Устройство управления канальным ресурсом систем массового обслуживания с использованием нечетких продукционных правил вывода

Полезная модель относится к устройствам узлов мультисервисных сетей, в частности, к устройствам, предназначенным для принятия решения о выделении канального ресурса в условиях изменяющихся статистических характеристик графика мультисервисной сети, имеющего различные требования по качеству обслуживания. Предложена модель для оценки необходимого для обработки графика с заданным качеством канального ресурса на основе схем нечеткого вывода, дополненная схемами нечеткой импликации. Схема управления канальным ресурсом, основанная на предлагаемой модели, при заданной нечеткой функции принадлежности интенсивностей потоков и загрузки канала с применением нечетких правил вывода осуществляет оценку необходимого канального ресурса и принимает решение о его перераспределении между конкурирующими потоками.

Полезная модель относится к устройствам узлов мультисервисных сетей, в частности, к устройствам, предназначенным для принятия решения о выделении канального ресурса в условиях изменяющихся статистических характеристик графика мультисервисной сети, имеющего различные требования по качеству обслуживания.

Известен способ пересылки графика, имеющего предварительно определенную категорию обслуживания передачи данных в сети связи без установления соединений. Способ заключается в том, что содержит этапы, на которых назначают главный маршрут для графика, при этом главный маршрут оперативно соединяет исходное местоположение с местоположением назначения, при этом главный маршрут определяется среди множества возможных маршрутов графика, основываясь на том, что передача графика от исходного местоположения к местоположению пункта назначения не превышает заданную максимальную задержку для передачи данных, и назначают альтернативный маршрут для графика, при этом альтернативный маршрут выбирается, основываясь на том, что альтернативный маршрут не превышает заданную максимальную задержку, для осуществления возможности, чтобы альтернативный маршрут пересылал по нему трафик, когда главный маршрут для него недоступен (патент 2358398, кл. H04L 12/56, 05.08.2005).

Недостатком данного способа является то, что предполагается обработка однородного графика с заданным качеством его обслуживания.

Известен способ ограничения графика для сети с передачей данных с уровнями качества обслуживания. В соответствии с изобретением проводятся проверки допустимости, которые включают в себя проверки допустимости, относящиеся к входу в сеть и выходу из сети. Посредством соответствующих изобретению проверок допустимости проверяется, имеются ли в сети ресурсы, соответствующие требованиям при передаче группы пакетов данных приоритетного класса. Посредством изобретения обеспечивается исключение образования узких мест в использовании ресурсов, особенно на входе в сеть и на выходе из сети. Таким образом, может гарантироваться передача с заданным уровнем параметра качества обслуживания (патент 2299516, кл. H04L 12/56, 20.09.2002).

Недостатком данного способа является отсутствие каких-либо правил в порядке обслуживания пакетов разных приоритетов.

Известны модели управления канальным ресурсом при условии известности статистических характеристик поступающего графика. Данные модели базируются на предположении о пуассоновском распределении поступления заявок и экспоненциальном или детерминированном распределении времени обслуживания заявок в узле коммутации. С помощью данных моделей можно получить информацию о необходимом объеме канального ресурса при известном значении интенсивности поступления входного графика и интенсивности его обслуживания.

Недостатками данных моделей является, во-первых, то, что для их применения в реальных сетях требуется предварительный сбор статистических параметров обслуживаемого графика в течение относительно длительного времени; во-вторых, предположение о пуассоновском законе распределения поступления заявок на обслуживания для мультисервисных сетей не выполняется и дает заниженные результаты; в-третьих, необходимы значительные временные и вычислительные затраты на проведение расчетов.

Наиболее близкой к предлагаемой модели является модель машины нечетких выводов нечеткого компьютера YCF-1 (модель представлена в Прикладные нечеткие системы: Пер. с япон. / К.Асаи, Д.Ватада, С.Иваи и др.; под редакцией Т.Тэрано, К.Асаи, М.Сугэно. - М.: Мир, 1993. - 368 с.), содержащая n-ое количество схем нечеткого вывода, каждая из которых содержит: блок с функцией C-MIN, в котором осуществляется пересечение априорного множества А и апостериорного множества А*; блок с функцией Е-МАХ, выделяющий из множества AA* элемент с максимальным значением; схему усечения, которая на основании полученного блоком Е-МАХ значения осуществляет усечение априорного множества В, превращая его в апостериорное множество В*; блок МАХ, который реализует функцию «а также» в правиле вывода; блок с функцией дефаззификации, который выдает решение в четкой форме.

Недостатком указанного устройства является наличие нескольких независимых схем нечетких выводов, что предполагает отсутствие влияния друг на друга результатов, выдаваемых на блок МАХ, который реализует функцию «а также» в правиле вывода. Наличие указанного недостатка приводит к невозможности использования устройства для управления канальным ресурсом систем массового обслуживания с потоками различных приоритетов.

Целью полезной модели является уменьшение требований к вычислительной мощности процессора, повышение точности и быстродействия устройств, принимающих решение о выделении канального ресурса в условиях отсутствия статистических данных о параметрах графика мультисервисной сети, обслуживающей потоки с различным приоритетом.

Указанная цель достигается применением в предлагаемой модели трех схем нечеткого вывода, дополнительно снабженных двумя схемами импликации, которые первым входом подключены к выходу А-го блока с функцией Е-МАХ, вторым входом - к выходу блока с функцией Е-МАХ под номером k-1 (при этом k=2, 3). Схемы импликации позволяют оценить необходимый канальный ресурс с учетом ресурса, занятого под обработку более приоритетного графика.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемой модели.

На первые входы блоков 1, 4, 8 поданы априорные значения функций принадлежности интенсивности поступления заявок A₁, А₂, А₃ первого, второго и третьего приоритетов соответственно. На вторые входы блоков 1, 4, 8 поданы апостериорные значения функций принадлежности интенсивности поступления заявок A₁*, А₂*, А₃* первого, второго и третьего приоритетов соответственно. Выходы блоков, реализующих функцию C-MIN, 1, 4, 8 соединены с блоками, выполняющими функцию Е-МАХ, 2, 5, 9 соответственно. Выход блока Е-МАХ 2 подключен ко второму входу схемы усечения 3 и ко второму входу первой схемы импликации 6. Выходы блоков Е-МАХ 5 и 9 подключены к первым входам схем импликации 6 и 10 соответственно. Выходы схем импликации 6 и 10 подключены ко вторым входам схем усечения 7 и 11 соответственно. Выход блока Е-МАХ 5 подключен ко второму входу схемы импликации 10. На первые входы схем усечения 3, 7, 11 поданы априорные значения функций принадлежности загрузки канала B₁, В₂, В₃ заявками первого, второго и третьего приоритетов соответственно. Выходы схем усечения 3, 7, 11 подключены к первому, второму и третьему входам блока МАХ 12 соответственно, причем выход блока 12 соединен с входом блока дефаззификации 13.

Устройство работает следующим образом.

Блоки с функцией C-MIN 1, 4, 8 осуществляют пересечение априорного множества A₁, А₂, А₃ и апостериорного множества A₁*, А₂*, А₃* функций принадлежности интенсивности поступления заявок потоков первого, второго и третьего приоритетов соответственно. Полученный после блока C-MIN 1 результат поступает на блок Е-МАХ 2, который выделяет из множества A₁A₁* элемент с максимальным значением (фиг.2, а). Данное значение поступает на второй вход схемы импликации 6 и на второй вход схемы усечения 3. На первый вход схемы усечения 3 подается значение B₁. Схема 3 осуществляет усечение априорной функции принадлежности загрузки канала, получая апостериорное значение функции B₁* (фиг.2, б). Схема импликации 6 из двух значений, поступающих на ее входы от 2 и 5 блоков Е-МАХ, с помощью заранее заданной модели импликации получает значение функции принадлежности интенсивности поступления заявок более низкоприоритетных потоков и передает рассчитанное значение на вход схемы усечения 7. Схема импликации 10 из двух значений, поступающих на ее входы от 5 и 9 блоков Е-МАХ, с помощью заранее заданной модели импликации получает значение функции принадлежности интенсивности поступления заявок более низкоприоритетных потоков и передает рассчитанное значение на вход схемы усечения 11. Блок МАХ 12 реализует функцию «а также» в правиле вывода функций принадлежности загрузки канала B₁*, В₂*, В₃*. Блок дефаззификации 13 на основании данных, получаемых от блока МАХ 12, позволяет получить решение о необходимом коэффициенте загрузки канала в четкой форме.

Техническим результатом является расширение области применения схем нечетких выводов. Также использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить требования к вычислительной мощности процессора, повысить точность и быстродействие устройств, принимающих решение о выделении канального ресурса в условиях отсутствия статистических данных о параметрах графика мультисервисной сети, обслуживающей потоки с различным приоритетом.

Устройство управления канальным ресурсом систем массового обслуживания на основе нечетких продукционных правил вывода, содержащее три схемы нечеткого вывода, каждая из которых содержит блок определения пересечения множеств, блок определения максимального значения и схему усечения; блок «а также» и блок дефазификации, отличающееся тем, что дополнительно снабжено двумя схемами импликации, которые первым входом подключены к выходу k-го блока определения максимального значения, вторым входом - к выходу (k-1)-го блока определения максимального значения, причем k=2, 3.