CC BY
65
УДК 681.513
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СЕТИ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ДЕСТРУКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЭЛЕМЕНТЫ СЕТИ
Д.В. Волков, И.Б. Саенко, А.М. Старков
Рассматривается методика оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий на развернутые элементы сети. Предлагаемая методика позволяет расширить интеллектуальные способности должностного лица пункта управления связью при принятии решения по организации сети связи специального назначения.
Ключевые слова: мультиагентное моделирование, сеть связи специального назначения, пропускная способность, деструктивное воздействие.
Методика оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий на элементы сети позволяет оценивать пропускную способность сети связи по качеству функционирования ее объектов, представленных в моделях в виде отдельных взаимодействующих агентов, и с учетом деструктивных воздействий.
Исходными данными для методики оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий являются:
структурные параметры, определяющие топологию сети связи специального назначения (количество узлов связи, каналов связи и их параметры);
функциональные параметры, задающие взаимодействия должностных лицсети связи специального назначения (маршрутизацию для каждого узла связи в виде маршрутной таблицы и т.п., содержащей основной и альтернативный маршруты);
законы распределения поступающего и обслуживаемого потоков с нагрузочными параметрами источников сообщений, движения транспорта;
требования, предъявляемые к информационному обмену (своевременность, достоверность, безопасность);
деструктивные воздействия, направленные на вывод из строя элементов сети, изменения нагрузки;
устойчивость функционирования сети связи специального назначения (обмен информацией при воздействующих факторах). Требуется получить:
значения пропускной способности и своевременности как по всем маршрутам отправитель-получатель, так и за сеть в целом.
При этом вводятся следующие ограничения:
-не учитываются особенности процесса установления и разъединения соединения;
-выполняются требования по безопасности и достоверности связи; -обеспечен ресурс транспортной сети с требуемым качеством; Методика оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий на элементы сети состоит из двух частей. Первая часть моделирует структуру сети связи специального назначения, вторая часть — моделирует протекающие в сети процессы обмена данными.
Первая часть кроме моделирования структуры сети выполняет еще и роль интерфейса ко второй части, который реализуется с использованием любой системы визуального программирования, например, JAWA [1,2].
391
Он предназначен для реализации следующих функций:
построения сети в виде графа;
ввода характеристик сети;
нахождения кратчайших путей между узлами сети по протоколу RIP или по методу Флойда;
разбиения сети на элементы, необходимые для имитационного моделирования;
порядковой нумерации элементов сети;
составления матриц кратчайших маршрутов передачи сообщений в номерах элементов сети;
преобразования исходных данных в форму, «понятную» Anylogic;
запуска имитационной модели и вывода результатов моделирования;
сравнительной оценки средних времен передачи сообщений, полученных по протоколу RIP или Флойда, со средними временами, полученными по результатам имитационного моделирования.
Таким образом, смоделировав структуру сети связи специального назначения, рассмотрим алгоритм оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий на элементы сети, представленный на рисунке.
В блоке 1 вводятся исходные данные.
Блок 2 предназначен для имитации источников сообщений. Принято, что среднее время интервалов поступления сообщений на передачу для всех источников одинаковое:
Sint =
KolIst
где T0- время для задания среднего времени интервалов поступления сообщений от
одного источника; KolIst - количество источников сообщений.
Интервалы же поступления сообщений от одного источника распределены по экспоненциальному закону.
В блоке 3 по заданному количеству АПД, источников информации и каналов связи, согласно которому проведена поэлементная декомпозиция сети и каждому элементу присвоен порядковый номер, разыгрывается адрес отправителя (номер абонента и номер АПД). Здесь же разыгрывается и источник (вид информации). Данные адреса отправителя заносятся в соответствующие параметры сообщения.
В блоке 4 по экспоненциальному закону разыгрывается длина сообщения и также заносится в параметр сообщения.
Адресные данные получателя разыгрываются в блоке 5 и запоминаются в параметре сообщения так же, как и адресные данные отправителя в блоке 3.
В блоке 6 сравниваются данные адресов отправителя и получателя. По результату сравнения определяется нахождение получателя в СПД. Если получатель находится на пункте управления, входящим в абонентскую сеть отправителя, то в параметр сообщения заносится признак передачи по абонентской сети (блок 7). В противном случае — в блоке 17 признак передачи по внешней сети (ВС).
После этого согласно занесенному признаку в блоке 8 или блоке 18 сообщение делится на пакеты, то есть либо из блока 8, либо из блока 18 выходят заявки, количество которых равно количеству пакетов в сообщении.
Пакеты из блока 8 поступают на блок 9, а из блока 18 — на блок 19.
Предположим, что сообщение должно быть передано по СПД развернутой на КП. Тогда сообщение разделено на пакеты в блоке 8 и они поступают на блок 9. На этот же блок 9 поступают пакеты из внешней сети, которые также должны быть переданы по данной СПД развернутой на КП получателю.
Алгоритм методики оценки пропускной способности сети связи
специального назначения
В блоке 9 происходит разделение входного потока пакетов на два потока: поток пакетов из ВС и поток пакетов от отправителей КП данной СПД.
Пусть пакет поступил из ВС (на коммутатор данной абонентской сети). Блоком 9 он передается в блок 10, в котором ставится в очередь на передачу, так как общая шина может быть занята. Как только общая шина становится свободной, пакет поступает в блок 11, имитирующий передачу пакета из ВС для получателя на пункте управления.
В блоке 12 имитируется прием пакетов получателем, а в блоке 13 — сбор («сшивание») пакетов одного сообщения.
После «сшивания» уже сообщение поступает в блок 14, который осуществляет сбор статистики о переданных, то есть дошедших до получателей сообщениях, и вывод сообщений из модели.
Вернемся к блоку 9. Теперь предположим, что пакет, поступил не из внешней сети, а должен быть передан с какого-либо АРМ данной абонентской сети также на АРМ этой же абонентской сети. Тогда он передается в блок 15, который осуществляет постановку в очередь на отправителе. Затем, когда наступает очередь этого пакета, он переходит в блок 16, имитирующий передачу по абонентской сети пункта управления. Далее пакет с АРМ обрабатывается блоками 12...14 аналогично пакету из внешней сети.
Возвратимся к блоку 18 методики, когда сообщение с отправителя данной абонентской сети пункта управления должно быть передано по внешней сети получателю абонентской сети другого пункта управления.
Пакет из блока 18 поступает в блок 19, который имитирует передачу с отправителя на АПД данной абонентской сети.
В блоке 20 имитируется прием пакета, а в блоке 21 — определяется номер АПД получателя ВС.
Блоки 22.26 имитируют передачу пакета по ВС.
Сначала в блоке 22 согласно таблице маршрутизации выбирается канал связи для передачи пакета следующему АПД маршрута.
Затем в блоке 23 проверяется исправность этого канала, то есть возможность передачи по нему. При отсутствии такой возможности передача не производится до тех пор, пока работоспособность канала не будет восстановлена.
Если канал связи работоспособен, пакет последовательно проходит блоки 24 и 25. Первый из них имитирует передачу по каналу связи, а второй — прием на АПД-транзитном. Здесь же анализируется емкость входного буфера АПД-транзитного. Если буфер заполнен, то пакет находится в режиме ожидания, по истечении времени, он теряет свою ценность и стирается.
Однако АПД-транзитный может оказаться АПД-получателем. Проверка этого факта производится в блоке 26. Если в результате проверки окажется, что АПД-транзитный не АПД-получатель, то пакет передается в блок 22 и процесс имитации передачи его к следующему АПД маршрута повторяется.
Если же АПД-транзитный окажется АПД-получателем, то пакет передается сначала в блок 27, имитирующий его прием на АПД-получателе, а затем — в блок 28 для передачи по абонентской сети получателю, то есть в блок 9.
Блок 29 имитирует выход из строя каналов связи. Принято, что интервалы времени между отказами и время восстановления канала связи распределены по экспоненциальному закону. При функционировании сети в дуплексном режиме возможна имитация одновременного выхода из строя и восстановления прямого и обратного каналов, а также неодновременный отказ и восстановление работоспособности прямого и обратного каналов. Пакет, находящийся в канале в момент выхода его из строя, теряется. Блок 29 на блок-схеме алгоритма показан обособленно, то есть, нет связей с другими блоками. Но эти связи есть, и они реализуются средствами системы моделирования.
Блок 30 задает время моделирования в единицах модельного времени, обрабатывает накопленные в ходе имитации процессов передачи сообщений статистические данные для получения результатов моделирования.
Разработанная методика оценки пропускной способности сети связи специального назначения в условиях деструктивных воздействий на элементы сети позволяет опытным путем выявить наиболее влияющие на функционирование сети параметры, получить обоснованные данные о реакции сети на изменение исходных данных, а также составить прогноз работы сети исходя из результатов моделирования.
394
Проведенные эксперименты и анализ полученных результатов моделирования позволяют сделать выводы о пропускной способности, среднем времени передачи сообщений и в целом о работе исследуемой сети связи, причем эти показатели рассчитываются не только за сеть в целом, но и по каждому маршруту отправитель-получатель.
Разработанная методика проста в использовании и имеет широкую область применения. Позволит сократить временные и финансовые затраты на разработку и проектирование сетей связи специального назначения.
Список литературы
1. Волков Д.В. Мультиагентная модель сети передачи данных специального назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 10. С. 411-417.
2. Волков Д.В. Имитационное мультиагентное моделирование системы связи специального назначения. International Journal of Advanced Studies, 2017. Т. 7. № 1-2. С. 31-37.
Волков Денис Владимирович, преподаватель, denmarathamail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Саенко Игорь Борисович, д-р техн. наук, профессор, ibsaenamail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Старков Артем Михайлович, адъюнкт, kadet58vamail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного
METHODOLOGY FOR ASSESSING THE BANDWIDTH OF A SPECIAL-PURPOSE COMMUNICATION NETWORK UNDER DESTRUCTIVE EFFECTS ON NETWORK
ELEMENTS
D. V. Volkov, I.B. Saenko, A.M. Starkov
The article discusses the methodology for assessing the bandwidth of a specialpurpose communication network under destructive effects on the deployed network elements. The proposed method allows expanding the intellectual abilities of the official of the communications control point when making decisions on the organization of a special purpose communication network.
Key words: multiagent simulation, special purpose communication network, bandwidth, destructive impact.
Volkov Denis Vladimirovich, lecturer, denmarathamail. ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military academy of telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny,
Saenko Igor Borisovich, doctor of technical sciences, professor, ibsaena mail. ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military academy of telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny,
Starkov Artem Mikhailovich, postgraduate, kadet58vamail.ru, Russia, Sankt-Petersburg, Military academy of telecommunications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Bydyonny
