Способ и устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, блок коммутации и генератор искусственного трафика

Способ и устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, блок коммутации и генератор искусственного трафика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявленные технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области информационно-вычислительных сетей и могут быть использованы, например, при проектировании узлов коммутации на цифровых сетях интегрального обслуживания.

Известен способ гибридной коммутации (см. патент ЕПВ (ЕР). №0403911 А1, 27.12.1990 г. Кл. H04L 12/64), позволяющий коммутировать каналы в режиме синхронной цепи и в режиме синхронного и асинхронного пакета. Данный способ основан на использовании режима разделения времени между абонентами, причем временной интервал доступа присваивают различным абонентам в режиме коммутации пакетов, что ведет к ограничению объема требуемой оперативной памяти центров коммутации сети связи.

Недостатком данного способа коммутации является то, что он не обеспечивает эффективного использования каналов связи, так как при подобном управлении неизбежно возникают паузы между моментом отправки сообщения и моментом выдачи отправителем очередного сообщения, что увеличивает среднее время задержки сообщения. Также способ не предусматривает обучение системы для статистически обоснованного выбора режима коммутации, что немаловажно при обслуживании современных видов трафика и при проектировании (моделировании) сложных сетей связи.

Также известен способ адаптивной коммутации (см. Самойленко С.И. Метод адаптивной коммутации // Электросвязь. - 1981. - №6.), обеспечивающий организацию на сети соединений в режиме коммутации каналов (КК) с одновременной передачей сообщений в режиме коммутации пакетов (КП). При этом осуществляется динамическое перераспределение пропускной способности трактов сети между потоками сообщений, передаваемых в режимах коммутации каналов и пакетов. Процессор обработки пакетов анализирует сформированные в памяти пакеты и определяет их дальнейший маршрут согласно маршрутным таблицам.

Недостаток данного способа коммутации состоит в высокой вероятности отказа в обслуживании сообщений, поскольку выбор того или иного способа коммутации осуществляется в режиме с отказами при отсутствии свободных ячеек памяти. При этом сообщения разбиваются на блоки и записываются в общее поле памяти независимо от способа коммутации, а различные блоки одного и того же сообщения могут передаваться с использованием различных методов коммутации, что приводит к нарушению масштаба времени всего сообщения. Также маршрутизация сообщений осуществляется согласно статических маршрутных таблиц, без учета загрузки и состояния телекоммуникационной системы

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу (прототипом), является способ гибридной коммутации и адаптивной маршрутизации (см. патент РФ №2305374 от 27.08.2007. Кл. H04L 12/64), основанный на интеграции коммутационного оборудования, необходимого для реализации каждого метода коммутации: каналов и пакетов. Способ-прототип заключается в том, что при установлении соединения принимают информацию об адресе вызываемого абонента и записывают сообщение в общую память, при этом измеряется длина сообщения L и сравнивается с порогом L_пор, причем если длина сообщения превышает пороговое значение L>L_пор, то устанавливается физическое соединение и передача осуществляется в режиме коммутации каналов, а при длине сообщения L<L_пор сообщение разбивается на пакеты, переписывается в буферную память и передается в режиме коммутации пакетов по каналам с максимальной пропускной способностью в соответствие с маршрутной таблицей.

Недостатками данного способа коммутации являются относительно большие временные задержки передачи сообщений, вызывающие частые блокировки и отказы в обслуживании при передаче длинных сообщений в режиме коммутации пакетов, осуществляемой по маршрутным таблицам, построенным без учета загрузки и состояния телекоммуникационной системы, что ведет к нарушению реального масштаба времени передачи сообщений. Кроме того, данный способ также не предусматривает предварительного обучения системы при выборе режимов коммутации для разнородного трафика, что опять же приводит к росту среднего времени задержки сообщений из-за времени, отводимого на анализ.

Известно устройство гибридного коммутатора сообщений, состоящее из блока ввода-вывода, блока управления, запоминающего блока и коммутатора (см. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации. - Москва: Эко-Трендз, 2001.).

Недостатком данного устройства является относительно большое время задержки в передаче сообщений, вызванное отсутствием возможности автоматического управления режимами коммутации в зависимости от величины трафика и использованием отдельных трактов оборудования для осуществления режимов коммутации каналов и коммутации пакетов. Также в нем отсутствует режим обучения системы на различные типы нагрузки (трафика), что приводит к увеличению времени задержки при прохождении сообщений через устройство.

Известно устройство узла адаптивной коммутации (см. Самойленко С.И. Метод адаптивной коммутации. // Электросвязь. - 1981. - №6.), содержащее входной процессор, общую память, процессор взаимодействия с абонентами, связанный с общей памятью, процессор обработки пакетов, вход которого соединен с выходом общей памяти, а выход с входом процессора управления, выходы которого подсоединены к входам входного процессора, процессора взаимодействия с абонентами, и выходного процессора, связанного входом с общей памятью, выходные шины которого являются входами выходных трактов.

Недостатками данного устройства является относительно высокая вероятность отказов в обслуживании и временная задержка сообщений на реальных каналах связи, вызванная низкой эффективностью использования пропускной способности выходных трактов, а также отсутствием режима обучения системы на различные типы нагрузки (трафика).

Наиболее близким к заявленному устройству гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы является устройство для осуществления способа гибридной коммутации и адаптивной маршрутизации, описанное в патенте РФ №2305374 от 27.08.2007. Структурная схема данного устройства содержит: блок обработки запросов, осуществляющий процедуру доступа абонентских комплексов к распределенной многоуровневой телекоммуникационной системе; блок управления узлом коммутации для управления памятью, регистрации адреса и длины сообщения, определения направления передачи сообщения, располагающий информацией о состоянии буферов и выходных трактов, связанные с общей памятью; блок адаптивной маршрутизации для адресации и маршрутизации сообщений, соединенный управляющим входом с первым выходом процессора управления; вычислитель порога для вычисления порога L_пор, соединенное входом с вторым входом блока управления узлом коммутации, а выходом - с одним из входов схемы сравнения, другой вход которой соединен с третьим выходом блока управления узлом коммутации; управляющий элемент, вход установки в единицу которого соединен с выходом схемы сравнения, а вход установки в ноль соединен с четвертым выходом блока управления узлом коммутации; первый и второй электронные ключи, управляющие входы которых связаны с инверсным и прямым выходами управляющего элемента соответственно, при этом выход общей памяти соединен с информационными входами ключей, выходы которых подсоединены к информационным входам блока адаптивной маршрутизации, соединенного выходами с выходными трактами.

Недостатками прототипа являются относительно большие временные задержки в обслуживании неравномерного трафика, на нагрузках, близких к критическим, а также неконтролируемый рост величины вероятности отказа в обслуживании сообщения при изменяющихся видах трафика и интенсивности его поступления, из-за отсутствия сведений о текущем состоянии соседних узлов коммутации (загрузке их буферов памяти) и маршрутов передачи сообщений по сети (загрузке узлов коммутации распределенной сети).

Известно устройство идентификации системы автоматического контроля объекта (см. Фомин Л.А., Черноскутов А.И. Оптимизация ошибок при двухэтапной процедуре контроля // Автоматика и вычислительная техника. - 1975. - №3. - С.34-37), содержащее блок регистрации, два элемента И, блок сравнения, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй выход - с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, блок суммирования, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, блоки преобразования, подключенные каждый своим выходом к одному из входов блока суммирования и входов - к соответствующему информационному входу устройства, датчик случайных чисел, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход - с вторым входом второго элемента И, блок управления, выход которого соединен с входом датчика случайных чисел и вторым входом блока регистрации.

Недостатком устройства является высокий коэффициент простоя, поскольку для контроля сложных технических систем и идентификации их состояния необходимо производить измерение, преобразование и обработку большого числа параметров, что нередко связано с отключением системы и ее простаиванием.

Также известно устройство принятия решения (см. Фомин Л.А., Будко П.А. Эффективность и качество инфокоммуникационных систем. Методы оптимизации. - Москва: Физматлит, 2008. - С.146-157, рис.3.15), реализующим условие нахождения оптимального значения порогов, обеспечивающих минимальную ошибку идентификации состояния системы, при этом, в сравнении с описанным выше устройством в него введены дополнительный блок преобразования, два блока формирования пороговых значений, второй блок сравнения, третий элемент И и элемент ИЛИ. Датчик случайных чисел заменен генератором искусственного трафика. Элемент ИЛИ подключен своими входами к выходам первого и третьего элементов И, выходом - к первым входам блоков формирования пороговых значений и к третьему входу блока регистрации, подсоединенного вторым входом к первому выходу первого блока сравнения и первому входу третьего элемента И. Второй выход блока сравнения соединен со входами блоков преобразования и с третьими входами первого и второго элементов И. Первый вход первого блока сравнения подключен к выходу дополнительного блока преобразования, входы которого соединены с соответствующими выходами генератора искусственного трафика и входом системы, вторые входы блоков сравнения подключены к выходам соответствующих блоков формирования пороговых значений, вторые входы которых соединены с выходом блока управления, третьи входы - с выходом второго элемента И, второй вход третьего элемента И соединен с первым выходом генератора искусственного трафика.

Недостатком устройства является относительно высокая вероятность отказа в обслуживании, вызванная тем, что назначение порогов принятия решения на переключения режимов работы осуществляется без учета общего состояния телекоммуникационной системы и величины загрузки буферных устройств узлов коммутации каналов связи, вызывающее блокировку устройства на загруженной сети, при передаче коротких сообщений методом коммутации пакетов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному блоку коммутации (прототипом) является идентификатор блока принятия решения (см. Патент РФ №2450335 (фиг.4), Кл. G06F 15/00, G05B 23/00. Опубликован 10.05.2012 Бюл. №13), содержащий цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу управляющего элемента, второй вход которого является управляющим входом «установка 0». При этом цифроаналоговый преобразователь состоит из K преобразователей признаков «параметры», подключенных к сумматору. На второй вход элемента сравнения подается значение порогового напряжения из блока принятия решения.

Недостатком прототипа является его относительно низкая производительность, вызванная ростом времени задержки сообщений из-за необходимости производить измерение, преобразование и обработку большого числа параметров, что нередко связано с отключением системы и ее простаиванием.

Известны генератор шума (см. Авторское свидетельство СССР №369673, Кл. H03B 29/00, 1971 г.) и многоканальный генератор с временным методом декорреляции сигналов, содержащий генератор шума, генератор тактовых импульсов, квантователь, интерполятор, временной коммутатор и переключатель (см. Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов. - М.: Энергия, 1971, с.84).

Недостатком указанных генераторов является малый диапазон генерируемых последовательностей, сильно зависимых от исходного сигнала, поскольку получаемые в результате преобразования импульсы имеют плотность вероятностей исходного сигнала в виде случайных по амплитуде периодических импульсов, а сам генератор не позволяет раздельно регулировать время корреляции, следовательно и спектральную плотность.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является генератор случайных сигналов (см. Авторское свидетельство СССР №1116524, Кл. H03B 29/00), содержащий генератор шума, элемент выборки и хранения, элемент сравнения, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, генератор линейно-изменяющегося напряжения, управляющий элемент и перестраиваемую линию задержки. При этом выход генератора шума подключен к первому выходу элемента выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход элемента сравнения подключен к первому входу управляющего элемента. Причем выход перестраиваемого генератора тактовых импульсов подключен к первому входу генератора линейно-изменяющегося напряжения, к регулируемой линии задержки и второму входу управляющего элемента.

Недостатком прототипа является узкий класс генерируемых случайных импульсных последовательностей, не позволяющий имитировать различные виды трафика современных сетей интегрального обслуживания.

Технический результат, достигаемый с помощью заявленных способа и устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, блока коммутации и генератора искусственного трафика сводится к повышению эффективности использования выходных трактов и улучшению вероятностно-временных характеристик информационного обмена при допустимом уровне отказов в обслуживании за счет выбора режима коммутации и применения адаптивной децентрализованной маршрутизации, учитывающих уровень загрузки буферов памяти на различных сетевых уровнях иерархии распределенной системы, реализации режима обучения и настройки устройства с широким классом видов трафика, используемого в современных сетевых технологиях.

В заявленном способе гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы технический результат достигается тем, что предварительно устанавливают пороговое значение длины L_пор сообщения, принимают сообщение, запоминают его, сравнивают длину L принятого сообщения с L_пор и по результатам сравнения принимают решение о выборе режима коммутации, для предварительной установки значения L_пор генерируют сетевые трафики с отличающимися длинами сообщений L и интенсивностью λ их поступления для N типов сетей связи и М видов трафика, по данным L и λ и заданной интенсивности обслуживания сообщений µ вычисляют коэффициент загрузки ρ m n для каждого m-го вида трафика и n-го типа сети связи, где m=1,2, …, М; n=1,2, …, N, удовлетворяющий требованию выполнения допустимой вероятности отказа P о т к д о к в обслуживании, по полученным результатам вычислений ρ m n рассчитывают соответствующие ему критические длины L к р m n сообщения, преобразуют их в критические уровни пороговых напряжений U п о р m n переключения режима коммутации, причем массив сформированных значений U п о р m n запоминают, принимают от абонентов сообщения на обслуживание, запоминают их, по маске сети адресной части сообщений определяют адрес сети назначения и тип сети n, а по интенсивности поступления сообщений λ классифицируют вид поступающего трафика, измеряют длину поступивших на обслуживание сообщений L^mn, преобразуют измеренную длину L^mn в соответствующее ей значение уровня напряжения U^mn, сравнивают его с пороговым значением U п о р m n , при U m n > U п о р m n выбирают режим «коммутации каналов» и устанавливают физическое соединение для передачи сообщения получателю, в противном случае сообщение L^mn разбивают на пакеты, выбирают режим «коммутации пакетов» и передают получателю сообщение в режиме дейтограмм, причем для установления физического соединения и дейтограммного режима, путем опроса соседних узлов и получения их таблиц маршрутизации определяют состав, топологическую структуру и связность распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, и по результатам опроса назначают исходную таблицу маршрутизации доставки сообщений к ее узлам, проверяют их текущую доступность, для чего отправляют и принимают эхо-запросы типа «ping» по протоколу ICMP, набирают статистические данные о занятых объемах буферов памяти на входе в каждый канал по протоколу SNMP, на основании адреса сети назначения формируют локальный адаптивный маршрут, для чего используют информацию исходной таблицы маршрутизации, определяющую все доступные направления передачи пакетов, корректируют ее на основании данных о доступности выходных каналов связи и длинах очередей пакетов, ожидающих передачи в каналы связи, формируют децентрализованный адаптивный маршрут, для чего принимают по общесетевым каналам сигнализации от соседних узлов коммутации таблицы маршрутов ко всем узлам назначения, с указанием маршрутов с минимальным временем задержки пакетов и длинами очередей пакетов в этих узлах, на основании чего корректируют исходную таблицу маршрутизации по данным из полученных таблиц маршрутов и информации о доступности выходных каналов связи, а также о длинах очередей пакетов, ожидающих передачи в каналы связи, формируют централизованный адаптивный маршрут, для чего вычисляют текущие весовые коэффициенты доступных к получателю сообщения ветвей с входящими в них каналами связи, сравнивают полученные значения весовых коэффициентов по всем доступным ветвям, ранжируют их в порядке убывания, выбирают маршруты с максимальными значениями весовых коэффициентов, лежащих на них ветвей, запрашивают информацию о маршруте доставки пакетов до сети-адресата из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы и на основании полученной информации, данных о доступности выходных каналов связи и значениям весовых коэффициентов ветвей корректируют исходную таблицу маршрутизации, с которой сравнивают адресную часть передаваемого сообщения, выбирают маршрут передачи сообщения, при этом для обеспечения физического соединения используют маршрут с максимальным значением весового коэффициента, а для обеспечения дейтограммного режима рассылки пакетов назначают маршруты, по которым проходят ветви с весовыми коэффициентами из построенного ранжированного ряда, измененные маршруты запоминают.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы и введенной последовательности действий обеспечивается предварительное обучение системы, более корректная оценка параметров поступающих на обслуживание сообщений и адаптивный выбор маршрута для ее доставки получателю, на основе чего обосновывается выбор режима коммутации и достигается поставленная цель по своевременной доставке сообщений с допустимым значением вероятности отказа. При этом величина L к р m n , а следовательно и L_пор, может быть установлена как путем анализа трафика, поступающего в устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, оценки загрузки буферов памяти на различных сетевых уровнях иерархии системы, так и за счет обучения системы заблаговременно, путем моделирования различных видов сетевого трафика при проектировании устройства и сети. Поскольку в данном способе критичной является длина сообщения, а объем буфера строго дозирован и выбирается по условиям решения задачи оптимизации сети по минимальному среднему времени задержки, то сообщения, длина которых превышает некоторую величину L_пор, нецелесообразно разбивать на пакеты, поскольку это приведет к ухудшению вероятностно-временных характеристик информационного обмена. Отправка пакетов по маршрутам, имеющим максимальную пропускную способность, будет приводить к быстрому освобождению буферов.

В заявленном устройстве гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее распределенную многоуровневую телекоммуникационную систему, включающую на каждом уровне совокупность узлов коммутации, каждый из узлов коммутации включает блок обработки запросов, w≥2 информационных входов которого являются входами «Абоненты», при этом блок обработки запросов снабжен информационным выходом «Сообщение», блок адаптивной маршрутизации, группа информационных входов/выходов «В(из) каналы(ов) связи» которого подключена к узлам коммутации соответствующих уровней распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы и который снабжен информационными входами «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов», блок управления узлом коммутации, дополнительно включен блок коммутации, управляющий вход «Уровень напряжения» и информационный выход «Обучение» которого подключены к одноименным управляющему выходу и информационному входу блока обработки запросов, управляющие выходы «Адрес», «Длина сообщения», «Трафик» и управляющий вход «Приоритет» блока обработки запросов подключены к одноименным управляющим входам и управляющему выходу блока управления узлом коммутации, управляющий выход «Таблица маршрутов» и управляющий вход «Занятый объем памяти В» которого подключены к одноименным управляющему входу и управляющему выходу блока адаптивной маршрутизации, группа управляющих выходов «Сеть адресата A, B, C», управляющий выход «Коэффициент загрузки», управляющий выход «Уровень порога», группа управляющих входов/выходов «Занятый объем памяти A, B, C», управляющий выход «Установка нуля» и управляющие выходы «Режим обучения» блока управления узлом коммутации подключены к одноименным управляющим входам блока коммутации, информационный вход «Сообщение» которого соединен с одноименным информационным выходом блока обработки запросов, а группа управляющих выходов «Сеть адресата A, B, C» и информационные выходы «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» подключены к одноименным группе управляющих входов и информационным входам блока адаптивной маршрутизации, группа управляющих входов/выходов «Общесетевые каналы сигнализации» блока управления узлом коммутации подключены к соответствующим узлам коммутации распределенной k-уровневой телекоммуникационной системы, где k=1,2, …K, K - общее число уровней, имеющую на первом уровне информационные вход и выход в глобальную сеть.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы обеспечивается повышение эффективности использования выходных трактов и улучшение вероятностно-временных характеристик информационного обмена при допустимом уровне отказов в обслуживании за счет выбора режима коммутации и применения адаптивной локальной, децентрализованной или централизованной маршрутизации, учитывающих объем загрузки буферов памяти на различных сетевых уровнях иерархии распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.

В заявленном блоке коммутации технический результат достигается тем, что в блок, содержащий буфер памяти, вычислитель порога, идентификатор и коммутатор, причем первый и второй управляющие входы идентификатора являются управляющими входами «Уровень напряжения» и «Установка нуля» блока коммутации, а третий подключен к управляющему выходу «Величина порога» вычислителя порога, управляющие выходы идентификатора «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» подключены к первому и второму управляющими входами коммутатора соответственно, информационный вход коммутатора является информационным входом «Сообщение» блока коммутации, первый информационные выход «Коммутация каналов» является одноименным информационным выходом блока коммутации, а второй информационный выход «Коммутация пакетов» присоединен к информационному входу буфера памяти, информационный выход которого является информационным выходом «Коммутация пакетов» блока коммутации, дополнительно введены массив памяти, первый и второй управляющие входы которого являются к управляющими входами «Коэффициент загрузки» и «Уровень порога» блока коммутации, третий управляющий вход массива памяти подключен к управляющим выходам «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» идентификатора, а выход массива памяти подключен к первому управляющему входу вычислителя порога, генератор искусственного трафика, информационный выход которого является информационным выходом «Обучение» блока коммутации, а управляющие входы «Скорость трафика», «Величина задержки» и «Включение» являются группой управляющих входов «Режим обучения» блока коммутации, группа управляющих входов/выходов «Занятый объем памяти» блока коммутации, состоящая из управляющих входов «A», «B» и управляющего выхода «C» подключена к группе управляющих входов «Занятый объем памяти A, B, C» вычислителя порога, при этом управляющий вход «C» вычислителя порога соединен с управляющим выходом «Занятый объем буферной памяти C» буфера памяти, группа управляющих входов «Сеть адресата» блока коммутации, состоящая из управляющих входов «A», «B» и «C» подключена к одноименным группам управляющих входов «Сеть адресата» вычислителя порога и буфера памяти, и является группой управляющий выходов «Сеть адресата» блока коммутации.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков блока коммутации обеспечивается снижение вероятности отказа и среднего времени задержки сообщений при обслуживании устройством неравномерного трафика за счет предварительного обучения системы и учета ее состояния при выборе режима коммутации, чем и достигается поставленная цель. Причем уведомление блока коммутации о длине подлежащего передаче сообщения в фазе установления соединения позволяет предотвратить коллизии в сети, связанные с переполнением памяти узлов коммутации, повысить эффективность использования каналов связи за счет передачи очень длинных сообщений в реальном масштабе времени по физическому соединению и уменьшить общее число сообщений, получающих отказ в обслуживании по причине отсутствия свободных буферов памяти. При этом хранение длинных сообщений возложено на вызывающего абонента, а время хранения не должно превышать некоторой величины τ в соответствии с рекомендацией Q.543 сектора JTU-Т (CCITT).

В заявленном генераторе искусственного трафика технический результат достигается тем, что в известный генератор случайных сигналов, содержащий первый генератор шума, первый элемент выборки и хранения, первый элемент сравнения, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, генератор линейно-изменяющегося напряжения, управляющий элемент и регулируемую линию задержки, причем выход первого генератора шума подключен к первому входу первого элемента выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход первого элемента сравнения подключен к первому входу управляющего элемента, выход перестраиваемого генератора тактовых импульсов подключен к первому входу генератора линейно-изменяющегося напряжения, дополнительно введены второй генератор шума, второй элемент выборки и хранения, второй элемент сравнения и электронный ключ, первый вход которого подключен к выходу регулируемой линии задержки, второй вход подключен к вторым входам элементов выборки и хранения и к выходу перестраиваемого генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого является управляющим входом «Скорость трафика» генератора искусственного трафика, вход регулируемой линии задержки подключен к первому входу управляющего элемента, а управляющий вход является управляющим входом «Величина задержки» генератора искусственного трафика, выход второго генератора шума подключен к первому входу второго элемента выборки и хранения, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход подключен к третьему входу электронного ключа, управляющий вход которого объединен с управляющими входами генераторов шума, генератором линейно-изменяющегося напряжения и перестраиваемым генератором тактовых импульсов, и является управляющим входом «Включение» генератора искусственного трафика, который наряду с управляющими входами «Скорость трафика» и «Величина задержки» образуют группу управляющих входов «Режим обучения» генератора искусственного трафика, выход электронного ключа подключен ко второму входу управляющего элемента, выход которого является информационным выходом «Обучение» генератора искусственного трафика.

Благодаря перечисленной новой совокупности существенных признаков генератора искусственного трафика обеспечивается более широкий класс генерируемых случайных импульсных последовательностей, позволяющий моделировать основные виды трафика современных телекоммуникационных систем за счет использования в своем составе перестраиваемого генератора тактовых импульсов, регулируемой линии задержки и настраиваемых на случайные последовательности с основными законами распределения двух генераторов шума, отвечающих за формирование соответственно фронта и спада импульсов в генерируемых последовательностях. Причем, обеспечивая режим обучения, генератор искусственного трафика позволяет прогнозировать нагрузку телекоммуникационной системы без привлечения пользователей (абонентов).

Заявленные технические решения поясняются чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - структурная схема устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;

на фиг.2 - функциональная схема блока обработки запросов;

на фиг.3 - функциональная схема блока адаптивной маршрутизации;

на фиг.4 - функциональная схема блока управления узлом коммутации;

на фиг.5 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на первом этапе - в режиме обучения системы;

на фиг.6 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на втором этапе - в режиме гибридной коммутации сообщений;

на фиг.7 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на третьем этапе - в режиме обеспечения локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации;

на фиг.8 - функциональная схема блока коммутации;

на фиг.9 - функциональная схема вычислителя порога;

на фиг.10 - функциональная схема идентификатора;

на фиг.11 - принципиальная схема коммутатора;

на фиг.12 - функциональная схема генератора искусственного трафика;

на фиг.13 - геометрическая интерпретация процесса формирования искусственного трафика;

на фиг.14 - графики зависимости времени задержки и вероятности отказов от объема буфера памяти блока коммутации и коэффициента загрузки устройства;

на фиг.15 - номограммы определения основных показателей и вероятностно-временных характеристик распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;

на фиг.16 - геометрическая интерпретация способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.

Реализация заявленного способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы объясняется следующим образом.

Способ состоит из трех этапов:

Первым этапом способа является обучение системы, при котором вместо нагрузки, поступающей от абонентов сети, используются сообщения, формируемые генератором искусственного трафика. При этом для предварительной установки значения L_пор генерируют сетевые трафики с отличающимися длинами сообщений L и интенсивностью λ их поступления для N типов сетей связи и М видов трафика, по данным L и λ и заданной интенсивности обслуживания сообщений µ вычисляют коэффициент загрузки ρ m n для каждого m-го вида трафика и n-го типа сети связи, где m=1,2, …, М; n=1,2, …, N, удовлетворяющий требованию выполнения допустимой вероятности отказа P о т к д о п в обслуживании, по полученным результатам вычислений ρ m n рассчитывают соответствующие ему критические длины L к р m n сообщения, преобразуют их в критические значения уровней порога U п о р m n переключения режима коммутации, причем массив сформированных значений U п о р m n запоминают для дальнейшего использования при обработке поступающих от абонентов сообщений заданных параметров в реальном масштабе режиме (on-line).

Алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на первом этапе, в режиме обучения системы, приведен на фиг.5. На ней представлены:

«Начало» - включение алгоритма, получение информации о составе, топологической структуре и связности сети из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;

шаг 1 - включение режима обучения системы, задание исходных данных по скорости трафика,