Устройство управления канальным ресурсом систем массового обслуживания на основе f-контроллера

Полезная модель относится к устройствам узлов мультисервисных сетей, в частности, к устройствам, предназначенным для обеспечения предварительно определенных категорий обслуживания трафика мультисервисной сети в условиях изменяющихся статистических характеристик поступающей нагрузки.

Устройство путем использования блоков фазификации, блока F-логического вывода, блоков принятия локальных решений и блоков дефазификации позволяет повысить вероятностно-временные параметры передачи сообщений в условиях нестационарного трафика за счет адаптивного перераспределения канального ресурса мультисервисной сети между потоками различных приоритетов. Решение о перераспределении канального ресурса принимается на основе периодического опроса интенсивности входящего трафика. При значительном изменении интенсивности поступающей нагрузки устройство на основании заданных функций принадлежностей интенсивности потоков и загрузки канала осуществляет оценку необходимого канального ресурса и принимает решение о его перераспределении между потоками различных приоритетов таким образом, чтобы обеспечить заданное для каждого класса трафика качество обслуживания.

Полезная модель относится к устройствам узлов мультисервисных сетей, в частности, к устройствам, предназначенным для обеспечения предварительно определенных категорий обслуживания графика мультисервисной сети в условиях изменяющихся статистических характеристик поступающей нагрузки.

Известен способ ограничения трафика 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 проверок допустимости устанавливается, 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 на изобретение РФ 2299516, кл. H04L 12/56, 20.09.2002).

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

Известен способ и устройство, предназначенные для управления переменными нагрузками по трафику в сети пакетной передачи данных. В заданном местоположении (ЗМ) мгновенную потребность в полосе пропускания, требуемую для передачи трафика через множество активных каналов, сравнивают с доступной полосой пропускания. Когда доступная полоса пропускания в этом ЗМ меньше, чем полоса пропускания, требуемая для передачи сигналов, передаваемых по всем этим активным каналам, используют механизм регулировки скорости, по меньшей мере, для одного из активных каналов, периодически повторяя эту проверку (патент на изобретение РФ 2301499, кл. H04L 12/56, 17.03.2005).

Недостатками указанного способа и устройства являются: сложность установления «обобщенной шкалы» качества услуги для пользователя статистическими методами за ограниченный промежуток времени; необходимость прогнозирования резерва средней памяти для каждого канала в пучке каналов.

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 трафика, при этом главный маршрут оперативно соединяет исходное местоположение с местоположением назначения, при этом главный маршрут определяется среди множества возможных маршрутов трафика, основываясь на том, что передача трафика от исходного местоположения к местоположению пункта назначения не превышает заданную максимальную задержку для передачи данных, и назначают альтернативный маршрут для трафика, 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 на изобретение РФ 2358398, кл. H04L 12/56, 05.08.2005).

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

Известен способ управления потоками данных в сетях асинхронной передачи дискретной информации с пакетной коммутацией в условиях нестационарного трафика, при котором учитывают степень занятости и скорость изменения свободного объема буферной памяти центра коммутации. Установление функциональной зависимости между степенью занятости и скоростью заполнения буферной памяти позволяет таким образом ограничивать трафик, чтобы потоки пакетов данных, имеющих высшие приоритеты, получали минимальное ограничение. Изменение интенсивности входящих потоков осуществляется за счет адаптивной вариации доступного объема памяти, выделяемого для пакетов каждого из потоков при заполнении очередного элементарного объема памяти (патент на изобретение РФ 2369028, кл. H04L 12/56, H04L 12/46, 14.09.2007).

Недостатками указанного способа являются необходимость формирования квитанции о приеме очередного пакета данных отправителем, а также большая вероятность стирания пакетов высокой приоритетности и блокировки низкоприоритетных пакетов.

Известны устройство и способ для управления трафиком на основе ограничения скорости в устройстве мультисервисной транспортной платформы (MSTP), предназначенные для управления потоком входных или выходных данных, главным образом с использованием модуля контроля. Технический результат заключается в гарантировании целостности данных служб. Для этого, когда поток данных превышает порог управления трафиком, в удаленное устройство посылают сигнал управления трафиком, предписывающий удаленному устройству уменьшить поток входных данных, что позволяет избежать потери пакетов из-за ограничения скорости в предложенном устройстве. Осуществляя управление потоком выходных данных путем маркировки потока службы, можно обеспечить управление потоком для порта кадра паузы уровня 2 Ethernet и управление потоком для конкретной службы на уровне 3 Ethernet и предотвратить нарушение работы службы, вызванное переполнением выходной очереди (патент на изобретение РФ 2427091, кл. H04L 12/24, H04W 4/00, 28.02.2007).

Недостаток способа и устройства заключается в том, что управление трафиком заключается в ограничении скорости на входе.

Наиболее близкой к предлагаемой модели является модель маршрутизатора, содержащая блок классификации поступающих потоков, к выходу которого подключены блок управления, блок управления очередями и блок сглаживания; причем выход блока сглаживания подключен к первому входу блока управления очередями, выход блока классификации - ко второму входу, выход блока сглаживания - к третьему; выходы блока управления очередями, количество которых зависит от настроек маршрутизатора, соединены с входами блока «планировщик». (Кучерявый Е.А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети Интернет - СПб.: Наука и Техника, 2004. - 336 с.).

Недостатком указанного устройства является статическое распределение полосы пропускания канала между потоками различных приоритетов, задаваемое администратором сети при настройке маршрутизатора. Это приводит к неэффективному распределению полосы пропускания в случае изменения статистических характеристик трафика, а, следовательно, и к возможному ухудшению качества обслуживания поступающего трафика (увеличивается задержка в очереди пакетов и/или вероятность отбрасывания пакетов).

Цель полезной модели - повышение вероятностно-временных параметров передачи сообщений в условиях нестационарного трафика за счет адаптивного перераспределения канального ресурса между конкурирующими потоками.

Указанная цель достигается тем что, устройство, содержащее блок классификации трафика, n-ое количество блоков управления очередями, коммутатор, отличающееся тем, что дополнительно снабжено F-контроллером системы массового обслуживания (СМО), который включает следующие блоки: n-ое количество блоков фазификации, входы которых соединены с выходами блока классификации трафика, первые выходы - с входами блока баз данных функций принадлежности и правил (блок БД ФП и ПР), а вторые - с входами блока F-логического вывода; блок БД ФП и ПР, выходы которого соединены с блоком F-логического вывода и n-ым количеством блоков локальных решений по нагрузке; блок F-логического вывода, выходы которого соединены с n-ым количеством блоков локальных решений по нагрузке; n-ое количество блоков локальных решений по нагрузке, выходы которых соединены с блоками дефазификации; выходы блоков дефазификации соединены с входами коммутатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой модели.

Первый выход блока классификации трафика 1 (БКлТ) соединен с входом первого блока управления очередями 4, а также с входом первого блоком присвоения степени истинности интенсивности поступающей нагрузки (блок фазификации) 2. N-ый выход блока классификации графика 1 соединен с входом n-ого блока управления очередями 5, а также с входом n-ого блока присвоения степени истинности интенсивности поступающей нагрузки 3. Количество блоков управления очередями и блоков присвоения степени истинности зависит от количества приоритетных потоков, организованных с помощью блока 1. На каждый блок управления очередью требуется один блок присвоения степени истинности. Первый выход блока 2 соединен с первым входом блока базы данных функций принадлежности и правил 6; второй выход блока 2 соединен с первым входом блока F-логического вывода 7. Первый выход блока 3 соединен с n-ым входом блока 6, а второй - с n-ым входом блока 7. Вывод блока 6 соединен с выводом блока 7. Первый выход блока 6 соединен с первым входом блока локальных решений по первой нагрузке 9; n-ым выход блока 6 соединен с первым входом блока локальных решений по n-ой нагрузке 11. Первый выход блока 7 соединен со вторым входом блока локальных решений по первой нагрузке 9; n-ый выход блока 7 соединен со вторым входом блока локальных решений по n-ой нагрузке 11. Выходы блоков 9 и 11 соединены с входами блоков дефазификации 10 и 12 соответственно. Выходы блоков дефазификации 10 и 12 соединены с входами коммутатора 8. Входы коммутатора 8 соединены с выходами блоков управления очередями 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Блок классификации трафика служит для назначения метки потока (приоритета) потоку входных данных согласно правилу классификации. В соответствии с назначенным приоритетом получаемые пакеты размещаются в блоках управления очередями 4 и 5. Блок фазификации 2 получает на вход текущее значение интенсивности поступающей нагрузки первого приоритета ₁ и под управлением блока 6 формирует априорное множество A₁. Блок 7, получая значения априорного множества A₁ от блока 2 и апостериорного множества A₁^* от блока 6, осуществляет пересечение данных множеств (операция min). Далее из полученного множества A₁A₁^* выделяется элемент с максимальным значением, который поступает на второй вход блока локальных решений 9. На первый вход блока 9 подается значение B₁ от блока 6. Блок принятия локальных решений 9 осуществляет усечение априорной функции принадлежности загрузки канала, получая апостериорное значение функции B₁^*. С помощью блока дефазификации 10 осуществляется преобразование нечеткого множества B₁^* в физическую переменную ₁, которая показывает, какую долю канального ресурса следует выделить для обработки графика первого приоритета. Блок фазификации 3 получает на вход текущее значение интенсивности поступающей нагрузки n-го приоритета _n и под управлением блока 6 формирует априорное множество A_n. Блок 7, получая значения априорного множества A_n от блока 3 и апостериорного множества A_n^* от блока 6, осуществляет пересечение данных множеств (операция min). Далее из полученного множества A₁A₁^* выделяется элемент с максимальным значением, который поступает в блок 6. Схема импликации, входящая в состав блока 6, позволяет оценить необходимый канальный ресурс с учетом ресурса, занятого под обработку более приоритетного трафика. Для этого схема импликации с помощью заранее заданной модели импликации и двух значений max[A₁A₁^*] и max[A_1-1A_1-1^*] получает значение функции принадлежности интенсивности поступления заявок более низкоприоритетных потоков (в рассматриваемом случае n-го приоритета) и передает рассчитанное значение на второй вход блока локальных решений 11. На первый вход блока 11 поступает значение В_n от блока 6. Блок принятия локальных решений 11 осуществляет усечение априорной функции принадлежности загрузки канала, получая апостериорное значение функции В_n^*. С помощью блока дефазификации 12 осуществляется преобразование нечеткого множества В_n^* в физическую переменную _n, которая показывает, какую долю канального ресурса следует выделить для обработки трафика n-го приоритета. Полученные значения _k (k=1, 2, , n) от блоков дефазификации 10 и 12 поступают на коммутатор, который обрабатывает пакеты данных, принимаемых от блоков управления очередями, в соответствии с _k.

Модель F-контроллера СМО реализуется на модели устройства управления канальным ресурсом систем массового обслуживания с использованием нечетких продукционных правил вывода (патент 100648, кл. G06F 17/00, H04L 12/24, 15.07.2010).

Техническим результатом полезной модели устройства является повышение вероятностно-временных параметров передачи сообщений в условиях нестационарного трафика за счет адаптивного перераспределения канального ресурса мультисервисной сети между потоками различных приоритетов.

Устройство управления канальным ресурсом систем массового обслуживания (СМО), содержащее последовательно соединенные блок классификации трафика, n-е количество блоков управления очередями, коммутатор, отличающееся тем, что дополнительно снабжено F-контроллером СМО, который включает следующие блоки: n-е количество блоков фазификации, входы которых соединены с выходами блока классификации трафика, первые выходы - с входами блока баз данных функций принадлежности и правил (блок БД ФП и ПР), а вторые - с входами блока F-логического вывода; блок БД ФП и ПР, выходы которого соединены с блоком F-логического вывода и n-м количеством блоков локальных решений по нагрузке; блок F-логического вывода, который, получая значения априорного множества A₁* от блока БД ФП и ПР, осуществляет пересечение указанных множеств, выделяет элемент с максимальным значением для i-го класса нагрузки и передает данное значение на вход блока локальных решений по i-й нагрузке; выходы F-логического вывода соединены с n-м количеством блоков локальных решений по нагрузке; n-е количество блоков локальных решений по нагрузке, выходы которых соединены с блоками дефазификации; выходы блоков дефазификации соединены с входами коммутатора.