CC BY
12
УДК 621.317
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ПОТОКОВОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ
МОНИТОРИНГА УЗЛА СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.В. Боговик, О.А. Губская, А.В. Свидло, Е.В. Фатьянова
В статье описана постановка задачи синтеза потоковой структуры системы мониторинга узла связи специального назначения. Задача синтеза потоковой структуры системы мониторинга узла связи специального назначения включает применение алгоритма перечисления путей допустимого ранга и алгоритма распределения потоков измерительной информации.
Ключевые слова: система мониторинга, узел связи, сеть передачи данных, потоковая структура.
Задача синтеза потоковой структуры системы мониторинга (СМ) узла связи (УС) специального назначения (СН) решается как при проектировании системы, так и при функционировании восстановлении или наращивании. На каждом из этих этапов задача синтеза решается по-разному. При проектировании и наращивании решение заключается в рациональном выборе пропускных способностей каналов элементов СМ. В процессе функционирования и восстановления необходимо распределить потоки измерительной информации на сети передачи данных (СПД) при известной пропускной способности ее элементов. Ее решение основывается на использовании результатов развития теории многопродуктовых потоковых сетей, линейного и целочисленного программирования.
Содержательно, задача синтеза потоковой структуры Оп = (A, B, E,U) СМ УС СН состоит в распределении пропускной способности СПД СМ исходя из обеспечения требуемых скоростей потоков измерительной информации Vk, k = 1, m .
Математическую модель потоковой структуры СМ УС СН можно представить при помощи многопродуктового многополюсного потокового графа [2,3], вида:
_ ом, b,U ), _ (1)
где А = {ai}, i = 1,N - совокупность узлов; B = [bj}, j = 1,n - совокупность линий; U = [uj}, i = 1, n - вектор пропускных способностей каналов СПД СМ УС СН. В основе данной модели лежат два условия:
V f j = s;
0, ifj Ф s, t; (2)
3if j =t,
v > 0, 0 < Xy < Uy, для всех i, j, (3)
где (2) выражает условие сохранение потока в сети, а (3) означает, что поток по линии сети не может превышать ее пропускной способности.
Решение задачи синтеза потоковой структуры СМ УС СН можно представить в виде задачи линейного программирования [1-3]:
Z х - Z xjk =
i k
Z l
'Uj ® mm> (4)
ij
при ограничениях:
Z xm= V, (5)
m
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 2
ЕЕ и. , (6)
k m
где выражение (4) является целевой функцией; (5) - учитывает сумма потоков от k -й корреспондирующей пары узлов (КПУ), проходящую по ц независимым путям и она должна быть равна требуемой пропускной способности для k -й КПУ; (6) -показывает, что сумма потоков проходящих по ребру b. от различных КПУ не должна
превышать пропускной способности данного ребра.
Особенностью задачи синтеза потоковой структуры СМ УС СН представленной выражениями (4) - (6) является то, что используемая целевая функция показывающая зависимость стоимости канало-километра цифровой системы передачи (ЦСП) от пропускной способности и типа телекоммуникационного оборудования представлена как линейная. Целевую функцию представлена без с.. - усредненной стоимости канало-
километра, характеризующая затраты на развертывание и эксплуатационное обслуживание линий различного типа используемых на ij-м ребре. Вследствие чего целевая функция зависит непосредственно от протяженности ребра, что является определяющим при развертывании СМ УС СН имеющимся ресурсом сил и средств.
Необходимо сказать, что сети NGN, где в информационной плоскости лежащей выше транспортной, основными являются сети передачи пакетов, то в таких сетях требуется по-другому взглянуть на задачу распределения потоков на СПД СМ. А именно определить какие значения могут принимать переменные в задачи (4) - (6).
Пропускная способность ребер и. может принимать следующие значения:
SDH : и. = [STM - 0; STM -1; STM - 4;...;STM - N];
1 (7)
Ethernet: и. = [1Gigabit; 10Gigabit ].
Величина требуемого потока в зависимости от используемой в технологии принципов коммутации равна:
PDH : xm = [E1; E2; E3; E4];
Ethernet: xmk= [12208bit]; (8)
IP: xm= [12000bit; 524288bit].
На топологической структуре СМ УС СН представленной в виде графа Gm (A, B) после определения множества КПУ, требуется найти для каждой КПУ множество путей допустимого ранга, где ранг ограничивает максимальное количество коммутаций на сети.
Далее требуется из множества допустимых путей выбрать какое количество путей требуется. Количество путей для КПУ определяется исходя из коэффициента готовности. Подставляя значения в выражение
ч - ln[1 - КНС ] N(р) = К нсг ], (9)
РуКг
где p - вероятность отказа ребра.
Подмножество путей должно обладать узловой и линейной независимостью, а также протяженность путей должна быть минимальной, выполнение этих условий является обязательным для выполнения требований по структурной надежности и качеству цифрового канала.
Как было отмечено ранее, структура СМ УС СН должна быть реализована как квазиоднородная, вследствие чего пропускные способности линий и коммутационные возможности узлов должны быть одинаковыми. Так как при синтезе коммутационные возможности узлов не рассматриваются, то можно записать
U12 = U32- = Ukl = ••• = Uv • (10)
Таким образом, задача синтеза потоковой структуры СМ УС СН включает в себя два алгоритма: перечисления путей допустимого ранга и распределения потоков на сети, при условии, что пропускные способности всех ребер СПД СМ УС СН определены и считаются равными.
Список литературы
1. Боговик А.В., Нестеренко А.Г., Одоевский С.М. Новые информационные и сетевые технологии в системах управления военного назначения: В 2 ч.: Учеб. Ч. 1. Новые сетевые технологии в системах управления военного назначения. / Под ред. С. М. Одоевского. СПб.: ВАС, 2010. 432 с.
2. Буренин А.Н., Курносов В.И. Теоретические основы управления современными телекоммуникационными сетями. Под ред. дтн, проф. В.И. Курносова - М.: Наука. 2011. 464 с.
3. Боговик А. В., Игнатов В. В. Теория управления в системах военного назначения. Учеб. - СПб.: ВАС, 2008. - 460 с.
Боговик Александр Владимирович, преподаватель, bogovikav@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Губская Оксана Александровна, преподаватель, oksanochka23932393@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Свидло Александр Владимирович, преподаватель, svidlo av@yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Фатьянова Елена Валентиновна, преподаватель, fatlen77@mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного
STA TEMENT OF THE PROBLEM OF SYNTHESIS OF THE STREAM STRUCTURE OF THE MONITORING SYSTEM OF A SPECIAL-PURPOSE COMMUNICATION NODE
A. V. Bogovik, O.A. Gubskaya, A. V. Svidlo, E. V. Fatyanova
The article describes the problem of synthesis of the stream structure of the monitoring system of a special-purpose communication node. The task of synthesizing the flow structure of a special-purpose communication node monitoring system involves the use of an algorithm for enumerating paths of acceptable rank and an algorithm for distributing measurement information flows.
Key words: monitoring system, communication node, data transmission network, stream structure.
Bogovik Alexander Vladimirovich, teacher, bogovikavamail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
