Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи

Изобретение относится к способам оценки информационного обмена в системах связи. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки КПД передачи информации за счет измерения за выбранный интервал времени общего среднего количества потерянных пакетов и интенсивности потока повторных передач путем определения на их основе мощности информационных потерь системы связи и уточнения с ее помощью значений кибернетической мощности и КПД передачи информации системы связи. За выбранный интервал времени определяют кибернетическую мощность и мощность информационных потерь системы связи, по полученным значениям находят «реальную» (полезную) кибернетическую мощность и вычисляют параметр - КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь, показывающий степень близости системы связи к ее предельным возможностям по передаче информации с учетом возникающих в процессе информационного обмена потерь пакетов. 1 ил.

 

Изобретение относится к электросвязи, в частности к способам оценки эффективности информационного обмена (информационной эффективности) систем связи. Оно может быть использовано при создании новых и совершенствовании существующих каналов связи, узлов коммутации, автоматизированных систем управления, локальных вычислительных сетей, сетей связи с коммутацией сообщений, сетей связи с коммутацией пакетов, в том числе быстрой коммутацией пакетов.

Известен способ оценки информационной эффективности системы связи (патент RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013 Бюл. №8), основанный на измерении: среднего за выбранный интервал времени общего количества находящейся в системе связи информации в блоке запоминающих устройств и в блоке устройств передачи информации, а также средней за этот же интервал времени производительности системы связи; вычислении кибернетической мощности (KW) системы связи, а также измерении: емкостей буферов блока запоминающих устройств и пропускных способностей каналов связи блока устройств передачи информации; вычислении полной кибернетической мощности системы связи (KW_поли) и с учетом полученных результатов определении КПД передачи информации системы связи:

где - кибернетическая мощность системы связи; N - измеренное количество информационных сообщений в системе связи; G - измеренная производительность системы связи; Т - выбранный временной интервал усреднения; - полная кибернетическая мощность системы связи; N_i - измеренные емкости каждого буфера блока запоминающих устройств; - измеренные суммарные пропускные способности каналов связи блока устройств передачи информации для каждого элемента блока запоминающих устройств; n - количество буферов блока запоминающих устройств; s - число каналов связи блока устройств передачи информации, для обслуживания каждого i-го буфера блока запоминающих устройств.

Недостатком способа является низкая точность оценки КПД передачи информации, которая обусловлена тем, что она не учитывает воздействие на систему связи помех, оказывающих существенное влияние на качество информационного обмена.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ оценки информационной эффективности системы связи (патент RU 2602347, МПК H04L 29/00, 20.11.2016. Бюл. №32), взятый в качестве прототипа. Сущность прототипа заключается в том, что за выбранный интервал времени измеряют среднее количество информации, находящейся в системе связи, и среднюю производительность системы связи, емкости буферов запоминающих устройств и пропускные способности каналов системы связи и вычисляют на их основе КПД передачи информации η системы связи, дополнительно за выбранный интервал времени определяют общее число одиночных элементарных посылок (из которых состоят информационные сообщения), переданных в системе связи N_o6щ и число ошибочно принятых одиночных элементарных посылок при фиксированном отношении сигнал/помеха N_ош и при уточняют значение КПД передачи информации

где η_пом - КПД передачи информации системы связи с учетом воздействия N помех, - вероятность ошибки приема одиночной элементарной посылки.

Недостаток способа заключается в низкой точности оценки КПД передачи информации, которая обусловлена тем, что при её определении учитывается только воздействие помех в системе связи на канальном уровне количеством ошибочно принятых одиночных элементарных посылок без нахождения на сетевом уровне показателя, отражающего общее среднее количество информационных потерь (пакетов) и интенсивность потока повторных передач.

Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки КПД передачи информации за счет измерения за выбранный интервал времени общего среднего количества потерянных пакетов и интенсивности потока повторных передач путем определения на их основе мощности информационных потерь системы связи и уточнения с её помощью значений кибернетической мощности и КПД передачи информации системы связи.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки эффективности информационного обмена системы связи, основанном на определении КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь путем измерений в блоках системы связи: устройств ввода информации, запоминающих устройств, устройств передачи информации, устройств вывода информации, согласно изобретению, измеряют: емкости каждого буфера блока запоминающих устройств и количество информационных сообщений в системе связи путем измерения занятых ячеек памяти каждого буфера блока запоминающих устройств; суммарные пропускные способности каналов связи блока устройств передачи информации для каждого элемента блока запоминающих устройств и производительность системы связи путем измерения занятых ячеек памяти каждого буфера блока устройств вывода информации; количество ошибочно

принятых пакетов путем измерения освобождающихся ячеек памяти буферов в блоке устройств вывода информации; количество недоставленных пакетов путем измерения количества освобожденных ячеек памяти буферов в блоках устройств ввода информации и запоминающих устройств и количества занятых ячеек памяти буферов блока устройств передачи информации; количество пакетов повторных передач путем измерения количества занятых ячеек памяти буферов в блоке устройств передачи информации пакетами с маркерами повторных передач и определяют кибернетическую мощность и мощность информационных потерь системы связи [Межуев А.М., И. И. Пасечников, А.В. Коренной Тензорная ортогональная модель с учетом влияния помеховой обстановки при оценке информационной эффективности инфокоммуникационных сетей. - М.: Радиотехника, 2018. - № 10. - С. 96 - 108.], по полученным значениям находят «реальную» (полезную) кибернетическую мощность и вычисляют параметр - КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь, показывающий степень близости системы связи к её предельным возможностям по передаче информации с учетом возникающих в процессе информационного обмена потерь пакетов.

Сущность изобретения заключается в том, что за выбранный интервал времени (Т) измеряют параметры блоков устройств ввода, передачи, вывода информации и запоминающих устройств системы связи, с помощью которых вычисляют кибернетическую мощность KW и полную кибернетическую мощность KW_полн системы связи, дополнительно за этот интервал времени измеряют параметры: блока устройств вывода информации, в результате чего определяют среднее количество ошибочно принятых пакетов N_oп в системе связи; блоков запоминающих устройств, устройств ввода и передачи информации, с помощью которых находят среднее количество недоставленных пакетов N_нд; блока устройств передачи информации на основе чего определяют значение интенсивности потока повторных передач

γ_пп; после чего вычисляют общее среднее количество информационных потерь (пакетов)

и определяют мощность информационных потерь системы связи

с помощью которой находят «реальную» кибернетическую мощность системы связи

и вычисляют параметр - КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь

Сущность изобретения поясняется следующим. Учет возникающих в процессе информационного обмена потерь пакетов в системе связи путем дополнительного определения мощности информационных потерь системы связи, согласно известным источникам [Назаров А.Н., Сычев К.И. Модели и методы расчета показателей качества функционирования узлового оборудования и структурно-сетевых параметров сетей связи следующего поколения. - Красноярск: Издательство «Поликом», 2010. - С. 112, 123; ITU- Т Recommendation G.1010 End-user multimedia QoS categories // November 2001; ITU-T Recommendation Y.1541 Network Performance Objectives for IP- Based Services // May 2002; ITU-T Recommendation E.802 Overall network operation, telephone service, service operation and human factors // February 2007] и проведенным исследованиям [Межуев А.М. Коренной А.В., Пасечников И.И. Метод формирования структурно устойчивых и

информационно эффективных сетевых информационных систем. - М.: Радиотехника, 2019. - № 4. - С. 84 - 94], позволяет существенно повысить точность оценки КПД передачи информации. Это, в свою очередь, позволяет своевременно реагировать на изменения условий функционирования системы связи для поддержания высокой эффективности информационного обмена [Межуев А.М., Пасечников И.И., Коренной А.В. Методологические основы организации многоконтурной адаптации в сетевых информационных системах. - М.: Электромагнитные волны и электронные системы, 2019. - № 4. - С. 35-45], путем реализации процедур комплексной многоконтурной адаптации в реальном масштабе времени.

При описании системы связи, под которой понимается как одноканальная, многоканальная системы связи, так и сеть связи, используется понятие объекта связи 1 (фигура), состоящего из основных блоков:

1 - блок устройств ввода информации в систему связи (БУВИ);

2 - блок запоминающих устройств (БЗУ);

3 - блок устройств передачи информации (БУПИ);

4 - блок устройств вывода информации из системы связи (БУВВИ).

Кроме того, структурная схема реализации предлагаемого способа включает в себя:

5 - блок вычисления кибернетической мощности (БВКМ);

6 - блок вычисления полной кибернетической мощности (БВПКМ).

А также блоки измерителя-вычислителя 8 КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь;

1 - блок измерения среднего количества ошибочно принятых пакетов (БИСКОПП);

2 — блок измерения среднего количества недоставленных пакетов (БИСКНП);

3 - блок измерения значения интенсивности потока повторных передач (БИЗИППП);

4 - блок вычисления общего среднего количества информационных потерь (БВОСКИП);

5 - блок вычисления мощности информационных потерь (БВМИП);

6 - блок вычисления «реальной» кибернетической мощности (БВРКМ);

7 - блок вычисления КПД с учетом информационных потерь (БВКПДИП).

Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи, осуществляется следующим образом. Определение кибернетической мощности KW и полной кибернетической мощности KW_полн системы связи производят по измерениям: емкостей каждого буфера БЗУ и количества информационных сообщений в системе связи путем измерения занятых ячеек памяти каждого буфера БЗУ; суммарных пропускных способностей каналов связи БУПИ для каждого элемента БЗУ и производительности системы связи путем измерения занятых ячеек памяти каждого буфера БУВВИ; согласно известному прототипу способа в БВКМ и БВПКМ, соответственно [патент RU №2477928, H04L29/00, 20.03.2013 Бюл. №8]. Дополнительно за выбранный интервал времени Т путем проведения заданного числа измерений п, определяют: среднее количество ошибочно принятых пакетов N_оп, в БИСКОПП на основе измерений освобождающихся ячеек памяти в БУВВИ системы связи; среднее количество недоставленных пакетов N_нд; в БИСКНП на основе измерений количества освобожденных ячеек памяти буферов в БЗУ, БУВИ и количества занятых ячеек памяти буферов в БУПИ системы связи; значение интенсивности потока повторных передач γ_пп в БИЗИППП на основе измерений количества занятых ячеек памяти буферов

пакетами с маркерами повторных передач в БУПИ системы связи (например, с помощью счетчиков и делителей). Производят в БВОСКИП, например, с использованием сумматора, операцию сложения посчитанных значений N_оп и N_нд (выражение (1)), определяя общее среднее количество информационных потерь (пакетов) в системе связи N_пот. Далее в БВМИП, например, с помощью перемножителя по формуле (2) осуществляют вычисление мощности информационных потерь системы связи KW_ип, с использованием которой в БВРКМ (например, с применением вычитающего устройства) уточняют значение кибернетической мощности системы связи и, согласно выражению (3), находят значение «реальной» кибернетической мощности KW_реал. После чего, по формуле (4) в БВКПДИП, например, с помощью делителя, вычисляют параметр - КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь η_ип.

Все представленные выше операции счета, сложения, вычитания, умножения и деления могут быть реализованы, например, с использованием стандартных элементов микроэлектроники и микроконтроллеров [Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. - С.-Пб.: Наука и Техника, 2008. - 544 с.]

Новизна предложенного способа состоит в том, что он позволяет учесть в параметре г|_И1, характеристики информационных потерь системы связи в процессе передачи информации, т.е. одновременно отразить влияние помех и в целом дестабилизирующих факторов (совокупность воздействий, которые возникают случайно или преднамеренно в процессе функционирования системы и приводят к нежелательным воздействиям на отдельные элементы и систему в целом: ошибки при передаче информации, сбои и отказы в работе узлов коммутации, побочные эффекты и т.д.) на информационный обмен в системе связи. В выражении (2) значение N_пот определяет общее среднее значение потерянных пакетов в системе связи за выбранный интервал времени Т, а γ_пп значение интенсивности потока повторных передач,

осуществляемых системой для обеспечения требований по своевременности и достоверности информационного обмена. Таким образом, уточненное значение «реальной» кибернетической мощности KW_реал, определяет информационные потери системы как в процессе хранения, так и передачи информации (в том числе повторных передач). Основным достоинством получаемой оценки является четкий физический смысл параметра, подтверждаемый тривиальными расчетами и измерениями.

Доказательством технической реализуемости способа оценки информационного обмена системы связи является то, что для его осуществления требуются стандартные элементы микроэлектроники, существующие средства измерительной и вычислительной техники, например, такие как: счетчики, сумматоры, перемножители, вычитающие устройства и делители, а также программное обеспечение, основой которого являются элементарные математические операции.

Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи, заключающийся в том, что за выбранный интервал времени (Т) измеряют параметры блоков устройств ввода, передачи, вывода информации и запоминающих устройств системы связи, с помощью которых вычисляют кибернетическую мощность KW и полную кибернетическую мощность KW_полн системы связи, отличающийся тем, что за этот интервал времени дополнительно измеряют параметры: блока устройств вывода информации, в результате чего определяют среднее количество ошибочно принятых пакетов N_оп в системе связи; блоков запоминающих устройств, устройств ввода и передачи информации, с помощью которых находят среднее количество недоставленных пакетов N_нд; блока устройств передачи информации, на основе чего определяют значение интенсивности потока повторных передач γ_пп; после чего вычисляют общее среднее количество информационных потерь (пакетов)

и определяют мощность информационных потерь системы связи

с помощью которой находят «реальную» кибернетическую мощность системы связи

и вычисляют параметр - КПД передачи информации системы связи с учетом информационных потерь