многоканальная системы связи, так и сеть связи, используется понятие объекта связи 1 (фиг. 1), состоящего из основных блоков:
2 - блок устройств ввода информации в систему связи (БУВИ);
3 - блок запоминающих устройств (БЗУ);
4 - блок устройств передачи информации (БУПИ);
5 - блок устройств вывода информации из системы связи (БУВВИ).
Кроме того, структурная схема реализации предлагаемого способа включает в себя блоки:
6 - измерителя-вычислителя обобщенного параметра КПД передачи информации (БИВКПД);
7 - блока сравнения БС;
8 - блока фиксации пороговых значений (БФПЗ).
полн
вх min
вх max
вх
i
i
Сущность изобретения заключается в том, что измеряют: емкости буферов блока запоминающих устройств и пропускную способность каналов связи блока устройств передачи информации и вычисляют полную кибернетическую мощность системы связи KW, а также за выбранный интервал времени последовательно измеряют количество находящейся в блоках запоминающих устройств и устройств передачи системы связи, информации и производительность системы связи для различных значений интенсивности входного трафика от γ до γ с шагом Δγ и вычисляют кибернетические мощности системы связи KW, после чего определяют значения КПД передачи информации η системы связи в соответствии с выражением
при этом каждое значение КПД сравнивают с пороговым и, если
вх
вх пор1
i
пор
вх
вх пор1
вх пор2
вх пор2
i
пор
то фиксируют значение γ=γ, а действия по определению КПД продолжают, пока не выполнится условие η≤η, после чего прекращают измерения и вычисления, и принимают решение о том, что система связи будет работать эффективно при входном трафике γ в интервале [γ, γ], где γ - входной трафик, зафиксированный при выполнении неравенства η≤η (фиг. 2).
i
вх пор1
вх пор2
Сущность изобретения поясняется следующим. Проведение цикла последовательных измерений КПД передачи информации η соответствует решению задачи оценки информационной эффективности системы связи при изменениях интенсивности входного трафика [Межуев A.M. Тензорные методы в теории оценки информационной эффективности и анализа элементов цифровых радиосетей (монография). - Тамбов: Интеграция, 2008 г. - 262 с.] и позволяет определять интервал входного трафика [γ, γ], в пределах которого система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена, исходя из заданного порогового значения обобщенного параметра.
i
вх min
вх max
вх
пор
вх
вх пор1
i
пор
вх
вх пор2
вх пор1
вх пор2
пор
Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи осуществляется следующим образом (фиг. 1). За интервал времени усреднения работы системы связи из БЗУ, БУПИ и БУВВИ в БИВКПД поступает информация о реальной загрузке системы связи и о предельных возможностях системы связи по передаче информации, где последовательно производят измерения и вычисления для определения согласно выражению (1) значений КПД передачи информации системы связи η для различных значений интенсивности входного трафика от γ до γ с шагом Δγ. Каждое вычисленное значение КПД передают в БС, где производят сравнение с заданным пороговым значением η. При выполнении условия (2) фиксируют значение γ=γ в БФПЗ и из БФПЗ передают команду в БИВКПД для продолжения измерений и вычислений КПД. При выполнении условия η≤η в БФПЗ фиксируют значение γ=γ, формируют команду на прекращение действий по вычислению КПД и передают ее в БИВКПД. После чего в БФПЗ определяют интервал интенсивностей входного трафика [γ, γ], в пределах которого обеспечиваются требуемые условия передачи информации в системе связи исходя из заданного порогового значения КПД η.
Отличие предложенного способа от прототипа состоит в том, что способ обеспечивает определение интервала интенсивностей входного трафика, в пределах которого функционирование системы связи в смысле информационного обмена осуществляется с требуемым качеством.
Доказательством технической реализуемости способа оценки информационной эффективности системы связи, с учетом ее предельных возможностей по передаче информации, является то, что для его осуществления требуется программное обеспечение, основой которого являются стандартные математические операции, а также существующие средства измерительной и вычислительной техники.
Область применения предложенного способа оценки информационной эффективности систем связи относится к информационным системам, где объектом рассмотрения являются процессы приема, хранения и передачи информации как внутри системы, так и выдачи ее пользователям, подключенным к ее выходу.