Способ (варианты) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях

Изобретение относится к технике связи и мультисервисным сетям связи, может использоваться для автоматического обеспечения требуемого качества предоставления услуг. Технический результат заключается в уменьшении требуемого канального ресурса для обслуживания разнотипных заявок с разными требованиями к качеству обслуживания. Управляют допуском поступающих разнотипных заявок с учетом разных требований к качеству их обслуживания при оценке порогов резервирования и необходимого минимального объема канального ресурса. Снижают долю потерянных заявок за счет адаптации к быстро изменяющейся оперативной обстановке по связи на сети связи и единой сети электросвязи с использованием прогнозирования интенсивности предложенного трафика и возможностей единой сети электросвязи. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к технике связи и мультисервисным сетям связи, может использоваться для автоматического обеспечения требуемого качества предоставления услуг, уменьшения требуемого канального ресурса для обслуживания разнотипных заявок с разными требованиями к качеству обслуживания.

Мультисервисная сеть - сеть, построенная в соответствии с концепцией NGN для обслуживания трафика различных коммуникационных приложений (речь, видео, данные) (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.22).

Известны способы, реализованные в устройствах, позволяющие сократить время определения аварийного состояния каналов связи («Устройство для оценки состояния каналов в симплексных системах связи»: патент SU 1197124 А, 02.10.84; «Устройство для оценки состояния и управления каналами и техническими средствами в симплексных системах связи»: патент RU 2007878 С1, 12.02.94, а также способ, реализованный в устройстве, позволяющий сократить время определения аварийного состояния каналов связи и использовать составные части резервного или основного тракта, использовать резервный тракт в часы максимальной нагрузки «Устройство для оценки технического состояния и обеспечения устойчивости каналов и средств связи в телекоммуникационных системах»: патент RU 2385537 С1, 27.03.2010).

Недостатком данных аналогов является то, что необходим значительный объем канального ресурса, используемый для обслуживания абонентов, из-за того, что не учитывают различные требования к качеству обслуживания разнотипных заявок и особенности их обслуживания, а также невыполнение требований по качеству обслуживания из-за изменения оперативной обстановки по связи на сети связи и единой сети электросвязи.

Наиболее близким по технической сущности способом - прототипом, является способ, реализованный в устройстве («Устройство для оценки технического состояния и обеспечения устойчивости каналов и средств связи в телекоммуникационных системах»: патент RU 2385537 С1, 27.03.2010). Способ, реализованный в данном устройстве, состоит из следующих действий:

1. Проводят технический контроль состояния основного и резервного трактов без отключения абонентов.

2. Измеряют информационную нагрузку.

3. Генерируют один из трех видов сигналов управления.

4. Переключают сообщения на резервный канал, если резервный распределитель свободен, а основной перегружен, или все сообщения на основной канал, если нагрузка снизилась и нет необходимости использовать резервный канал.

5. Блокируют сообщения с низшей категорией, если основной и резервный распределители перегружены.

Рассматриваемый способ-прототип имеет возможность оценки технического состояния и обеспечения устойчивости каналов и средств связи в телекоммуникационных системах, использования части резервного или основного тракта, использования резервного тракта в часы максимальной нагрузки и проведения контроля технического состояния трактов без отключения абонентов.

Однако способ-прототип имеет следующий недостаток:

- необходим значительный объем канального ресурса из-за того, что не учитываются особенности обслуживания разнотипных заявок с разными требованиями к качеству их обслуживания, заявки с меньшими требованиями к канальному ресурсу могут вытеснить из обслуживания заявки с большими требованиями, а также отсутствует возможность адаптации к быстро изменяющейся оперативной обстановке по связи на сети связи, к изменяющейся интенсивности предложенного трафика и к изменяющимся возможностям единой сети электросвязи.

Задачей изобретения является разработка способа (вариантов) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, позволяющего уменьшить необходимый объем канального ресурса за счет управления допуском поступающих разнотипных заявок с учетом разных требований к качеству их обслуживания при оценке порогов резервирования и необходимого минимального объема канального ресурса, а также снизить долю потерянных заявок за счет адаптации к быстро изменяющейся оперативной обстановке по связи на сети связи и единой сети электросвязи с использованием прогнозирования интенсивности предложенного трафика и возможностей единой сети электросвязи.

Качество предоставления услуг оценивается по вероятности потерь заявок (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.81).

Заявка - требование пользователя на выделение канального ресурса с целью передачи соответствующего информационного сообщения (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.24).

Узел мультисервисной сети связи представляет собой совокупность устройств, расположенных в одном месте и объединенных одним управлением (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.23).

Задача изобретения в первом варианте решается тем, что способ (варианты) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, заключающийся в том, что измеряют информационную нагрузку, генерируют один из трех видов сигналов управления, переключают заявку на резервный канал, если резервный распределитель свободен, а основной перегружен, или все заявки на основной канал, если нагрузка снизилась и нет необходимости использовать резервный канал, при этом блокируют заявки с низшей категорией, если основной и резервный распределители перегружены, согласно изобретению дополнен: задают число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, π_{k тр} - требуемая доля потерянных заявок, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, и записывают число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок π_kтр, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, затем оценивают пороги резервирования q_k и необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают пороги резервирования q_k и необходимый минимальный объем канального ресурса V, затем на основе оцененного необходимого минимального объема канального ресурса формируют его, измеряют занятый канальный ресурс r, принимают заявку от абонента на предоставление k-й услуги, сравнивают занятый канальный ресурс с порогами резервирования, при этом по результатам сравнения переключают заявку на передачу, если занятый канальный ресурс меньше или равен порогу резервирования для данного типа заявки, или удаляют заявку с обслуживания, если занятый канальный ресурс больше порога резервирования для данного типа заявки.

Задача изобретения во втором варианте решается тем, что способ (варианты) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, заключающийся в том, что проводят контроль состояния основного и резервного трактов без отключения абонентов, согласно изобретению дополнен: задают число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-гo потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, π_{k тр} - требуемая доля потерянных заявок, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, и запоминают число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, затем оценивают необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают необходимый минимальный объем канального ресурса V, затем на основе оцененного необходимого минимального объема канального ресурса формируют его, измеряют интенсивность предложенного трафика на сети а_{k cc} и скорость линии на единой сети электросвязи V_cc, запоминают интенсивность предложенного трафика на сети а_{k cc} и канальный ресурс единой сети электросвязи V_cc, контролируют оперативную обстановку по связи на сети связи, прогнозируют изменения интенсивности предложенного трафика а_{k пp} и возможности единой сети электросвязи V_пp во времени, стирают предыдущие значения b_k, π_{k тр}, n, а_k, V, записывают уточненные значения а_k, b_k, n, π_kтр, а_{k пр}, оценивают необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают его, сравнивают необходимый минимальный объем канального ресурса V с результатами прогноза возможностей единой сети электросвязи V_пp, при этом, если по результатам сравнения оцененное значение необходимого минимального объема канального ресурса V больше возможностей единой сети электросвязи V_пp, переходят к формированию необходимого минимального объема канального ресурса V, либо, если по результатам сравнения оцененное значение необходимого минимального объема канального ресурса V меньше возможностей единой сети электросвязи V_пp, отключают лишний канальный ресурс и возвращают его в единую сеть электросвязи, при этом отключают в первую очередь те канальные единицы, которые по результатам контроля находятся в аварийном состоянии и (или) сворачивают средства связи.

Новая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата за счет того, что на основе учета разных требований к качеству обслуживания (доля потерянных заявок), управления допуском в сеть разнотипных заявок и оценки порогов резервирования уменьшается необходимый объем канального ресурса, а также снижается доля потерянных заявок за счет адаптации к быстро изменяющейся оперативной обстановке по связи на сети связи и единой сети электросвязи с использованием прогнозирования интенсивности предложенного трафика и возможностей единой сети электросвязи.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного способа (вариантов) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, 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» способа (вариантов) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ с достижением указанного в изобретении назначения.

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - Блок-схема последовательности действий, реализующих первый вариант способа;

фиг.2 - Алгоритм оценки канального ресурса и порогов резервирования;

фиг.3 - Характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и первого варианта заявленного способа (графическое пояснение к примеру);

фиг.4 - Блок-схема последовательности действий, реализующих второй вариант способа;

фиг.5 - Алгоритм оценки канального ресурса;

фиг.6 - Устройство вероятностного прогнозирования;

фиг.7 - Алгоритм работы устройства вероятностного прогнозирования;

фиг.8 - Графики интенсивностей предложенного трафика потоков заявок и интенсивностей предложенного трафика потоков заявок для второго варианта способа с учетом прогнозирования;

фиг.9 - Характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и второго варианта заявленного способа в момент времени t₄ (графическое пояснение к примеру);

фиг.10 - Характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и второго варианта заявленного способа в момент времени t₅ (графическое пояснение к примеру);

фиг.11 - Графики скорости линии на единой сети электросвязи и ее значений с учетом прогнозирования.

Реализация заявленного способа в первом варианте заключается в следующем (фиг.1).

Задают и записывают следующие исходные данные:

- число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n (количество сервисов, которые будет предоставлять мультисервисная сеть);

- интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, k=1, 2,…, n (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.116);

- разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, где π_{k тр} ^_ требуемая доля потерянных заявок (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.111);

- число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.108).

Действие, связанное с заданием исходных данных, выполняется на этапе планирования сети, значения исходных данных получают на основе измерений, маркетинговых исследований (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.76-85), после чего разрабатывают проектную документацию. Запись исходных данных выполняется посредством действий, связанных с их вводом через устройство ввода данных и непосредственной записью значений напряжений электрических сигналов в запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. Затем по алгоритму оценки канального ресурса и порогов резервирования (фиг.2) оценивают пороги резервирования (q_k) (Лагутин B.C., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 320 с. С.134) и необходимый минимальный объем канального ресурса (V), где V - скорость линии, выраженная в канальных единицах (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.210), и запоминают их. Запоминание выполняется на запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. После чего формируют необходимый минимальный объем канального ресурса. Процесс формирования необходимого минимального объема канального ресурса включает в себя следующие материальные действия над материальными объектами: совершение марша силами и средствами, развертывание средств связи, ввод в эксплуатацию и применение по назначению и (или) аренда каналов единой сети электросвязи, измерение характеристик и параметров каналов единой сети электросвязи, применение по назначению каналов единой сети электросвязи. В процессе функционирования сети связи измеряют занятый канальный ресурс (r) (Лагутин B.C., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 320 с. С.134-135) и информационную нагрузку. Принимают заявки от абонентов на предоставление k-й услуги. Сравнивают занятый канальный ресурс (r) с порогами резервирования (q_k). Данные действия выполняются в соответствии с механизмами Quality of Service (QoS) в плоскости управления (Рек. МСЭ-Т Y.1291 (05/2004)). Одновременно со сравнением генерируют один из трех видов сигналов: 1) первый вид сигнала, если резервный распределитель свободен, а основной распределитель перегружен; 2) второй вид сигнала, если резервный распределитель и основной распределитель перегружены; 3) третий вид сигнала, если нагрузка снизилась и нет необходимости использовать резервный тракт. По результатам сравнения переключают заявку на передачу, если занятый канальный ресурс меньше или равен порогу резервирования для данного типа заявки, или удаляют заявку с обслуживания, если занятый канальный ресурс больше порога резервирования для данного типа заявки, она считается потерянной и не возобновляется (Лагутин B.C., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 320 с. С.135). В зависимости от сгенерированного сигнала переключают заявку на резервный канал, если резервный распределитель свободен, а основной перегружен, или все заявки на основной канал, если нагрузка снизилась и нет необходимости использовать резервный канал, либо блокируют заявки с низшей категорией, если основной и резервный распределители перегружены.

Алгоритм оценки канального ресурса и порогов резервирования в первом варианте (фиг.2) предназначен для оценки необходимого минимального объема канального ресурса (V) и порогов резервирования q_k с учетом особенностей обслуживания разнотипных заявок в мультисервисной сети (заявки с меньшими требованиями к канальному ресурсу вытесняют из обслуживания заявки с большими требованиями (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.209)) и включает в себя следующие действия. В блоке 1 ввод исходных данных: число потоков заявок на выделение канального ресурса n; интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, k=1, 2,…, n; разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, k =1, 2,…, n; число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, k =1, 2,…, n. В блоке 2 присвоить значению ненормированной вероятности в нулевом состоянии, т.е. когда i=0, значение 1, i∈υ, υ=1, 2,…, V. В блоке 3 присвоить i значение 1. В блоке 4 определение значения индикаторной функции I(i - b_k≥0) из равенства i-b_k≥0, если равенство выполнено, то переход к блоку 5, если равенство не выполнено, то переход к блоку 6. В блоке 5 присвоить значение индикаторной функции 1. В блоке 6 присвоить значение индикаторной функции 0. В блоке 8 вычисление ненормированной вероятности P(i) по формуле

В блоке 8 вычисление нормировочной константы N по формуле

В блоке 9 вычисление нормированных значений вероятностей p(i) по формуле

В блоке 10 вычисление доли потерянных заявок π_k по формуле

В блоке 11 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k больше π_{k тр}, переход к блоку 12, если нет, то переход к блоку 13. В блоке 12 увеличить значение i на единицу, т.е. i+1, и перейти к блоку 4. В блоке 13 присвоить начальному значению порога резервирование q_k, значение V, где V есть i, при котором начинает не выполняться условие в блоке 11. В блоке 14 цикл для r, r ∈ υ, начиная с 1 до V. В блоке 15 определение значения индикаторной функции I0≤r-b_k≤q_k из равенства 0≤r-b_k≤q_k, если равенство выполнено, то переход к блоку 16, если равенство не выполнено, то переход к блоку 17. В блоке 16 присвоить значение индикаторной функции 1. В блоке 17 присвоить значение индикаторной функции 0. В блоке 18 вычисление ненормированной вероятности Р(r) по формуле

В блоке 19 вычисление нормировочной константы N по формуле

В блоке 20 вычисление нормированных значений вероятностей p(r) по формуле

В блоке 21 вычисление доли потерянных заявок π_k формуле

В блоке 22 сравнение доли потерянных заявок (заявки того типа, у которой b_k максимальное) π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если условие выполнено, переход к блоку 24, если условие не выполнено, переход к блоку 23. В блок 23 проверка условия, все ли π_k равны требуемым значениям доли потерянных заявок π_{k тр}, если да, переход к блоку 31, если нет, переход к блоку 25. В блоке 24 вернуться к тем значениям q_k ближайшего шага назад, на котором все π_k меньше либо равны требуемым значениям доли потерянных заявок π_{k тр}, и с этими значениями q_k перейти в блок 31. В блоке 25 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k меньше π_{k тр}, переход к блоку 26, если нет, переход к блоку 27. В блоке 26 уменьшить значение q_k на единицу, т.е. q_k-1, и перейти к блоку 30. В блоке 27 сравнение по очереди π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если q_k равно π_{k тр}, переход к блоку 28, если нет, переход к блоку 29. В блок 28 присвоить значению q_k текущее его значение, т.е. оставить, не изменять. В блоке 29 увеличить значение q_k на единицу, т.е. q_k+1, и перейти к блоку 30. В блоке 30 счетчик числа шагов, после чего переход к блоку 14. В блоке 31 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k меньше либо равно π_{k тр}, переход к блоку 32, если нет, переход к блоку 34. В блоке 32 уменьшить значение V на единицу, т.е. V-1. В блоке 33 вычисление доли потерянных заявок π_k по формуле

В блоке 34 увеличить значение V на единицу, т.е. V+1. В блоке 35 вывод значений порогов резервирования q_k и необходимого минимального объема канального ресурса V.

Реализация заявленного способа во втором варианте заключается в следующем (фиг.4). Задают и записывают следующие исходные данные:

- число потоков заявок на выделение канального ресурса n, k=1, 2,…, n (количество сервисов, которые будет предоставлять мультисервисная сеть);

- интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, k=1, 2,…, n (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.116);

- разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, где π_{k тр} - требуемая доля потерянных заявок (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.111);

- число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.108).

Действие, связанное с заданием исходных данных, выполняется на этапе планирования сети, значения исходных данных получают на основе измерений, маркетинговых исследований (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.76-85), после чего разрабатывают проектную документацию. Запись исходных данных выполняется посредством действий, связанных с их вводом через устройство ввода данных и непосредственной записью значений напряжений электрических сигналов в запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. Затем по алгоритму оценки канального ресурса (фиг.7) оценивают необходимый минимальный объем канального ресурса (V), где V - скорость линии, выраженная в канальных единицах (Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с. С.210), и запоминают его. Запоминание выполняется на запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. После чего формируют необходимый минимальный объем канального ресурса. Процесс формирования необходимого минимального объема канального ресурса включает в себя следующие материальные действия над материальными объектами: совершение марша силами и средствами, развертывание средств, ввод в эксплуатацию и применение по назначению и (или) аренда каналов единой сети электросвязи, измерение характеристик и параметров каналов единой сети электросвязи, применение по назначению каналов единой сети электросвязи. Проводят контроль состояния основного и резервного трактов без отключения абонентов. Измеряют интенсивность предложенного трафика на сети для каждого потока заявок (а_{k сс}) и скорость линии на единой сети электросвязи (V_cc) (данные действия выполняется в соответствии с механизмами Quality of Service (QoS) в плоскости административного управления (Рек. МСЭ-Т Y.1291 (05/2004))), запоминают эти данные. Также контролируют оперативную обстановку по связи на сети связи. Прогнозируют изменения интенсивности предложенного трафика (а_{k пр}) и возможности единой сети электросвязи (V_пp) во времени. Прогнозирование проводится на основе известных методов (Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б. Прогнозирование в военном деле. М., Воениздат, 1975. 279 с. С. 137-271), как вариант может быть выполнено по схеме, представленной на фиг.8 (Иванов В.А., Гречишников Е.В., Двилянский А.А., Белов А.С. Устройство активной защиты и обеспечения технической готовности элементов распределенной ЛВС в условиях внешних деструктивных воздействий. Патент №2316810 от 10.02.2008). Стирают предыдущие значения b_k, π_{k тр}, n, а_k, V. Стирание включает в себя действия над значениями напряжений электрических сигналов, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве. Записывают с учетом контроля оперативной обстановки по связи на сети связи уточненные значения a_k, b_k, n, π_{k тр}, а с учетом прогнозирования значение а_{k пр}. Запись данных выполняется посредством действий, связанных с их вводом через устройство ввода данных и непосредственной записью в запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. При этом, если оперативная обстановка по связи на сети связи не изменилась, значения b_k, n, π_kтр, оставляют прежними, а а_k принимает значение а_{k пр}. В случае если оперативная обстановка изменилась (появился новый абонент, которому требуется предоставление новых услуг или старых услуг, но с другими требованиями к качеству (π_{k тр}), либо наоборот, абонент поменял свое местоположение и нет необходимости предоставлять какие-то услуги или изменилось качество их предоставления и т.д.), значения a_k, b_k, n, π_{k тр} уточняются (некоторые значения становятся новыми или остаются старыми, либо некоторые значения добавляются или удаляются), при этом а_k принимает значение а_{k пр}, если число потоков заявок на выделение канального ресурса не изменилось, либо новое значение, если число потоков заявок на выделение канального ресурса изменилось. Затем оценивают новое значение V (фиг.5) и запоминают его. Запоминание выполняется на запоминающее устройство, которым может быть оперативная память, память жесткого диска и т.д., и включает в себя действия, определяемые физикой процессов в конкретном запоминающем устройстве: чтение, обработка, запись, стирание, передача, прием значений напряжений электрических сигналов. Сравнивают V с V_пp, при этом если по результатам сравнения канального ресурса недостаточно, т.е. V>V_пp, то переходят к формированию необходимого минимального объема канального ресурса из расчета добора ΔV₁ канальных единиц, где ΔV₁=V - V_пp. Либо если по результатам сравнения объем канального ресурса, полученный по результатам прогноза, больше необходимого, т.е. V<V_пp, то отключают лишний канальный ресурс ΔV₂ и возвращают его в единую сеть электросвязи, где ΔV₂= V_пp-V. При этом отключают в первую очередь те канальные единицы, которые по результатам контроля находятся в аварийном состоянии и (или) свертывают средства связи.

Алгоритм оценки канального ресурса (фиг.5) предназначен для оценки необходимого минимального объема канального ресурса (V) и включает в себя следующие действия. В блоке 1 ввод исходных данных: число потоков заявок на выделение канального ресурса n; интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок a_k, k =1, 2,…, n; разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, k=1, 2,…, n; число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, k=1, 2,…, n. В блоке 2 присвоить значению ненормированной вероятности в нулевом состоянии, т.е. когда i=0, значение 1, i∈υ, υ=1, 2,…, V. В блоке 3 присвоить i значение 1. В блоке 4 определение значения индикаторной функции I(i - b_k≥0) из равенства i-b_k≥0, если равенство выполнено, то переход к блоку 5, если равенство не выполнено, то переход к блоку 6. В блоке 5 присвоить значение индикаторной функции 1. В блоке 6 присвоить значение индикаторной функции 0. В блоке 8 вычисление ненормированной вероятности P(i) по формуле

В блоке 8 вычисление нормировочной константы N по формуле

В блоке 9 вычисление нормированных значений вероятностей p(i) по формуле

В блоке 10 вычисление доли потерянных заявок π_k по формуле

В блоке 11 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k больше π_{k тр}, переход к блоку 12, если нет, то переход к блоку 13. В блоке 12 увеличить значение i на единицу, т.е. i+1, и перейти к блоку 4. В блоке 13 присвоить начальному значению порога резервирование q_k, значение V, где V есть i, при котором начинает не выполняться условие в блоке 11. В блоке 14 цикл для r, r∈υ, начиная с 1 до V. В блоке 15 определение значения индикаторной функции I(0≤r - b_k≤q_k) из равенства 0≤r-b_k≤q_k, если равенство выполнено, то переход к блоку 16, если равенство не выполнено, то переход к блоку 17. В блоке 16 присвоить значение индикаторной функции 1. В блоке 17 присвоить значение индикаторной функции 0. В блоке 18 вычисление ненормированной вероятности Р(r) по формуле

В блоке 19 вычисление нормировочной константы N по формуле

В блоке 20 вычисление нормированных значений вероятностей p(r) по формуле

В блоке 21 вычисление доли потерянных заявок π_k по формуле

В блоке 22 сравнение доли потерянных заявок (заявки того типа, у которой b_k максимальное) π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если условие выполнено, переход к блоку 24, если условие не выполнено, переход к блоку 23. В блок 23 проверка условия, все ли π_k равны требуемым значениям доли потерянных заявок π_{k тр}, если да, переход к блоку 31, если нет, переход к блоку 25. В блоке 24 вернуться к тем значениям q_k ближайшего шага назад, на котором все π_k меньше либо равны требуемым значениям доли потерянных заявок π_{k тр}, и с этими значениями q_k перейти в блок 31. В блоке 25 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k меньше π_{k тр}, переход к блоку 26, если нет, переход к блоку 27. В блоке 26 уменьшить значение q_k на единицу, т.е. q_k-1, и перейти к блоку 30. В блоке 27 сравнение по очереди π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k равно π_{k тр}, переход к блоку 28, если нет, переход к блоку 29. В блок 28 присвоить значению q_k текущее его значение, т.е. оставить, не изменять. В блоке 29 увеличить значение q_k на единицу, т.е. q_k+1, и перейти к блоку 30. В блоке 30 счетчик числа шагов, после чего переход к блоку 14. В блоке 31 сравнение доли потерянных заявок π_k с требуемым значением доли потерянных заявок π_{k тр}, если π_k меньше либо равно π_{k тр}, переход к блоку 32, если нет, переход к блоку 34. В блоке 32 уменьшить значение V на единицу, т.е. V-1. В блоке 33 вычисление доли потерянных заявок π_k по формуле

В блоке 34 увеличить значение V на единицу, т.е. V+1. В блоке 35 вывод значения необходимого минимального объема канального ресурса V.

Устройство вероятностного прогнозирования (фиг.6) - известное устройство (Технические средства диагностирования: Справочник / В.В.Клюев и др. Под общ. ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.) (стр.158-159, рис.17), предназначено для прогнозирования интенсивностей предложенного трафика (а_{k пр}), а также возможностей единой сети электросвязи (V_пp) по канальному ресурсу. Включает в себя блок коммутации и измерения (БКИ) 1, блок памяти (БП) 2, блок весовых коэффициентов (БВК) 3, блок вычисления вероятностных характеристик априорной информации (БВ1) 4, блок вычисления условных апостериорных вероятностей (БВ2) 5, блок коррекции результатов (БКР) 6, блоки индикации (БИ) 7 и управления (БУ) 8.

Алгоритм работы устройства вероятностного прогнозирования (фиг.7) состоит из следующих действий. В блоке 1 ввод исходных данных. В блоке 2 мониторинг сети связи и единой сети электросвязи. В блоке 3 запись в блок памяти результатов мониторинга (интенсивность поступающей нагрузки, скорость линии единой сети электросвязи). В блоке 4 вычисление (прогнозирование) интенсивностей предложенного трафика и возможностей сети электросвязи по канальному ресурсу. В блоке 5 вывод результатов прогнозирования в блок 11 блок-схемы последовательности действий, реализующих второй вариант способа (фиг.4).

Заявленный способ (варианты) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях обеспечивает уменьшение необходимого объема канального ресурса за счет управления допуском поступающих разнотипных заявок с учетом разных требований к качеству их обслуживания при оценке порогов резервирования и необходимого минимального объема канального ресурса, а также снижение доли потерянных заявок за счет адаптации к быстро изменяющейся оперативной обстановке по связи на сети связи и единой сети электросвязи с использованием прогнозирования.

Правомерность разработанного способа в первом варианте проверялась с помощью моделирования функционирования мультисервисной сети при следующих исходных данных: n=10, b₁=1, b₂=2, b₃=5, b₄=10, b₅=12, b₆=15, b₇=20, b₈=22, b₉=25, b₁₀=30, a₁=20, a₂=15, a₃=13, a₄=11, a₅=10, a₆=9, a₇=7, a₈=6, a₉=5, a₁₀=4, π_1тp=0,052, π_2тp=0,02, π_3тp=0,04, π_4тр=0,01, π_5тp=0,052, π_6тp=0,03, π_7тp=0,02, π_8тp=0,01, π_9тp=0,02, π_10тp=0,03.

Результаты моделирования приведены на фиг.3, где представлены характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и первого варианта заявленного способа. Результаты приведенных расчетов получены авторами на основе программы для ПЭВМ в среде Mathcad.

Достижимость заявленного технического результата на примере узла мультисервисной сети связи подтверждается ниже приведенными расчетами.

Для способа-прототипа, при исходных данных: n=10, b₁=1, b₂=2, b₃=5, b₄=10, b₅=12, b₆=15, b₇=20, b₈=22, b₉=25, b₁₀=30, a₁=20, a₂=15, a₃=13, a₄=11, a₅=10, a₆=9, a₇=7, a₈=6, a₉=5, a₁₀=4, π_1тp=0,052, π_2тp=0,02, π_3тp=0,04, π_4тp=0,01, π_5тp=0,052, π_6тp=0,03, π_7тp=0,02, π_8тp=0,01, π_9тp=0,02, π_10тp=0,03, значение необходимого минимального объема канального ресурса: V=1266.

Для предлагаемого способа в первом варианте, при тех же исходных данных: n=10, b₁=1, b₂=2, b₃=5, b₄=10, b₅=12, b₆=15, b₇=20, b₈=22, b₉=25, b₁₀=30, a₁=20, а₂=15, a₃=13, а₄=11, a₅=10, а₆=9, а₇=7, а₈=6, а₉=5, а₁₀=4, π_1тp=0,052, π_2тp=0,02, π_3тp=0,04, π_4тp=0,01, π_5тp=0,052, π_6тp=0,03, π_7тp=0,02, π_8тp=0,01, π_9тp=0,02, π_10тp=0,03, значение необходимого минимального объема канального ресурса V=1189. Таким образом, разница между необходимым минимальным объемом канального ресурса для способа-прототипа и предлагаемого способа в первом варианте вычисляется из выражения: ΔV=1266-1189=77, а выраженная в процентах: ΔV=77·100%/1266=6%.

Из приведенных данных следует, что после применения заявленного способа в первом варианте потребность в канальном ресурсе уменьшилась на 6%.

Правомерность разработанного способа во втором варианте проверялась с помощью моделирования функционирования мультисервисной сети при следующих условиях. Пусть в мультисервисной сети в интервале времени от 0 до t₄ заданы следующие исходные данные: n=4, b₁=30, b₂=15, b₃=10, b₄=1, a₁=6, а₂=10, а₃=14, а₄=20, π_1тp=0,05, π_2тp=0,03, π_3тp=0,02, π_4тp=0,01, запланированная скорость линии единой сети электросвязи V₁=635 (при которой требования по доли потерянных заявок для способа прототипа выполнены), измеренная скорость линии единой сети электросвязи V_cc и результаты прогнозирования скорости линии единой сети электросвязи V_пp изменяются, как показано на фиг.11, измеренная интенсивность предложенного трафика потоков заявок а_{k cc} и результаты прогнозирования интенсивности предложенного трафика потоков заявок а_{k пр} изменяются как показано на фиг.8. В результате изменившейся оперативной обстановки по связи на сети связи после момента времени U исходные данные изменились и приняли следующие значения: n=5, b₁=30, b₂=15, b₃=10, b₄=1, b₅=13, a₁=6, a₂=10, a₃=14, a₄=20, a₅=12, π_1тp=0,05, π_2тp=0,03, π_3тp=0,02, π_4тp=0,01, π_5тp=0,04. Оценим параметры качества обслуживания (долю потерянных заявок) для способа-прототипа и для предлагаемого способа во втором варианте в момент времени t₄ и t₅.

Результаты моделирования и характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и второго варианта заявленного способа в момент времени t₄ приведены на фиг.9, при исходных данных в момент времени t₄: n=4, b₁=30, b₂=15, b₃=10, b₄=1, a_1cc=7, а_2cc=13, a_3cc=11, а_4сс=16, π_1тp=0,05, π_2тp=0,03, π_3тp=0,02, π_4тр=0,01, скорость линии единой сети электросвязи V_{cc t4}=630 (фиг.11). Результаты прогнозирования скорости линии единой сети электросвязи V_{пp t4} = 629 (фиг.11), результаты прогнозирования интенсивностей предложенного трафика потоков заявок а_{1пр t4} = 7, a_{2пp t4} = 13, а_{3пp t4} = 11, а_{4пp t4} = 15, в результате добора ΔV_{1 t4} канальных единиц к моменту времени t₄, где ΔV_{1 t4} = V_t4 - V_{пp t4}, a V_t4 - результат оценки нового значения V и V_t4 = 673 канальных единиц, ΔV_{1 t4} = 673 - 629 = 44, к моменту времени t₄ значение имеющегося объема канального ресурса V_{2 t4} = 630+44=674.

Результаты моделирования и характеристики качества обслуживания разнотипных потоков заявок при их совместном обслуживании для способа-прототипа и второго варианта заявленного способа в момент времени t₅ приведены на фиг.10, при исходных данных в момент времени t₅: n=5, b₁=30, b₂=15, b₃=10, b₄=1, b₅=13, a_1сс=7, а_2сс=13, a_3cc=11, a_4сс=16, а_5сс=13, π_1тp=0,05, π_2тp=0,03, π_3тp=0,02, π_4тp=0,01, π_5тp=0,04, скорость линии единой сети электросвязи V_{cc t5} = 620 (фиг.11). Результаты прогнозирования скорости линии единой сети электросвязи V_{пp t5} = 615 (фиг.11), результаты прогнозирования интенсивностей предложенного трафика потоков заявок a_{1пp t5} = 6, а_{2пp t5} = 11, a_{3пp t5} = 12, а_{4пр t5} = 14, а_{5пр t5} = 10 в результате добора ΔV_{1 t5} канальных единиц к моменту времени t₅, где ΔV_{1 t5} = V_t5 - V_{пp t5}, a V_t5 - результат оценки нового значения V и V_t5 = 746 канальных единиц, ΔV_{1 t4} = 746 - 615 = 131, к моменту времени t₅ значение имеющегося объема канального ресурса V_{2 t5} = 620+131 = 751.

Результаты проведенных расчетов получены авторами на основе программы для ПВЭМ в среде Mathcad.

Таким образом, разница между долей потерянных заявок для способа-прототипа и предлагаемого способа во втором варианте в момент времени t₄ и t₅ вычисляется из ниже приведенных выражений. Разница между долей потерянных заявок для каждого потока в отдельности в момент времени t₄:

Δπ_{1 t4} = 0,093 - 0,05 = 0,043,

Δπ_{2 t4} = 0,043 - 0,03 = 0,013,

Δπ_{3 t4} = 0,028 - 0,02 = 0,008,

Δπ_{4 t4} = 2,712·10^-3 - 9,932·10^-3 = -7,22·10^-3.

Общая разница между долей потерянных заявок в момент времени t₄:

Δπ_{общ t4} = 0,043+0,013+0,008+(-7,22·10^-3) = 0,05678.

Разница между долей потерянных заявок для каждого потока в отдельности в момент времени t₅:

Δπ_{1 t5} = 0,327 -0,127 = 0,2,

Δπ_{2 t5} = 0,172 -0,074 = 0,098,

Δπ_{3 t5} = 0,117-0,049 = 0,068,

Δπ_{4 t5} = 0,012 - 0,026 = - 0,014,

Δπ_{5 t5} = 0,15 -0,1 = 0,05.

Общая разница между долей потерянных заявок в момент времени t₅:

Δπ_{oбщ t5} = 0,2+0,098+0,068+(-0,014)+0,05= 0,402.

Средняя разница между долей потерянных заявок в рассматриваемом промежутке времени: Δπ_{cp t4-5}=(0,05678+0,402)/2=0,23, а выраженная в процентах Δπ_{cp t4-5}=0,22·100% = 23%.

Из приведенных данных следует, что после применения заявленного способа во втором варианте доля потерянных заявок уменьшилась на 23%.

Приведенные примеры наглядно иллюстрируют эффект от применения способа (варианты) мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях. Таким образом, достигается заявленный технический результат.

1. Способ мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, заключающийся в том, что измеряют информационную нагрузку, генерируют один из трех видов сигналов управления, переключают заявку на резервный канал, если резервный распределитель свободен, а основной перегружен, или все заявки на основной канал, если нагрузка снизилась и нет необходимости использовать резервный канал, при этом блокируют заявки с низшей категорией, если основной и резервный распределители перегружены, отличающийся тем, что сначала задают число потоков заявок на выделение канального ресурса k, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, π_{k тр} - требуемая доля потерянных заявок, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, и записывают число потоков заявок на выделение канального ресурса k, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок π_kтр, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, затем оценивают пороги резервирования q_k и необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают пороги резервирования q_k и необходимый минимальный объем канального ресурса V, затем на основе оцененного необходимого минимального объема канального ресурса формируют его, измеряют занятый канальный ресурс r, принимают заявку от абонента на предоставление k-й услуги, сравнивают занятый канальный ресурс с порогами резервирования, при этом по результатам сравнения переключают заявку на передачу, если занятый канальный ресурс меньше или равен порогу резервирования для данного типа заявки, или удаляют заявку с обслуживания, если занятый канальный ресурс больше порога резервирования для данного типа заявки.

2. Способ мониторинга и обеспечения требуемого качества обслуживания абонентов в мультисервисных сетях, заключающийся в том, что проводят контроль состояния основного и резервного трактов без отключения абонентов, отличающийся тем, что сначала задают число потоков заявок на выделение канального ресурса k, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, π_{k тр} - требуемая доля потерянных заявок, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, и запоминают число потоков заявок на выделение канального ресурса k, k=1, 2,…, n, интенсивность предложенного трафика k-го потока заявок а_k, разные требования к качеству обслуживания заявок k-го потока π_{k тр}, число единиц ресурса линии, необходимого для обслуживания одной заявки k-го потока b_k, затем оценивают необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают необходимый минимальный объем канального ресурса V, затем на основе оцененного необходимого минимального объема канального ресурса формируют его, измеряют интенсивность предложенного трафика на сети а_{k сс} и скорость линии на единой сети электросвязи V_cc, запоминают интенсивность предложенного трафика на сети а_{k сс} и канальный ресурс единой сети электросвязи V_cc, контролируют оперативную обстановку по связи на сети связи, прогнозируют изменения интенсивности предложенного трафика а_{k пр} и возможности единой сети электросвязи V_пp во времени, стирают предыдущие значения b_k, π_{k тр}, k, a_k, V, записывают уточненные значения a_k, b_k, π_kтр а_{k пр}, оценивают необходимый минимальный объем канального ресурса V и запоминают его, сравнивают необходимый минимальный объем канального ресурса V с результатами прогноза возможностей единой сети электросвязи V_пp, при этом, если по результатам сравнения оцененное значение необходимого минимального объема канального ресурса V больше возможностей единой сети электросвязи V_пp, переходят к формированию необходимого минимального объема канального ресурса V, либо, если по результатам сравнения оцененное значение необходимого минимального объема канального ресурса V меньше возможностей единой сети электросвязи V_пp, отключают лишний канальный ресурс и возвращают его в единую сеть электросвязи, при этом отключают в первую очередь те канальные единицы, которые по результатам контроля находятся в аварийном состоянии и (или) сворачивают средства связи.