RU2542906C1 - Method and apparatus for hybrid switching of distributed multilevel telecommunication system, switching unit and test traffic generator - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: notifying a switching unit on the length of the message to be transmitted during the connection establishment phase enables to prevent network conflicts associated with memory overflow of switching units, improves the efficiency of using communication channels owing to real-time transmission of long messages using a channel switching mode, and short messages using a packet switching mode. By providing a training mode, a test traffic generator enables to predict network load without the involvement of users (subscribers) by generating random pulse sequences which simulate basic types of traffic of modern telecommunication systems.

EFFECT: high efficiency of using output circuits and improved probability-time characteristics of data communication with an allowable level of service denial by selecting a switching mode and using local adaptive, decentralised and centralised routing, taking into account the buffer memory load level at different network levels of a distributed system hierarchy, implementing a training mode and device settings with a wide range of traffic types used in modern network technologies, reduction of the probability of breakdown and the average delay time of messages when servicing with a non-uniform traffic device occurs due to preliminary training of the system and taking into account its status when selecting the switching mode.

4 cl, 16 dwg

Description

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.The claimed technical solutions are united by a single inventive concept, relate to the field of information and computer networks and can be used, for example, in the design of switching nodes on digital integrated service networks.

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.A known method of hybrid switching (see patent EPO (EP). No. 0403911 A1, 12/27/1990, CL. H04L 12/64), which allows switching channels in synchronous circuit mode and in synchronous and asynchronous package mode. This method is based on the use of time sharing between subscribers, and the access time interval is assigned to various subscribers in the packet switching mode, which leads to a limitation of the amount of required RAM of the communication network switching centers.

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.The disadvantage of this switching method is that it does not provide efficient use of communication channels, since with such control inevitably there are pauses between the moment the message was sent and the moment the sender issued the next message, which increases the average message delay time. Also, the method does not provide for training the system for a statistically reasonable choice of switching mode, which is important when servicing modern types of traffic and when designing (modeling) complex communication networks.

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.Also known is a method of adaptive switching (see Samoilenko S.I. Adaptive switching method // Electrosvyaz. - 1981. - No. 6.), which provides the organization of connections on a network in channel switching mode (CC) with simultaneous transmission of messages in packet switching mode ( KP). In this case, dynamic redistribution of the throughput of the network paths between the message flows transmitted in the switching modes of channels and packets is carried out. The packet processing processor analyzes the packets formed in the memory and determines their further route according to the routing tables.

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 системыThe disadvantage of this switching method is the high probability of a denial of service for messages, since the choice of one or another switching method is carried out in a failure mode in the absence of free memory cells. In this case, messages are divided into blocks and recorded in a common memory field, regardless of the switching method, and different blocks of the same message can be transmitted using different switching methods, which leads to a violation of the time scale of the entire message. Message routing is also carried out according to static routing tables, without taking into account the load and the state of the telecommunication system

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.The closest in technical essence to the claimed method (prototype) is a method of hybrid switching and adaptive routing (see RF patent No. 2305374 dated 08/27/2007. Cl. H04L 12/64), based on the integration of switching equipment necessary for the implementation of each method switching: channels and packets. The prototype method consists in the fact that when a connection is established, information about the address of the called subscriber is received and the message is recorded in the shared memory, while the length of the message L is measured and compared with the threshold L _then , if the message length exceeds the threshold value L> L _then , a physical connection is established and transmission is carried out in channel switching mode, and with a message length L <L _{then the} message is divided into packets, written to the buffer memory and transmitted in packet switching mode over channels with max maximum throughput in accordance with the routing table.

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.The disadvantages of this switching method are the relatively large time delays in the transmission of messages, causing frequent blocking and denial of service when transmitting long messages in the packet switching mode, carried out according to the routing tables constructed without taking into account the load and the state of the telecommunication system, which leads to disruption of the real scale of the transmission time messages. In addition, this method also does not provide for preliminary training of the system when choosing switching modes for heterogeneous traffic, which again leads to an increase in the average message delay time due to the time allocated for analysis.

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.).A device for a hybrid message switch, consisting of an input / output unit, a control unit, a storage unit and a switch (see Barkun MA, Khodasevich OR Digital synchronous switching systems. - Moscow: Eco-Trends, 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.The disadvantage of this device is the relatively large delay time in the transmission of messages, due to the lack of the ability to automatically control switching modes depending on the amount of traffic and the use of individual equipment paths to implement channel switching and packet switching modes. Also, it lacks a mode of training the system for various types of load (traffic), which leads to an increase in the delay time when messages pass through the device.

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.A device of an adaptive switching node is known (see Samoilenko SI, Adaptive Switching Method. // Telecommunication. - 1981. - No. 6.) containing an input processor, shared memory, a subscriber interaction processor associated with shared memory, a packet processing processor , the input of which is connected to the output of the shared memory, and the output with the input of the control processor, the outputs of which are connected to the inputs of the input processor, the interaction processor, and the output processor connected to the input with the shared memory, the output buses of which are inputs ladies exit paths.

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).The disadvantages of this device are the relatively high probability of denial of service and the time delay of messages on real communication channels, due to the low efficiency of using the bandwidth of the output paths, as well as the lack of a training mode for various types of loads (traffic).

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.Closest to the claimed hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system is a device for implementing the hybrid switching and adaptive routing method described in RF patent No. 2305374 of 08/27/2007. The structural diagram of this device contains: a request processing unit that performs the procedure for access of subscriber complexes to a distributed multi-level telecommunication system; a control unit for the switching unit for managing memory, registering the address and length of the message, determining the direction of transmission of the message, which has information about the status of buffers and output paths associated with shared memory; an adaptive routing unit for addressing and routing messages connected by a control input to a first output of a control processor; a threshold calculator for calculating a threshold L _pores connected by an input to a second input of a control unit of a switching unit, and an output with one of the inputs of a comparison circuit, the other input of which is connected to a third output of a control unit of a switching unit; a control element, the input to the unit of which is connected to the output of the comparison circuit, and the input to the zero is connected to the fourth output of the control unit of the switching unit; the first and second electronic keys, the control inputs of which are connected to the inverse and direct outputs of the control element, respectively, while the output of the shared memory is connected to the information inputs of the keys, the outputs of which are connected to the information inputs of the adaptive routing unit connected by the outputs to the output paths.

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).The disadvantages of the prototype are the relatively large time delays in servicing uneven traffic at loads close to critical, as well as an uncontrolled increase in the probability of denial of service messages with changing types of traffic and the intensity of its arrival, due to the lack of information about the current state of neighboring switching nodes ( loading their memory buffers) and message transfer routes over the network (loading switching nodes of a distributed network).

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.A device is known for identifying an automatic control system for an object (see Fomin L.A., Chernoscutov A.I. Error Optimization in a Two-Stage Control Procedure // Automation and Computer Engineering. - 1975. - No. 3. - P.34-37), containing a registration unit, two AND elements, a comparison unit, the first output of which is connected to the first input of the first And element, the second output - with the first input of the second And element, whose output is connected to the first input of the registration unit, a summing unit, the output of which is connected to the first input of the block comparisons, blocks of pre The maneuvers, each connected with its output to one of the inputs of the summing unit and the inputs, to the corresponding information input of the device, a random number sensor, the first output of which is connected to the second input of the first AND element, the second output is to the second input of the second AND element, control unit, output which is connected to the input of the random number sensor and the second input of the registration unit.

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.The disadvantage of this device is the high idle rate, because to control complex technical systems and identify their condition, it is necessary to measure, convert and process a large number of parameters, which is often associated with shutting down the system and idle it.

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.Also known is a decision-making device (see L. Fomin, P. A. Budko. Efficiency and quality of infocommunication systems. Optimization methods. - Moscow: Fizmatlit, 2008. - P.146-157, Fig. 3.15) that implements the finding condition the optimal thresholds that provide the minimum error in identifying the state of the system, while in comparison with the device described above, an additional conversion unit, two threshold generation units, a second comparison unit, a third AND element, and an OR element are introduced into it. The random number sensor has been replaced by an artificial traffic generator. The OR element is connected by its inputs to the outputs of the first and third AND elements, by the output to the first inputs of the threshold value generating units and to the third input of the registration unit connected by the second input to the first output of the first comparison unit and the first input of the third element I. The second output of the comparison unit is connected with the inputs of the conversion units and with the third inputs of the first and second elements I. The first input of the first comparison unit is connected to the output of an additional conversion unit, the inputs of which are connected to by the generating outputs of the artificial traffic generator and the system input, the second inputs of the comparison blocks are connected to the outputs of the corresponding threshold generation blocks, the second inputs of which are connected to the output of the control unit, the third inputs are connected to the output of the second element And, the second input of the third element And is connected to the first output of the generator artificial traffic.

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.The disadvantage of this device is the relatively high probability of a denial of service, due to the fact that the decision thresholds for switching operating modes are assigned without taking into account the general state of the telecommunication system and the load on the buffer devices of the communication channel switching nodes, which causes the device to lock on a busy network when sending short messages packet switching method.

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.The closest in technical essence to the claimed switching unit (prototype) is the identifier of the decision block (see RF Patent No. 2450335 (Fig. 4), CL G06F 15/00, G05B 23/00. Published 05/10/2012 Bul. No. 13 ) containing a digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input of the comparison element, the output of which is connected to the first input of the control element, the second input of which is the control input "setting 0". In this case, the digital-to-analog converter consists of K converters of signs “parameters” connected to the adder. The value of the threshold voltage from the decision block is supplied to the second input of the comparison element.

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.The disadvantage of the prototype is its relatively low productivity, caused by an increase in the delay time of messages due to the need to measure, convert and process a large number of parameters, which is often associated with shutting down the system and idle it.

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).Known noise generator (see USSR author's certificate No. 369673, CL. H03B 29/00, 1971) and a multichannel generator with a temporary method of decorrelation of signals, containing a noise generator, clock, quantizer, interpolator, time switch and switch (see Bobnev MP The generation of random signals. - M .: Energy, 1971, p. 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.The disadvantage of these generators is the small range of the generated sequences that are highly dependent on the original signal, since the pulses resulting from the conversion have a probability density of the initial signal in the form of periodic pulses random in amplitude, and the generator itself does not allow separate adjustment of the correlation time, and therefore the spectral density.

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.The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is a random signal generator (see USSR author's certificate No. 1116524, CL. H03B 29/00), containing a noise generator, a sampling and storage element, a comparison element, a tunable clock, a generator a linearly-varying voltage, a control element and a tunable delay line. In this case, the output of the noise generator is connected to the first output of the sampling and storage element, the output of which is connected to the first input of the comparison element, to the second input of which the output of the ramp generator is connected, and the output of the comparison element is connected to the first input of the control element. Moreover, the output of the tunable clock generator is connected to the first input of the ramp generator, to an adjustable delay line and to the second input of the control element.

Недостатком прототипа является узкий класс генерируемых случайных импульсных последовательностей, не позволяющий имитировать различные виды трафика современных сетей интегрального обслуживания.The disadvantage of the prototype is a narrow class of generated random pulse sequences, which does not allow simulating various types of traffic of modern integrated service networks.

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.The technical result achieved using the claimed method and device for hybrid switching of a distributed multi-level telecommunication system, switching unit and artificial traffic generator is reduced to increasing the efficiency of using output paths and improving the probability-time characteristics of information exchange with an acceptable level of denial of service by choosing a switching mode and adaptive decentralized routing applications that take into account the load level of memory buffers and various network layers of a distributed system hierarchy, implementation of training mode and set up the device with a broad class of traffic types used in today's network technologies.

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 $${\rho }_m^n$$

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 $$P_{отк}^{док}$$

в обслуживании, по полученным результатам вычислений $${\rho }_m^n$$

рассчитывают соответствующие ему критические длины $$L_{кр}^{mn}$$

сообщения, преобразуют их в критические уровни пороговых напряжений $$U_{пор}^{mn}$$

переключения режима коммутации, причем массив сформированных значений $$U_{пор}^{mn}$$

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 $$U_{пор}^{mn}$$

, при $$U^{mn}>U_{пор}^{mn}$$

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.In the inventive method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system, the technical result is achieved by pre-setting a threshold value of the length L of _the message _pore , receiving the message, storing it, comparing the length L of the received message with L _pore, and making the decision to select the switching mode for the comparison results, for preset values of L _then generate network traffic with different message lengths L and intensity λ of their receipt for N types of communication networks and M types of traffic, according to the data of L and λ and a given message service intensity µ, calculate the load factor $${\rho }_m^n$$

for each m-th type of traffic and n-th type of communication network, where m = 1,2, ..., M; n = 1,2, ..., N satisfying the requirement of fulfilling an acceptable probability of failure $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}\mathrm{to}}$$

in service, according to the results of calculations $${\rho }_m^n$$

critical lengths are calculated $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

messages, convert them to critical threshold voltage levels $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

switching switching mode, and an array of generated values $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

they memorize, receive service messages from subscribers, memorize them, determine the destination network address and network type n by the network mask of the address part of messages, and classify the type of incoming traffic by the intensity of messages λ, measure the length of messages received for service L ^mn , convert the measured length L ^mn in the corresponding voltage level value U ^mn , compare it with a threshold value $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

at $$U^{mn}>U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

they select the “channel switching” mode and establish a physical connection to send the message to the recipient, otherwise the message L ^{mn is} divided into packets, select the “packet switching” mode and transmit the message to the recipient in the datagram mode, and to establish a physical connection and the datagram mode, by polling neighboring nodes and obtaining their routing tables determine the composition, topological structure and connectivity of a distributed multilevel telecommunication system, and according to the results of a survey of appointments They use the source table to route message delivery to its nodes, check their current availability, for which they send and receive ping echo requests using ICMP protocol, collect statistics on the occupied memory buffer volumes at the input to each channel using SNMP protocol, based on destination network addresses form a local adaptive route, for which they use the information of the source routing table that determines all available directions of packet transmission, correct it based on the availability of output channels with IDs and lengths of packet queues waiting for transmission to communication channels form a decentralized adaptive route, for which they accept network tables of signaling from neighboring switching nodes of the route table to all destination nodes, indicating routes with the minimum packet delay time and packet queue lengths at these nodes , on the basis of which the original routing table is adjusted according to the data from the obtained route tables and information on the availability of output communication channels, as well as packet queue lengths, expect transmitting to the communication channels, form a centralized adaptive route, for which the current weight coefficients of the branches available to the message recipient are calculated with the communication channels included in them, the obtained values of the weight coefficients for all available branches are compared, they are ranked in descending order, and routes with maximum values are selected the weights of the branches lying on them, request information about the route of packet delivery to the destination network from a distributed multilevel telecommunication system and on the basis of the information received, data on the availability of output communication channels and the values of the branch weights, the initial routing table is adjusted with which the address part of the transmitted message is compared, the message transmission route is selected, and the route with the maximum weight coefficient is used to provide a physical connection, and to ensure the datagram packet distribution mode assign routes along which branches with weight coefficients from the constructed ranked Wow, changed routes are remembered.

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 $$L_{кр}^{mn}$$

, 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.Thanks to the above-mentioned new set of essential features of the hybrid switching method of a distributed multilevel telecommunication system and the introduced sequence of actions, preliminary training of the system is provided, a more accurate assessment of the parameters of incoming messages to the service, and adaptive route selection for its delivery to the recipient, on the basis of which the choice of the switching mode is justified and the goal is achieved on timely delivery of messages with an acceptable probability value failure. In this case, the value $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

and, therefore, L _pores , can be established both by analyzing the traffic entering the hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, estimating the loading of memory buffers at various network levels of the system hierarchy, and by training the system in advance, by modeling various types of network traffic when designing a device and network. Since the message length is critical in this method, and the buffer volume is strictly dosed and selected according to the conditions for solving the network optimization problem by the minimum average delay _time , it is impractical to break messages whose length exceeds a certain value of L _pores into packets, since this will lead to a worse probability -time characteristics of information exchange. Sending packets on routes that have the maximum throughput will lead to a quick release of buffers.

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.In the inventive hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, the technical result is achieved in that in a device containing a distributed multilevel telecommunication system, including at each level a set of switching nodes, each of the switching nodes includes a request processing unit, w≥2 information inputs of which are inputs Subscribers ”, while the request processing unit is equipped with the information output“ Message ”, the adaptive routing unit, group and formation inputs / outputs “To (from) communication channels (s)” which is connected to switching nodes of corresponding levels of a distributed multilevel telecommunication system and which is equipped with information inputs “Channel switching” and “Packet switching”, a control unit for a switching node, an additional switching unit is included , the control input "Voltage Level" and the information output "Training" which is connected to the same control output and the information input of the request processing unit, the control outputs "A address "," Message length "," Traffic "and the control input" Priority "of the request processing unit are connected to the same control inputs and the control output of the control unit of the switching node, the control output of the Route table and the control input of" Busy memory B "of which are connected to the control input of the same name and the control output of the adaptive routing unit, the group of control outputs "Destination network A, B, C", the control output "Load factor", the control output "Threshold level", the group of control inputs / in moves “Busy memory A, B, C”, control output “Zero setting” and control outputs “Learning mode” of the control unit of the switching unit are connected to the same control inputs of the switching unit, the information input “Message” of which is connected to the same information output of the processing unit requests, and the group of control outputs “Destination Network A, B, C” and the information outputs “Switching channels” and “Switching packets” are connected to the group of control inputs and information inputs of the adaptive route block In addition, the group of control inputs / outputs “Network-wide signaling channels” of the control unit of the switching unit is connected to the corresponding switching units of a distributed k-level telecommunication system, where k = 1,2, ... K, K is the total number of levels having information inputs on the first level and access to the global network.

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.Thanks to the above-mentioned new set of essential features of a hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, it is possible to increase the efficiency of the use of output paths and improve the probability-time characteristics of information exchange with an acceptable level of denial of service by choosing a switching mode and using adaptive local, decentralized or centralized routing, taking into account the volume loading memory buffers on various networks at the hierarchy levels of a distributed multilevel telecommunication system.

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.In the claimed switching unit, the technical result is achieved in that in the unit containing the memory buffer, threshold calculator, identifier and switch, the first and second control inputs of the identifier being the control inputs “Voltage Level” and “Zero Setting” of the switching unit, and the third is connected to the control output “Threshold value” of the threshold calculator, the control outputs of the identifier “Switching channels” and “Switching packets” are connected to the first and second control inputs of the switch, respectively, the information input of the switch is the information input “Message” of the switching unit, the first information output “Switching channels” is the information output of the switching unit of the same name, and the second information output “Switching packets” is connected to the information input of the memory buffer, the information output of which is the information output “Switching packets” "Switching unit, an additional memory array is introduced, the first and second control inputs of which are to the control inputs" Coefficient load ”and“ Threshold level ”of the switching unit, the third control input of the memory array is connected to the control outputs“ Channel switching ”and“ Packet switching ”of the identifier, and the output of the memory array is connected to the first control input of the threshold calculator, an artificial traffic generator, the information output of which is information output “Training” of the switching unit, and the control inputs “Traffic speed”, “Delay value” and “Switching on” are the group of control inputs “Training mode” of the switching unit, pa control inputs / outputs "Busy memory" of the switching unit, consisting of control inputs "A", "B" and control output "C" is connected to the group of control inputs "Busy memory size A, B, C" of the threshold calculator, while the control input “C” of the threshold calculator is connected to the control output “Busy amount of buffer memory C” of the memory buffer, the group of control inputs “Destination network” of the switching unit, consisting of the control inputs “A”, “B” and “C” is connected to the same groups control inputs "Destination network" of the calculator by horns and memory buffers, and is a group of control outputs of the “Destination Network” switching unit.

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).Thanks to the new set of essential features of the switching unit listed above, the probability of failure and the average message delay time when the device is serving uneven traffic is reduced by pre-training the system and taking into account its state when choosing the switching mode, which achieves this goal. Moreover, the notification of the switching unit about the length of the message to be transmitted in the phase of establishing a connection can prevent network conflicts associated with overflow of memory of the switching nodes, increase the efficiency of the use of communication channels by transmitting very long messages in real time on a physical connection and reduce the total number of messages, denial of service due to lack of free memory buffers. Moreover, the storage of long messages is assigned to the caller, and the storage time should not exceed a certain value of τ in accordance with recommendation Q.543 of the JTU-T sector (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.In the claimed artificial traffic generator, the technical result is achieved in that in a known random signal generator comprising a first noise generator, a first sampling and storage element, a first comparison element, a tunable clock, a ramp generator, a control element and an adjustable delay line, moreover, the output of the first noise generator is connected to the first input of the first sampling and storage element, the output of which is connected to the first input of the first comparison element, to the second input of which the output of the ramp generator is connected, and the output of the first comparison element is connected to the first input of the control element, the output of the tunable clock generator is connected to the first input of the ramp generator, a second noise generator, a second sampling and storage element are additionally introduced , a second comparison element and an electronic key, the first input of which is connected to the output of the adjustable delay line, the second input is connected to the second inputs of the elements cleaning and storage and to the output of a tunable clock generator, the control input of which is the control input "Traffic Speed" of the artificial traffic generator, the input of the adjustable delay line is connected to the first input of the control element, and the control input is the control input "The amount of delay" of the artificial traffic generator, the output of the second noise generator is connected to the first input of the second sampling and storage element, the output of which is connected to the first input of the second comparison element, second the first input of which is connected to the output of the ramp generator, and the output is connected to the third input of the electronic switch, the control input of which is combined with the control inputs of the noise generators, the ramp generator and the tunable clock generator, and is the control input “Generator on” artificial traffic, which, along with the control inputs “Traffic Speed” and “Delay Value” form a group of control inputs “Training Mode” of the generator of art venous traffic keyer output being connected to the second input of the control element, whose output is the data output "Training" artificial traffic generator.

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).Thanks to the new set of essential features of the artificial traffic generator listed above, a wider class of generated random pulse sequences is provided, which allows simulating the main types of traffic of modern telecommunication systems through the use of a tunable clock generator, an adjustable delay line and tunable to random sequences with the basic laws of distribution of two noise generators responsible for the formation of respectively, of the front and decay of pulses in the generated sequences. Moreover, providing a training mode, the artificial traffic generator allows you to predict the load of the telecommunication system without involving users (subscribers).

Заявленные технические решения поясняются чертежами, на которых показаны:The claimed technical solutions are illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - структурная схема устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;figure 1 is a structural diagram of a hybrid switching device distributed multilevel telecommunication system;

на фиг.2 - функциональная схема блока обработки запросов;figure 2 is a functional diagram of a request processing unit;

на фиг.3 - функциональная схема блока адаптивной маршрутизации;figure 3 is a functional diagram of an adaptive routing unit;

на фиг.4 - функциональная схема блока управления узлом коммутации;figure 4 is a functional diagram of the control unit of the switching node;

на фиг.5 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на первом этапе - в режиме обучения системы;figure 5 - algorithm of a hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunications system in the first stage - in the training mode of the system;

на фиг.6 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на втором этапе - в режиме гибридной коммутации сообщений;Fig.6 is a flowchart of a hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system in the second stage - in the hybrid message switching mode;

на фиг.7 - алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на третьем этапе - в режиме обеспечения локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации;Fig.7 is a flowchart of a method for hybrid switching of a distributed multi-level telecommunication system in the third stage - in the mode of providing local, decentralized or centralized adaptive routing;

на фиг.8 - функциональная схема блока коммутации;on Fig is a functional diagram of a switching unit;

на фиг.9 - функциональная схема вычислителя порога;figure 9 is a functional diagram of a threshold computer;

на фиг.10 - функциональная схема идентификатора;figure 10 is a functional diagram of the identifier;

на фиг.11 - принципиальная схема коммутатора;figure 11 is a schematic diagram of a switch;

на фиг.12 - функциональная схема генератора искусственного трафика;in Fig.12 is a functional diagram of an artificial traffic generator;

на фиг.13 - геометрическая интерпретация процесса формирования искусственного трафика;on Fig - geometric interpretation of the process of generating artificial traffic;

на фиг.14 - графики зависимости времени задержки и вероятности отказов от объема буфера памяти блока коммутации и коэффициента загрузки устройства;on Fig - graphs of the dependence of the delay time and the probability of failures on the volume of the memory buffer of the switching unit and the load factor of the device;

на фиг.15 - номограммы определения основных показателей и вероятностно-временных характеристик распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;on Fig - nomograms for determining the main indicators and the probability-time characteristics of a distributed multi-level telecommunication system;

на фиг.16 - геометрическая интерпретация способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.on Fig - geometric interpretation of the hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system.

Реализация заявленного способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы объясняется следующим образом.The implementation of the claimed method of hybrid switching of a distributed multi-level telecommunication system is explained as follows.

Способ состоит из трех этапов:The method consists of three stages:

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 $${\rho }_m^n$$

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 $$P_{отк}^{доп}$$

в обслуживании, по полученным результатам вычислений $${\rho }_m^n$$

рассчитывают соответствующие ему критические длины $$L_{кр}^{mn}$$

сообщения, преобразуют их в критические значения уровней порога $$U_{пор}^{mn}$$

переключения режима коммутации, причем массив сформированных значений $$U_{пор}^{mn}$$

запоминают для дальнейшего использования при обработке поступающих от абонентов сообщений заданных параметров в реальном масштабе режиме (on-line).The first step of the method is to train the system in which instead of the load coming from the network subscribers, messages generated by the artificial traffic generator are used. In this case, for presetting the values of L _then , network traffic with different message lengths L and intensity λ of their arrival for N types of communication networks and M types of traffic is generated, according to the data L and λ and the given message service intensity µ, the load factor is calculated $${\rho }_m^n$$

for each m-th type of traffic and n-th type of communication network, where m = 1,2, ..., M; n = 1,2, ..., N satisfying the requirement of fulfilling an acceptable probability of failure $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

in service, according to the results of calculations $${\rho }_m^n$$

critical lengths are calculated $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

messages, convert them to critical threshold levels $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

switching switching mode, and an array of generated values $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

remember for further use in the processing of messages received from subscribers of the set parameters in real-time mode (on-line).

Алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на первом этапе, в режиме обучения системы, приведен на фиг.5. На ней представлены:The algorithm of the method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system in the first stage, in the training mode of the system, is shown in Fig.5. It presents:

«Начало» - включение алгоритма, получение информации о составе, топологической структуре и связности сети из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;“Beginning” - turning on the algorithm, obtaining information about the composition, topological structure and connectivity of the network from a distributed multi-level telecommunication system;

шаг 1 - включение режима обучения системы, задание исходных данных по скорости трафика, величинам задержки, а также значениям r, n, m, µ, V, ν ν_з(t), L_пак, $$P_{отк}^{доп}$$

, $$T_{зад}^{\min }$$

;step 1 - the inclusion of the training mode of the system, the initial data on the traffic speed, delay values, as well as the values of r, n, m, µ, V, ν ν _s (t), L _Pak , $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

, $$T_{s\mathrm{but}d}^{\min }$$

;

шаг 2 - генерация искусственного сетевого трафика с варьируемой длиной сообщений L и изменяющейся интенсивностью поступления $$\tilde{\lambda }$$

(подробно описана при рассмотрении генератора искусственного трафика и на фиг.12 и 13);step 2 - the generation of artificial network traffic with a variable message length L and a varying intensity of receipt $$\tilde{\lambda }$$

(described in detail when considering the artificial traffic generator and in Fig.12 and 13);

шаг 3 - прием сообщения на обслуживание;step 3 - receiving a service message;

шаг 4 - определение интенсивности поступления сообщений (заявок) на обслуживание λ;step 4 - determining the intensity of the receipt of messages (applications) for service λ;

шаг 5 - запись сообщения в общую память;step 5 - writing the message to the shared memory;

шаг 6 - измерение длины сообщения L;step 6 - measurement of the length of the message L;

шаг 7 - преобразование длины сообщения L в уровень напряжения U;step 7 - converting the message length L to the voltage level U;

шаг 8 - вычисление коэффициента загрузки устройства $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

для определенного вида трафика и типа сети;step 8 - calculating the device load factor $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

for a certain type of traffic and network type;

шаг 9 - расчет критической длины сообщения $$L_{кр}=\frac{L_{пак}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{отк}^{доп}}{[1-\rho (1-P_{отк}^{доп})]}$$

;step 9 - calculation of the critical message length $$L_{\mathrm{to}R}=\frac{L_{P\mathrm{but}\mathrm{to}}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}}{[\mathrm{one}-\rho (\mathrm{one}-P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P})]}$$

;

шаг 10 - преобразование рассчитанного значения критической длины сообщения L_кр в значение уровня порогового напряжения U_пор;step 10 - converting the calculated value of the critical message length L _cr in the value of the threshold voltage level U _then ;

шаг 11 - сохранение результатов расчетов, например, запись значений коэффициента загрузки устройства, критической длины сообщения и соответствующей ей уровня порогового напряжения в массив;step 11 - saving the calculation results, for example, recording the values of the device load factor, the critical message length and the corresponding threshold voltage level into the array;

шаг 12 - корректировка порога переключения режима коммутации в зависимости от загрузки устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы L_пор=L_кр[1-ν_з(t)/ν]+β[∂ν_з(t)/∂t] и преобразование L_пор в $$U_{пор}^{кр}$$

;step 12 - adjustment of the switching threshold of the switching mode depending on the load of the device and switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system L _por = L _cr [1-ν _s (t) / ν] + β [∂ν _s (t) / ∂t] and the conversion of L _then in $$U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

;

шаг 13 - идентификация (выбор) режима коммутации сообщений: при $$U>U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации каналов, при $$U<U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации пакетов. Набор статистики в массиве данных о соответствии коэффициента загрузки устройства и текущих значений занятых объемов памяти системы выбранному режиму коммутации;step 13 - identification (selection) of the message switching mode: when $$U>U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- inclusion of channel switching mode, when $$U<U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- enable packet switching mode. A set of statistics in the data array on the correspondence of the device load factor and current values of the occupied system memory volumes to the selected switching mode;

шаг 14 - обеспечение выбранного режима коммутации (отправка сообщения в тракт коммутации каналов или в тракт коммутации пакетов);step 14 - providing the selected switching mode (sending a message to the channel switching path or to the packet switching path);

шаг 15 - разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов и определение текущего значения занятого сформированными пакетами объема буфера памяти устройства;step 15 - splitting the message into packets in the packet switching mode and determining the current value of the device memory buffer occupied by the generated packets;

шаг 16 - определение текущих значений занятых объемов буферов памяти ν_з(t) выходных каналов связи (количество пакетов, находящихся в очереди на отправку в каждый выходной канал связи) и определение весовых коэффициентов выходных каналов по их загрузке;step 16 - determining the current values of the occupied volumes of memory buffers ν _s (t) of the output communication channels (the number of packets in the queue for sending to each output communication channel) and determining the weighting coefficients of the output channels by their loading;

«Окончание» - отключение первого этапа алгоритма, выключение генератора искусственного трафика, подключение абонентов к информационным входам устройства.“Ending” - disabling the first stage of the algorithm, turning off the artificial traffic generator, connecting subscribers to the information inputs of the device.

Поскольку рассматриваемый алгоритм является распределенным, то выполнение данных его шагов происходит во всех блоках предлагаемого устройства, для чего на фиг.5 приведены порты, через которые осуществляется взаимодействие блоков алгоритма (см. также фиг.1-4):Since the algorithm in question is distributed, the execution of these steps occurs in all blocks of the proposed device, for which Fig. 5 shows the ports through which the interaction of the blocks of the algorithm is carried out (see also Figs. 1-4):

П2.3 - порт управляющего входа «Трафик» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.3 - port of the control input "Traffic" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.4 - порт управляющего входа «Длина сообщения» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.4 - port of the control input "Message Length" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.7 - порт управляющего входа «Уровень напряжения» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.7 - port of the control input "Voltage Level" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П2.8 - порт информационного входа «Сообщение» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.8 - port of the information input "Message" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П3.3-порт управляющего входа «Занятый объем памяти В» между блоком адаптивной маршрутизации 3 и блоком управления узлом коммутации 4;P3.3-port of the control input “Busy memory capacity B” between the adaptive routing block 3 and the control unit of the switching node 4;

П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K - порты группы управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» между блоком управления узлом коммутации 4 и распределенной многоуровневой телекоммуникационной системой I по K уровням сетевой иерархии;П4.1 ₁ , П4.1 ₂ , ..., П4.1 _k , ..., П4.1 _K - ports of the group of control inputs and outputs “Network signaling channels” between the control unit of the switching unit 4 and the distributed multilevel telecommunication system I at K levels network hierarchy;

П4.7 - порт управляющего выхода «Коэффициент загрузки» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.7 - port of the control output "load factor" between the control unit of the switching node 4 and the switching unit 5;

П4.8 - порт управляющего выхода «Уровень порога» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.8 - port of the control output "Threshold Level" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.9 - порт группы управляющих входов-выходов «Занятый объем памяти A, B, C» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.9 - port of the group of control inputs and outputs “Busy memory size A, B, C” between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.10 - порт управляющего выхода «Установка нуля» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.10 - port of the control output "Zero" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.11 - порт группы управляющих входов «Режим обучения» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5 (управляющие входы «Скорость трафика», «Величина задержки», «Включение»);A4.11 - the port of the group of control inputs “Training mode” between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5 (control inputs “Traffic speed”, “Delay value”, “Switching on”);

П4.12 - порт управляющего входа «Занятый объем памяти 5» между блоком адаптивной маршрутизации 3 и блоком управления узлом коммутации 4;P4.12 - port of the control input "Busy memory 5" between the adaptive routing block 3 and the control unit of the switching node 4;

П5.7 - порт информационного выхода «Обучение» между блоком коммутации 5 и блоком обработки запросов 2;P5.7 - port of the information output “Training” between the switching unit 5 and the request processing unit 2;

П5.10 - порт информационного выхода «Коммутация каналов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3;P5.10 - port of the information output “Switching channels” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3;

П5.11 - порт информационного выхода «Коммутация пакетов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3.P5.11 - port of the information output “Packet Switching” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3.

Последовательность работы первого этапа алгоритма предлагаемого способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы в режиме обучения системы (в соответствие с фиг.2-4) заключается в следующем.The sequence of operation of the first stage of the algorithm of the proposed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system in the training mode of the system (in accordance with figure 2-4) is as follows.

В исходном состоянии из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы 1 в режиме реального времени по общесетевым каналам сигнализации через порты П4.1₁ П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K от каждого из K доступных узлов коммутации звеньев иерархии системы в блок задания исходных данных (шаг 1) блока управления узлом коммутации поступает информация о состоянии загрузки сетей распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, а также данные с действующими в них таблицами маршрутизации.In the initial state, from a distributed multilevel telecommunication system 1 in real time through network-wide signaling channels through ports P4.1 ₁ P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K from each of the K available switching nodes of the hierarchy links system in the input data block (step 1) of the control unit of the switching node receives information about the load status of the networks of a distributed multilevel telecommunication system, as well as data with routing tables operating in them.

На шаге 1 первого этапа алгоритма через порт П4.11 по управляющему входу «Включение» подается команда на включение генератора искусственного трафика, а также через управляющие входы «Скорость трафика» и «Величина задержки» задаются исходные данные для формирования искусственного трафика в режиме обучения системы. Здесь же используется информация об исходных данных по значениям параметров и характеристикам сети таким как: общее число узлов сети - r, с которыми взаимодействует устройство, а соответственно и количество ветвей, в которые может быть направлено сообщение; типы сетей - n в распределенной многоуровневой телекоммуникационной системе; виды трафика - m (данные, видео, речь…), курсирующего на сетях и требования к нему по вероятностно-временным характеристикам в виде допустимой вероятности отказов $$P_{отк}^{доп}$$

и минимальной временной задержки $$T_{зад}^{\min }$$

к передаваемым сообщениям (пакетам); заданная интенсивность обслуживания поступающих сообщений - µ коммутационными приборами блока коммутации; назначенные априорно весовые коэффициенты ветвей связи, например, в единицах пропускной способности, времени задержки сообщения или вероятности отказа не хуже требуемого; объем памяти буферных устройств - ν (измеряется в количестве пакетов) и его текущие значения занятости от корреспондирующих с устройством узлов коммутации системы, а также текущие значения занятости объема собственного буфера выходных каналов связи; предварительно установленное пороговое значение длины сообщения - L_пор; длины пакетов для различных сетей - L_пак (например, для сетей ATM - 53 байта) и др. исходные данные.At step 1 of the first stage of the algorithm, through the P4.11 port, the “Enable” control input gives a command to turn on the artificial traffic generator, and the input data for generating artificial traffic in the system’s training mode are set through the control inputs “Traffic speed” and “Delay value” . It also uses information about the initial data on parameter values and network characteristics such as: the total number of network nodes is r, with which the device interacts, and accordingly the number of branches to which the message can be sent; types of networks - n in a distributed multilevel telecommunication system; types of traffic - m (data, video, speech ...), running on networks and requirements for it according to probability-time characteristics in the form of an acceptable probability of failures $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

and minimum time delay $$T_{s\mathrm{but}d}^{\min }$$

to transmitted messages (packets); specified service intensity of incoming messages - µ switching devices of the switching unit; assigned a priori weighting coefficients of communication branches, for example, in units of bandwidth, message delay time, or probability of failure not worse than required; the memory capacity of the buffer devices is ν (measured in the number of packets) and its current occupancy values from the system switching nodes corresponding to the device, as well as the current occupancy values of the volume of its own buffer of the output communication channels; a preset threshold value of the message length is L _then ; packet lengths for various networks - L _pack (for example, for ATM networks - 53 bytes) and other source data.

На шаге 2 происходит генерация искусственного сетевого трафика с варьируемой длиной сообщений $$\tilde{L}$$

и изменяющейся интенсивностью поступления $$\tilde{\lambda }$$

. Более подробно действия данного шага описаны далее при рассмотрении режимов работы генератора искусственного трафика и на фиг.12 и 13.In step 2, artificial network traffic with a variable message length is generated $$\tilde{L}$$

and varying intensity of receipt $$\tilde{\lambda }$$

. The actions of this step are described in more detail below when considering the operating modes of the artificial traffic generator and in Figs. 12 and 13.

На шаге 3 через порт П5.7 происходит прием генерируемых на предыдущем шаге сообщений на обслуживание (по принципам работы систем массового обслуживания).At step 3, service messages generated at the previous step are received through port P5.7 (according to the principles of operation of queuing systems).

На шаге 4 происходит определение интенсивности λ поступления сообщений (заявок) на обслуживание и подача данного значения на порт П2.3.At step 4, the intensity λ of the receipt of messages (applications) for servicing and the supply of this value to port A2.3 is determined.

На шаге 5 принятое на обслуживание сообщение записывается в общую память и подается на коммутацию на порт П2.8.At step 5, the message accepted for service is recorded in the shared memory and fed to the switching port P2.8.

На шаге 6 производится измерение длины принятого сообщения L и подача измеренного значения на порт П2.4.At step 6, the length of the received message L is measured and the measured value is supplied to the P2.4 port.

На шаге 7 значение длины сообщения L преобразуется в уровень напряжения U который направляется на порт П2.7.At step 7, the value of the message length L is converted to a voltage level U which is sent to port P2.7.

На шаге 8 по значению интенсивности поступления сообщения на обслуживание λ, полученному через порт П2.3 и значению интенсивности обслуживания сообщений - µ, заданному на этапе проектирования коммутационных приборов устройства и сохраненному на первом шаге алгоритма, осуществляется вычисление коэффициента загрузки устройства ρ по выражению ρ=λ/µ и отправка данного значения на последующий шаг и на порт П4.7.In step 8, by the value of the intensity of the message received for the service λ, received through port A2.3 and the value of the intensity of the message service — µ, set at the design stage of the switching devices of the device and stored in the first step of the algorithm, the device load factor ρ is calculated by the expression ρ = λ / µ and sending this value to the next step and to port A4.7.

На шаге 9 происходит расчет критической длины сообщения L_кр, влияющей на установление порога переключения режимов коммутации. Пример расчета критической длины сообщения подробно приведен в приложении 1. Для проведения данного расчета на шаге 9 используются: сведения о длине сообщения принятого на обслуживание L, поступающие через порт П2.4; сведения о допустимом значении вероятности отказов $$P_{отк}^{доп}$$

для конкретных типов сетей и видов трафика, об установленных (в соответствие с международными стандартами) длинах пакетов L_пак для конкретных типов сетей и видов трафика, сохраненные на первом шаге алгоритма; расчетное значение коэффициента загрузки устройства, полученное на предыдущем шаге.At step 9, the critical message length L _cr is calculated, which affects the establishment of the switching threshold of switching modes. An example of calculating the critical message length is given in detail in Appendix 1. To carry out this calculation, at step 9 the following are used: information about the length of the message received for service L, received through port P2.4; information on the acceptable value of the probability of failures $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

for specific types of networks and types of traffic, about the installed packet lengths (in accordance with international standards) L _Pak for specific types of networks and types of traffic, stored in the first step of the algorithm; The calculated value of the device load factor obtained in the previous step.

На шаге 10 осуществляется преобразование рассчитанного значения критической длины сообщения L_кр в значение уровня порогового напряжения U_пор и отправка данного значения на порт П4.8.At step 10, the calculated value of the critical message length L _cr is converted to the threshold voltage level U _then and this value is sent to port A4.8.

На шаге 11 данные значения уровней порога с порта П4.8, а также соответствующие им значения коэффициентов загрузки устройства ρ, получаемые от порта П4.7 сохраняются (статистически накапливаются) в массиве данных для использования при обучении системы.At step 11, these threshold level values from port P4.8, as well as the corresponding values of device load factors ρ received from port P4.7 are stored (statistically accumulated) in the data array for use in training the system.

На шаге 12 алгоритма происходит корректировка порога переключения режима коммутации с учетом текущей загрузки устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы в соответствие с выражением L_пор=L_кр[1-ν_з(t)/ν]+β[∂ν_з(t)/∂t]. При этом информация о исходном значении объема буфера памяти ν устройства задается в исходных данных на первом шаге алгоритма, а текущие значениях занятых объемов памяти узлов коммутации ν_з(t), сопряженных с устройством по общесетевым каналам сигнализации поступает в расчетный блок алгоритма через порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K - также на первом шаге алгоритма и далее через порт П4.9_A (учет текущей загрузки системы на глобальном уровне иерархии), или через порт П4.9_B и П4.12 (текущее значение объема памяти выходных каналов связи, сопряженных с узлами коммутации регионального уровня иерархии распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы), или от буфера памяти устройства (текущее значение объема буфера памяти устройства на локальном уровне). Причем для корректировки порога переключения режима коммутации в качестве текущего значения занятого объема буферов памяти ν_з(t) (см. выражения (П.1.1) из приложения 1) используется наибольшее значение данного показателя из всех поступивших значений, что обеспечивает учет критического состояния любого из участков маршрута (начального, транзитного или конечного) доставки сообщения (наихудшего в смысле текущего состояния) и своевременный переход от режима коммутации пакетов к режиму коммутации каналов, не приводя систему к блокировке (для обеспечения адаптации устройства к текущему состоянию системы). Полученное значение пороговой длины сообщения L_пор преобразуется в уровень порогового напряжения в соответствие с выражением П.2.1, приведенном в приложении 2.At step 12 of the algorithm, the switching threshold of the switching mode is adjusted taking into account the current load of the device and switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system in accordance with the expression L _por = L _cr [1-ν _s (t) / ν] + β [∂ν _s (t ) / ∂t]. In this case, information about the initial value of the volume of the memory buffer ν of the device is specified in the initial data at the first step of the algorithm, and the current values of the occupied memory volumes of the switching nodes ν _s (t), coupled to the device via network-wide signaling channels, enter the calculation block of the algorithm through ports P4. 1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K - also at the first step of the algorithm and further through port P4.9 _A (taking into account the current system load at the global hierarchy level), or through port P4 .9 _B and A4.12 (the current value of the memory capacity of the output communication channels with switching nodes at the regional level of the hierarchy of a distributed multilevel telecommunication system), or from the device’s memory buffer (the current value of the device’s memory buffer volume at the local level). Moreover, to adjust the switching threshold of the switching mode as the current value of the occupied volume of memory buffers ν _s (t) (see expressions (A.1.1) from Appendix 1), the largest value of this indicator of all received values is used, which ensures that the critical state of any sections of the route (initial, transit or final) message delivery (the worst in the sense of the current state) and timely transition from the packet switching mode to the channel switching mode without causing the system to block (for bespechenii device adapting to the current state of the system). The obtained value of the threshold message length L _{pores is} converted to a threshold voltage level in accordance with the expression A.2.1, given in Appendix 2.

На шаге 13 скорректированный в соответствии с текущим состоянием системы в реальном масштабе времени порог переключения режимов коммутации (подробно рассмотрен при описании второго этапа алгоритма способа - режима коммутации сообщений) сравнивается с поступившим ранее через порт П2.7 значением уровня напряжения U, соответствующим длине поступившего на обслуживание сообщения L. Для согласования поступившего на обслуживание сообщения процессу расчета загрузки устройства, вычислению критической длины сообщения L_кр, поступившего на обслуживание, корректировки порога переключения режима коммутации в реальном масштабе времени и осуществлению выбора режима коммутации соответствующие шаги алгоритма 8, 9, 12, и 13 синхронизируются от шага 1 алгоритма (например, путем подачи команды «Установка нуля» через порт П4.10). По результатам сравнения осуществляется выбор режима коммутации: при $$U>U_{пор}^{кр}$$

- выбирается режим коммутации каналов, при $$U<U_{пор}^{кр}$$

- режим коммутации пакетов. Решение о выбранном режиме коммутации для поступающих сообщений с определенной длиной L при работе с конкретными типами сетей n и видами трафика m, а также с учетом текущего состояния распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на локальном, региональном или глобальном уровнях ее иерархии сохраняется в массиве для набора статистических данных, обучения системы и дальнейшего использования на последующих этапах рассматриваемого способа гибридной коммутации при основных режимах работы устройства.In step 13, the threshold for switching switching modes corrected in accordance with the current state of the system in real time (described in detail in the description of the second stage of the method algorithm — the message switching mode) is compared with the voltage level U received earlier through port P2.7 corresponding to the length of servicing the message L. To coordinate the message received for servicing the process of calculating the device load, calculating the critical length of the message L _cr received for servicing live, adjusting the switching threshold of the switching mode in real time and making the choice of the switching mode, the corresponding steps of algorithm 8, 9, 12, and 13 are synchronized from step 1 of the algorithm (for example, by issuing the “Zero setting” command through port A4.10). Based on the comparison results, the switching mode is selected: when $$U>U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- the mode of switching channels is selected, with $$U<U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- packet switching mode. The decision on the selected switching mode for incoming messages with a certain length L when working with specific types of networks n and types of traffic m, as well as taking into account the current state of a distributed multilevel telecommunication system at a local, regional or global level of its hierarchy, is stored in an array for a set of statistical data , training the system and further use in the subsequent stages of the hybrid switching method under consideration in the main operating modes of the device.

На шаге 14 осуществляется обеспечение выбранного режима коммутации. При этом для обеспечения режима коммутации каналов сообщение через информационный порт «Коммутация каналов» П5.10 поступает в тракт коммутации каналов, а для обеспечения режима коммутации пакетов поступает в тракт коммутации пакетов, где осуществляется разбиение сообщения на пакеты для дальнейшей передачи.At step 14, the selected switching mode is provided. At the same time, to ensure the channel switching mode, the message through the information channel “Channel Switching” P5.10 enters the channel switching channel, and to provide the packet switching mode, it enters the packet switching channel, where the message is divided into packets for further transmission.

На шаге 15 осуществляется разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов и определение текущего значения занятого объема буфера памяти устройства сформированными пакетами с учетом резервирования объема адреса сети назначения (в режиме обучения системы при формировании информационных пакетов адреса сети назначения к пакетам не присоединяются, поскольку сообщения сформированного искусственного сетевого трафика не снабжены адресами сетей назначения, а предназначены лишь для набора статистики и обучения системы). Сформированные и пронумерованные информационные пакеты передаваемого сообщения через порт П5.11 направляются в тракт коммутации пакетов.At step 15, the message is divided into packets in the packet switching mode and the current value of the occupied volume of the device’s memory buffer by the generated packets is determined taking into account the reservation of the destination network address volume (in the training mode of the system, destination network addresses are not connected to the packets when generating information packets, since the messages of the generated artificial network traffic is not provided with destination network addresses, but is intended only for statistics collection and system training). The generated and numbered information packets of the transmitted message through the P5.11 port are sent to the packet switching path.

На шаге 16 осуществляется определение текущих значений занятых объемов буферов памяти ν_з(t) выходных каналов связи. Данное значение необходимо для корректировки порога переключения режима коммутации (см. шаг 12) и для определения весовых коэффициентов выходных каналов по их загрузке пакетами, находящимися в очереди на отправку.At step 16, the current values of the occupied volumes of the memory buffers ν _s (t) of the output communication channels are determined. This value is necessary to adjust the switching threshold of the switching mode (see step 12) and to determine the weighting coefficients of the output channels by loading them with packets in the queue for sending.

На шаге «Окончание» осуществляется отключение первого этапа алгоритма, выключение генератора искусственного трафика и, подключение абонентов к информационным входам устройства через порты П2.1₁, П2.1₂, …, П2.1_w, …, П2.1_W.At the “End” step, the first stage of the algorithm is turned off, the artificial traffic generator is turned off, and subscribers are connected to the information inputs of the device through the ports П2.1 ₁ , П2.1 ₂ , ..., П2.1 _w , ..., П2.1 _W.

Вторым этапом способа является выбор режима коммутации при обработке сообщений. При этом в фазе установления соединения с вызывающим абонентом принимают 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 - вид поступающего трафика, измеряют длину поступивших на обслуживание сообщений L^mn, преобразуют измеренную длину L^mn в значение уровня напряжения U^mn, сравнивают его с соответствующим ему предварительно вычисленным и сохраненным на этапе обучения пороговым значением $$U_{пор}^{mn}$$

, при $$U^{mn}>U_{пор}^{mn}$$

выбирают режим «коммутации каналов» и устанавливают физическое соединение для передачи сообщения получателю, в противном случае, при $$U^{mn}<U_{пор}^{mn}$$

, сообщение L^mn разбивают на пакеты, каждый из которых снабжают адресной частью в их заголовках, выбирают режим «коммутации пакетов» и передают получателю по виртуальному соединению в режиме дейтограмм. Процедура формирования информационных пакетов из сообщения подробно описана, например, в [1].The second step of the method is the selection of the switching mode when processing messages. At the same time, in the phase of establishing a connection with the calling subscriber, they receive service messages, remember them, determine the address of the destination network and network type n by the network mask of the address part of the messages, and the type of incoming traffic by the intensity of message arrival λ, measure the length of messages L ^mn , convert the measured length L ^mn to the value of the voltage level U ^mn , compare it with the corresponding threshold value previously calculated and stored at the training stage $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

at $$U^{mn}>U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

choose the mode of "switching channels" and establish a physical connection to send a message to the recipient, otherwise, when $$U^{mn}<U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

, the message L ^{mn is} divided into packets, each of which is supplied with an address part in their headers, the mode of “packet switching” is selected and transmitted to the recipient via a virtual connection in the mode of datagrams. The procedure for generating information packets from a message is described in detail, for example, in [1].

Алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на втором этапе, при выборе режима коммутации обрабатываемых сообщений представлен на фиг.6. На ней представлены:The algorithm of the hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system in the second stage, when choosing the switching mode of the processed messages is presented in Fig.6. It presents:

«Начало» - включение алгоритма, получение информации о составе, топологической структуре и связности сети из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;“Beginning” - turning on the algorithm, obtaining information about the composition, topological structure and connectivity of the network from a distributed multi-level telecommunication system;

шаг 1 - задание исходных данных по скорости трафика, величинам задержки, а также значениям r, n, m, µ, V, ν, ν_з(t), L_пак, $$P_{отк}^{доп}$$

,

;step 1 - setting the source data for traffic speed, delay values, as well as the values of r, n, m, µ, V, ν, ν _s (t), L _Pak , $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

,

;

шаг 2 - прием сообщений от абонентов на обслуживание, определение приоритетов в обслуживании;step 2 - receiving messages from subscribers for service, determining priorities in service;

шаг 3 - определение интенсивности поступления сообщений (заявок) на обслуживание λ;step 3 - determining the intensity of the receipt of messages (applications) for service λ;

шаг 4 - запись сообщения в общую память. Считывание адреса сети-назначения;step 4 - write the message to the shared memory. Read destination network address;

шаг 5 - измерение длины сообщения L;step 5 - measurement of the message length L;

шаг 6 - преобразование длины сообщения L в уровень напряжения U;step 6 - converting the message length L to the voltage level U;

шаг 7 - вычисление коэффициента загрузки устройства $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

для определенного вида трафика m и типа сети n;step 7 - calculating the device load factor $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

for a certain type of traffic m and network type n;

шаг 8 - расчет критической длины сообщения $$L_{кр}=\frac{L_{пак}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{отк}^{доп}}{[1-\rho (1-P_{отк}^{доп})]}$$

;step 8 - calculation of the critical message length $$L_{\mathrm{to}R}=\frac{L_{P\mathrm{but}\mathrm{to}}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}}{[\mathrm{one}-\rho (\mathrm{one}-P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P})]}$$

;

шаг 9 - преобразование рассчитанного значения критической длины сообщения L_кр в значение уровня порогового напряжения U_пор;step 9 - converting the calculated value of the critical message length L _cr in the value of the threshold voltage level U _then ;

шаг 10 - определение класса сети-адресата: A, B, C;step 10 - determining the class of the destination network: A, B, C;

шаг 11 - сохранение результатов расчетов, например, запись значений коэффициента загрузки устройства, критической длины сообщения и соответствующей ей уровня порогового напряжения в массив;step 11 - saving the calculation results, for example, recording the values of the device load factor, the critical message length and the corresponding threshold voltage level into the array;

шаг 12 - корректировка порога переключения режима коммутации в зависимости от загрузки устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы L_пор=L_кр[1-ν_з(t)/ν]+β[∂ν_з(t)/∂t] и преобразование L_пор в $$U_{пор}^{кр}$$

;step 12 - adjustment of the switching threshold of the switching mode depending on the load of the device and switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system L _por = L _cr [1-ν _s (t) / ν] + β [∂ν _s (t) / ∂t] and the conversion of L _then in $$U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

;

шаг 13 - идентификация (выбор) режима коммутации сообщений: при $$U>U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации каналов, при $$U<U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации пакетов. Набор статистики в массиве данных о соответствии коэффициента загрузки устройства и текущих значений занятых объемов памяти системы выбранному режиму коммутации;step 13 - identification (selection) of the message switching mode: when $$U>U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- inclusion of channel switching mode, when $$U<U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- enable packet switching mode. A set of statistics in the data array on the correspondence of the device load factor and current values of the occupied system memory volumes to the selected switching mode;

шаг 14 - обеспечение выбранного режима коммутации (отправка сообщения в тракт коммутации каналов или в тракт коммутации пакетов);step 14 - providing the selected switching mode (sending a message to the channel switching path or to the packet switching path);

шаг 15 - разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов, Снабжение пакетов адресной частью. Определение текущего значения занятого объема буфера памяти устройства сформированными пакетами;step 15 - splitting the message into packets in the packet switching mode, Supply of packets with the address part. Determination of the current value of the occupied volume of the device memory buffer by the generated packets;

шаг 16 - определение текущих значений занятых объемов буферов памяти ν_з(t) выходных каналов связи (количество пакетов, находящихся в очереди на отправку в каждый выходной канал связи) и определение весовых коэффициентов выходных каналов по их загрузке;step 16 - determining the current values of the occupied volumes of memory buffers ν _s (t) of the output communication channels (the number of packets in the queue for sending to each output communication channel) and determining the weighting coefficients of the output channels by their loading;

«Окончание» - передача сообщения в каналы связи в режиме коммутации каналов или коммутации пакетов."End" - the transmission of a message to communication channels in the mode of switching channels or packet switching.

Поскольку рассматриваемый алгоритм является распределенным, то выполнение данных его шагов происходит во всех блоках предлагаемого устройства, для чего на фиг.6 приведены порты, через которые осуществляется взаимодействие блоков алгоритма (см. также фиг.1-4):Since the considered algorithm is distributed, the execution of these steps occurs in all blocks of the proposed device, for which Fig. 6 shows the ports through which the interaction of the blocks of the algorithm is carried out (see also Figs. 1-4):

П2.1₁, П.2.1₂, …, П2.1_w, …, П2.1_W - порты группы информационных входов «Абоненты»;П2.1 ₁ , П.2.1 ₂ , ..., П2.1 _w , ..., П2.1 _W - ports of the group of information inputs of "Subscribers";

П2.3 - порт управляющего входа «Трафик» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.3 - port of the control input "Traffic" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.4 - порт управляющего входа «Длина сообщения» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.4 - port of the control input "Message Length" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.5 - порт управляющего входа «Адрес» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.5 - port of the control input "Address" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.7 - порт управляющего входа «Уровень напряжения» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.7 - port of the control input "Voltage Level" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П2.8 - порт информационного входа «Сообщение» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.8 - port of the information input "Message" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K - порты группы управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» между блоком управления узлом коммутации 4, блоком адаптивной маршрутизации 3 и распределенной многоуровневой телекоммуникационной системой 1 по K уровням сетевой иерархии;П4.1 ₁ , П4.1 ₂ , ..., П4.1 _k , ..., П4.1 _K - ports of the group of control input-output "Network signaling channels" between the control unit of the switching unit 4, the adaptive routing unit 3 and the distributed multilevel telecommunication system 1 on K levels of the network hierarchy;

П4.2 - порт управляющего выхода «Приоритет» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком обработки запросов 2;P4.2 - port of the control output "Priority" between the control unit of the switching unit 4 and the request processing unit 2;

П4.6А, П4.6B, П4.6С - порты группы управляющих выходов «Сеть адресата» по основным типам (классам) сетей (А, В, С) между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;П4.6А, П4.6B, П4.6С - ports of the group of control outputs “Destination network” by main types (classes) of networks (A, B, C) between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.7 - порт управляющего выхода «Коэффициент загрузки» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.7 - port of the control output "load factor" between the control unit of the switching node 4 and the switching unit 5;

П4.8 - порт управляющего выхода «Уровень порога» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.8 - port of the control output "Threshold Level" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.9 - порт группы управляющих входов-выходов «Занятый объем памяти А, В, С» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.9 - port of the group of control inputs and outputs “Busy memory size A, B, C” between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.10 - порт управляющего выхода «Установка нуля» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.10 - port of the control output "Zero" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.12 - порт управляющего входа «Занятый объем памяти В» между блоком адаптивной маршрутизации 3 и блоком управления узлом коммутации 4;P4.12 - port of the control input “Busy memory capacity B” between the adaptive routing block 3 and the control unit of the switching unit 4;

П5.10 - порт информационного выхода «Коммутация каналов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3;P5.10 - port of the information output “Switching channels” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3;

П5.11 - порт информационного выхода «Коммутация пакетов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3.P5.11 - port of the information output “Packet Switching” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3.

Последовательность работы второго этапа алгоритма предлагаемого способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы при выборе режима коммутации сообщений (в соответствие с фиг.2-4) заключается в следующем.The sequence of operation of the second stage of the algorithm of the proposed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system when choosing a message switching mode (in accordance with figure 2-4) is as follows.

На шаге «Начало» в исходном состоянии из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы 1 в режиме реального времени по общесетевым каналам сигнализации через порты П4.1, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K - от каждого из K доступных узлов коммутации звеньев иерархии системы в блок задания исходных данных (шаг 1) блока управления узлом коммутации поступает информация о состоянии загрузки сетей распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, а также данные с действующими в них таблицами маршрутизации.In the “Start” step, in the initial state, from a distributed multilevel telecommunication system 1 in real time via network-wide signaling channels via ports P4.1, P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K - from each of K available switching nodes of the hierarchy of the system, the input data block (step 1) of the control unit of the switching node receives information about the load status of the networks of a distributed multilevel telecommunication system, as well as data with routing tables that operate in them.

На шаге 1 второго этапа алгоритма информация, поступившая на предшествующем шаге через порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K обрабатывается для установления исходных данных по значениям параметров и характеристикам сети таким как: общее число узлов сети - r, с которыми взаимодействует устройство, а соответственно и количество ветвей, в которые может быть направлено сообщение; типы сетей - n в распределенной многоуровневой телекоммуникационной системе; виды трафика - m (данные, видео, речь…), курсирующего на сетях и требования к нему по вероятностно-временным характеристикам в виде допустимой вероятности отказов $$P_{отк}^{доп}$$

и минимальной временной задержки $$T_{зад}^{\min }$$

к передаваемым сообщениям (пакетам); заданная интенсивность обслуживания поступающих сообщений - µ коммутационными приборами блока коммутации; назначенные априорно весовые коэффициенты ветвей связи, например, в единицах пропускной способности, времени задержки сообщения или вероятности отказа не хуже требуемого; объем памяти буферных устройств - ν (измеряется в количестве пакетов) и его текущие значения занятости от корреспондирующих с устройством узлов коммутации системы, а также текущие значения занятости объема собственного буфера выходных каналов связи; предварительно установленное пороговое значение длины сообщения - L_пор; длины пакетов для различных сетей - L_пак (например, для сетей ATM - 53 байта) и др. исходные данные. Сформированные исходные данные используются в дальнейшем при вычислении коэффициента загрузки устройства (шаг 7 алгоритма, см фиг.6), расчете критической длины сообщения (шаг 8), корректировке порога переключения режима коммутации (шаг 12) и идентификации режима коммутации (шаг 13). Здесь же через порт П4.2 по управляющему выходу «Приоритет» включается этап выбора режима коммутации и информация об установленных приоритетах обслуживаемых абонентов и сообщений подается в блок обработки запросов (для реализации шага 2).At step 1 of the second stage of the algorithm, the information received at the previous step through the ports P4.1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _{K is} processed to establish initial data on the values of the parameters and network characteristics such as : the total number of network nodes is r with which the device interacts, and accordingly the number of branches into which the message can be sent; types of networks - n in a distributed multilevel telecommunication system; types of traffic - m (data, video, speech ...), running on networks and requirements for it according to probability-time characteristics in the form of an acceptable probability of failures $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

and minimum time delay $$T_{s\mathrm{but}d}^{\min }$$

to transmitted messages (packets); specified service intensity of incoming messages - µ switching devices of the switching unit; assigned a priori weighting coefficients of communication branches, for example, in units of bandwidth, message delay time, or probability of failure not worse than required; the memory capacity of the buffer devices is ν (measured in the number of packets) and its current occupancy values from the system switching nodes corresponding to the device, as well as the current occupancy values of the volume of its own buffer of the output communication channels; a preset threshold value of the message length is L _then ; packet lengths for various networks - L _pack (for example, for ATM networks - 53 bytes) and other source data. The generated initial data is used in the future when calculating the device load factor (step 7 of the algorithm, see FIG. 6), calculating the critical message length (step 8), adjusting the switching threshold of the switching mode (step 12), and identifying the switching mode (step 13). Here, through the P4.2 port for the “Priority” control output, the stage of selecting the switching mode is turned on and information on the established priorities of the subscribers and messages served is sent to the request processing unit (for implementing step 2).

На шаге 2 по команде через порт П4.2 о включении второго этапа алгоритма предлагаемого способа открываются входные порты абонентов П2.1₁, П2.1₂, …, П2.1_w, …, П2.1_W и с группы информационных входов «Абоненты» сообщения поступают на вход устройства, где ранжируются по приоритетам для последующего обслуживания.At step 2, upon the command through port A2.2 to enable the second stage of the algorithm of the proposed method, the input ports of subscribers are activated: P2.1 ₁ , P2.1 ₂ , ..., P2.1 _w , ..., P2.1 _W and from the group of information inputs “ Subscribers ”messages are received at the input of the device, where they are ranked by priority for subsequent maintenance.

На шаге 3 происходит определение интенсивности λ поступления на обслуживание отранжированных на предыдущем этапе сообщений (заявок) и подача данного значения на порт П2.3.At step 3, the intensity λ of the receipt for service of messages (applications) arranged at the previous stage is determined and this value is submitted to port A2.3.

На шаге 4 принятое на обслуживание сообщение записывается в общую память и подается на коммутацию на порт П2.8. Параллельно с этим происходит считывание информации об адресе сети-назначения обслуживаемого сообщения (IP-адреса) и подача ее на порт П2.5.At step 4, the message received for service is recorded in the shared memory and fed to the switching port P2.8. In parallel with this, the information about the destination network address of the served message (IP address) is read and fed to port P2.5.

На шаге 5 производится измерение длины принятого сообщения L и подача измеренного значения на порт П2.4.At step 5, the length of the received message L is measured and the measured value is supplied to the P2.4 port.

На шаге 6 значение длины сообщения L преобразуется в уровень напряжения U который направляется на порт П2.7.At step 6, the value of the message length L is converted to a voltage level U which is sent to port P2.7.

На шаге 7 по значению интенсивности поступления сообщения на обслуживание X, полученному через порт П2.3 и значению интенсивности обслуживания сообщений - µ, заданному на этапе проектирования коммутационных приборов устройства и сохраненному на первом шаге алгоритма, осуществляется вычисление коэффициента загрузки устройства ρ по выражению ρ=λ/µ и отправка данного значения на последующий шаг и на порт П4.7.In step 7, by the value of the intensity of the message received for the service X received through port A2.3 and the value of the intensity of the message service — µ, set at the design stage of the device’s switching devices and stored in the first step of the algorithm, the device load factor ρ is calculated by the expression λ / µ and sending this value to the next step and to port A4.7.

На шаге 8 происходит расчет критической длины сообщения L_кр, влияющей на установление порога переключения режимов коммутации. Пример расчета критической длины сообщения подробно приведен в приложении 1. Для проведения данного расчета на шаге 8 используются: сведения о длине сообщения принятого на обслуживание L, поступающие через порт П2.4; сведения о допустимом значении вероятности отказов $$P_{отк}^{доп}$$

для конкретных типов сетей и видов трафика, об установленных (в соответствие с международными стандартами) длинах пакетов L_пак для конкретных типов сетей и видов трафика, сохраненные на первом шаге алгоритма; расчетное значение коэффициента загрузки устройства, полученное на предыдущем шаге.At step 8, the critical message length L _cr is calculated, which affects the setting of the switching threshold of switching modes. An example of calculating the critical message length is given in detail in Appendix 1. To carry out this calculation, in step 8 we use: information about the length of the message received for service L, received through port P2.4; information on the acceptable value of the probability of failures $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

for specific types of networks and types of traffic, about the installed packet lengths (in accordance with international standards) L _Pak for specific types of networks and types of traffic, stored in the first step of the algorithm; The calculated value of the device load factor obtained in the previous step.

На шаге 9 осуществляется преобразование рассчитанного значения критической длины сообщения L_кр в значение уровня порогового напряжения U_пор и отправка данного значения на порт П4.8.At step 9, the calculated value of the critical message length L _cr is converted to the threshold voltage level U _then and this value is sent to port A4.8.

На шаге 10 поступивший через порт П2.5 IP-адрес сети-назначения классифицируется по основным типам (классам) сетей (А, В, С): адреса сетей класса А - глобальных сетей (маска подсети 255.0.0.0), класса В - региональных сетей (маска подсети 255.255.0.0), класса С - локальных сетей (маска подсети 255.255.255.0). Информация о принадлежности сообщения тому или иному классу сети поступает на порты П4.6A, П4.6B или П4.6С группы управляющих выходов «Сеть адресата».In step 10, the destination IP address received through port P2.5 is classified by the main types (classes) of networks (A, B, C): addresses of Class A networks - global networks (subnet mask 255.0.0.0), class B - regional networks (subnet mask 255.255.0.0), class C - local networks (subnet mask 255.255.255.0). Information about whether a message belongs to one or another class of the network is sent to ports P4.6A, P4.6B or P4.6C of the group of control outputs “Destination Network”.

На шаге 11 значения уровней порога U_пор из порта П4.8, а также соответствующие им значения коэффициентов загрузки устройства ρ, получаемые от порта П4.7 сохраняются (статистически накапливаются), например, записываются в массив памяти для использования при обучении системы.At step 11, the values of the threshold level U _pores from port P4.8, as well as the corresponding values of the device load factors ρ received from port P4.7 are stored (statistically accumulated), for example, are recorded in a memory array for use in training the system.

На шаге 12 алгоритма происходит корректировка порога переключения режима коммутации с учетом текущей загрузки устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы в соответствие с выражением L_пор=L_кр[1-ν_з(t)/ν]+β[∂ν_з(t)/∂t]. При этом информация о исходном значении объема буфера памяти ν устройства задается в исходных данных на первом шаге алгоритма, а текущие значениях занятых объемов памяти узлов коммутации ν_з(t), сопряженных с устройством по общесетевым каналам сигнализации поступает в расчетный блок алгоритма через порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K также на первом шаге алгоритма и далее через порт П4.9_А (учет текущей загрузки системы на глобальном уровне иерархии), или через порт П4.9_В и П4.12 (текущее значение объема памяти выходных каналов связи, сопряженных с узлами коммутации регионального уровня иерархии распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы), или от буфера памяти устройства (текущее значение объема буфера памяти устройства на локальном уровне). Причем, для сообщений, адрес сети-назначения которых принадлежит к классу А (глобальные сети) при корректировке порога переключения режима коммутации в качестве текущего значения занятого объема буферов памяти ν_з(t) (см. выражения (П.1.1) из приложения 1) используется наибольшее значение данного показателя из всех поступивших значений, что обеспечивает учет критического состояния любого из участков маршрута (начального, транзитного или конечного) доставки сообщения (наихудшего в смысле текущего состояния). Для сообщений, адрес сети-назначения которых принадлежит к классу В (региональные сети) при корректировке порога переключения режима коммутации в качестве текущего значения занятого объема буферов памяти ν_з(t) (см. выражения (П.1.1) из приложения 1) используется наибольшее значение данного показателя из поступивших значений от устройств локального и регионального уровня иерархии сети, что обеспечивает учет критического состояния начального или конечного участка доставки сообщения (наихудшего в смысле текущего состояния). Для рассылки сообщений внутри локальной сети (сеть-адресата класса С) в качестве текущего значения занятого объема буферов памяти ν_з(t) используются данные о загрузке собственного буфера устройства. Это необходимо для обеспечения своевременного перехода от режима коммутации пакетов к режиму коммутации каналов, не приводя систему к блокировке (для обеспечения адаптации устройства к текущему состоянию системы). Полученное значение пороговой длины сообщения L_пор преобразуется в уровень U_пор порогового напряжения в соответствие с выражением П.2.1, приведенном в приложении 2.At step 12 of the algorithm, the switching threshold of the switching mode is adjusted taking into account the current load of the device and switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system in accordance with the expression L _por = L _cr [1-ν _s (t) / ν] + β [∂ν _s (t ) / ∂t]. In this case, information about the initial value of the volume of the memory buffer ν of the device is specified in the initial data at the first step of the algorithm, and the current values of the occupied memory volumes of the switching nodes ν _s (t), coupled to the device via network-wide signaling channels, enter the calculation block of the algorithm through ports P4. 1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K also at the first step of the algorithm and further through port P4.9 _A (taking into account the current system load at the global hierarchy level), or through port P4. 9 _V and P4.12 (the current value of the memory capacity of the output communication channels with switching nodes at the regional level of the hierarchy of a distributed multilevel telecommunication system), or from the device’s memory buffer (the current value of the device’s memory buffer volume at the local level). Moreover, for messages whose destination network address belongs to class A (global networks) when adjusting the switching threshold of the switching mode as the current value of the occupied volume of memory buffers ν _s (t) (see expressions (A.1.1) from Appendix 1) the highest value of this indicator of all received values is used, which ensures that the critical state of any of the route sections (initial, transit or final) of message delivery (worst in the sense of the current state) is taken into account. For messages whose destination network address belongs to class B (regional networks), when adjusting the switching threshold of the switching mode as the current value of the occupied volume of memory buffers ν _s (t) (see expressions (A.1.1) from Appendix 1), the largest the value of this indicator from the received values from the devices of the local and regional level of the network hierarchy, which ensures that the critical state of the initial or final section of message delivery (the worst in the sense of the current state) is taken into account. To send messages within the local network (class C destination network), the data on loading the device’s own buffer is used as the current value of the occupied volume of memory buffers ν _s (t). This is necessary to ensure a timely transition from the packet switching mode to the channel switching mode, without causing the system to lock (to ensure adaptation of the device to the current state of the system). The obtained value of the threshold length of the message L _{pores is} converted to the threshold level U of _the threshold voltage in accordance with the expression A.2.1, given in Appendix 2.

На шаге 13 скорректированный в соответствии с текущим состоянием системы в реальном масштабе времени порог переключения режимов коммутации сравнивается с поступившим ранее через порт П2.7 значением уровня напряжения U, соответствующим длине поступившего на обслуживание сообщения L. Для согласования поступившего на обслуживание сообщения процессу расчета загрузки устройства, вычислению критической длины сообщения L_кр, поступившего на обслуживание, корректировки порога переключения режима коммутации, классификации сети-назначения обслуживаемого сообщения и осуществлению выбора режима коммутации в реальном масштабе времени соответствующие шаги алгоритма 7, 8, 12, и 13 синхронизируются от шага 1 алгоритма (для шага 13, например, путем подачи команды «Установка нуля» через порт П4.10). По результатам сравнения осуществляется выбор режима коммутации: при $$U>U_{пор}^{кр}$$

- выбирается режим коммутации каналов, при $$U<U_{пор}^{кр}$$

- режим коммутации пакетов. Решение о выбранном режиме коммутации для поступающих сообщений с определенной длиной L при работе с конкретными типами сетей n и видами трафика m, а также с учетом текущего состояния распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на локальном, региональном или глобальном уровнях ее иерархии сохраняется в массиве (шаг 11) для набора статистических данных, обучения системы и дальнейшего использования на последующих этапах рассматриваемого способа гибридной коммутации при основных режимах работы устройства.In step 13, the threshold for switching switching modes, adjusted in accordance with the current state of the system in real time, is compared with the voltage level U, previously received through port P2.7, corresponding to the length of message L received for maintenance. To coordinate the message received for maintenance, the process of calculating the device load , calculating the critical message length L _cr received for service, adjusting the switching threshold of the switching mode, classifying the destination network obs the message and the choice of the switching mode in real time, the corresponding steps of the algorithm 7, 8, 12, and 13 are synchronized from step 1 of the algorithm (for step 13, for example, by issuing the "Zero" command through port A4.10). Based on the comparison results, the switching mode is selected: when $$U>U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- the mode of switching channels is selected, with $$U<U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- packet switching mode. The decision on the selected switching mode for incoming messages with a certain length L when working with specific types of networks n and types of traffic m, as well as taking into account the current state of the distributed multilevel telecommunication system at the local, regional or global levels of its hierarchy, is stored in the array (step 11) for the collection of statistical data, training the system and further use in the subsequent stages of the hybrid switching method under consideration with the main operating modes of the device.

На шаге 14 осуществляется обеспечение выбранного режима коммутации. При этом для обеспечения режима коммутации каналов сообщение, поступающее через информационный порт П2.8 коммутируется на информационный порт «Коммутация каналов» П5.10 и поступает в тракт коммутации каналов, а для обеспечения режима коммутации пакетов поступает в тракт коммутации пакетов.At step 14, the selected switching mode is provided. At the same time, to ensure the channel switching mode, a message arriving through the information port P2.8 is switched to the information channel “Channel Switching” P5.10 and enters the channel switching path, and to provide the packet switching mode it enters the packet switching path.

На шаге 15 осуществляется разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов, снабжение каждого пакета адресной частью и определение текущего значения занятого сформированными пакетами объема буфера памяти устройства. Сформированные и пронумерованные информационные пакеты передаваемого сообщения через порт П5.11 направляются в тракт коммутации пакетов.At step 15, the message is divided into packets in the packet switching mode, supplies each packet with an address part, and determines the current value of the device memory buffer volume occupied by the generated packets. The generated and numbered information packets of the transmitted message through the P5.11 port are sent to the packet switching path.

На шаге 16 осуществляется определение текущих значений занятых объемов буферов памяти ν_з(t) выходных каналов связи. Данное значение необходимо для корректировки порога переключения режима коммутации (см. шаг 12) и для передачи по общесетевым каналам сигнализации в взаимодействующие узлы коммутации распределенной телекоммуникационной системы, а также для определения весовых коэффициентов выходных каналов по их загрузке пакетами, находящимися в очереди на отправку.At step 16, the current values of the occupied volumes of the memory buffers ν _s (t) of the output communication channels are determined. This value is necessary for adjusting the switching threshold of the switching mode (see step 12) and for transmitting over network-wide signaling channels to the interacting switching nodes of a distributed telecommunication system, as well as for determining the weighting coefficients of output channels when they are loaded by packets in the queue for sending.

На шаге «Окончание» осуществляется рассылка обрабатываемых сообщений в адреса получателей через подключенные к устройству каналы связи в режиме коммутации каналов либо коммутации пакетов.At the “End” step, the processed messages are sent to the addresses of the recipients through the communication channels connected to the device in the mode of channel switching or packet switching.

Третьим этапом способа является обеспечение локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации. При этом для установления физического соединения и дейтограммного режима, путем опроса соседних, региональных и центрального узлов коммутации определяют состав, топологическую структуру и связность распределенной телекоммуникационной системы, в результате чего назначают исходную таблицу маршрутизации доставки сообщений к ее узлам, проверяют текущую доступность каналов связи, при этом измеряют занятый объем буферов памяти на входе в каждый канал и 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.The third step of the method is to provide local, decentralized or centralized adaptive routing. Moreover, to establish a physical connection and datagram mode, by polling neighboring, regional and central switching nodes, the composition, topological structure and connectivity of a distributed telecommunication system are determined, as a result of which the initial routing table of message delivery to its nodes is assigned, the current availability of communication channels is checked, when This measures the occupied volume of memory buffers at the entrance to each channel and forms a local adaptive route, for which they use the information from the original table The routing paths, which determines all available directions of packet transmission, correct it based on the data on the availability of output communication channels and the length of the queues of packets waiting to be transmitted to communication channels, form a decentralized adaptive route, for which they accept network-wide signaling channels from neighboring switching nodes of the route table to all destination nodes, indicating routes with minimum packet delay time and packet queue lengths at these nodes, based on which the original table is adjusted routing according to the data from the obtained route tables and information on the availability of output communication channels, as well as on the lengths of packet queues waiting to be transmitted to communication channels, form a centralized adaptive route, for which the current weighting coefficients of the branches available to the message recipient with the communication channels included in them are calculated , compare the obtained values of the weighting coefficients for all available branches, rank them in descending order, select routes with the maximum values of the weighting factors lying on either branches, request information on the route for delivering packets to the destination network from a distributed multilevel telecommunication system and, based on the received information, data on the availability of output communication channels and the values of branch weights, adjust the initial routing table, with which the address part of the transmitted message is compared, select a transmission route messages, while to ensure a physical connection using a route with a maximum value of the weight coefficient, and to ensure Nia deytogrammnogo packet distribution mode prescribed routes, involving branch with weighting coefficients constructed ranked series, rerouting remember.

Алгоритм способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы на этапе обеспечения локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации представлен на фиг.7. На ней представлены:The algorithm of the hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system at the stage of providing local, decentralized or centralized adaptive routing is shown in Fig.7. It presents:

«Начало» - включение алгоритма, получение информации о составе, топологической структуре и связности сети из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы;“Beginning” - turning on the algorithm, obtaining information about the composition, topological structure and connectivity of the network from a distributed multi-level telecommunication system;

шаг 1 - задание исходных данных по скорости трафика, величинам задержки, а также значениям r, n, m, µ, V, ν, ν_з(t), L_пак, $$P_{отк}^{доп}$$

, $$T_{зад}^{\min }$$

;step 1 - setting the source data for traffic speed, delay values, as well as the values of r, n, m, µ, V, ν, ν _s (t), L _Pak , $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

, $$T_{s\mathrm{but}d}^{\min }$$

;

шаг 2 - прием сообщений от абонентов на обслуживание, определение приоритетов в обслуживании;step 2 - receiving messages from subscribers for service, determining priorities in service;

шаг 3 - определение интенсивности поступления сообщений (заявок) на обслуживание λ;step 3 - determining the intensity of the receipt of messages (applications) for service λ;

шаг 4 - запись сообщения в общую память. Считывание адреса сети-назначения;step 4 - write the message to the shared memory. Read destination network address;

шаг 5 - измерение длины сообщения L;step 5 - measurement of the message length L;

шаг 6 - преобразование длины сообщения L в уровень напряжения U;step 6 - converting the message length L to the voltage level U;

шаг 7 - вычисление коэффициента загрузки устройства $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

для определенного вида трафика m и типа сети n;step 7 - calculating the device load factor $${\rho }_m^n=\lambda /\mu$$

for a certain type of traffic m and network type n;

шаг 8 - расчет критической длины сообщения $$L_{кр}=\frac{L_{пак}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{отк}^{доп}}{[1-\rho (1-P_{отк}^{доп})]}$$

;step 8 - calculation of the critical message length $$L_{\mathrm{to}R}=\frac{L_{P\mathrm{but}\mathrm{to}}}{\ln \rho }\cdot \ln \frac{P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}}{[\mathrm{one}-\rho (\mathrm{one}-P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P})]}$$

;

шаг 9 - преобразование рассчитанного значения критической длины сообщения L_кр в значение уровня порогового напряжения U_пор;step 9 - converting the calculated value of the critical message length L _cr in the value of the threshold voltage level U _then ;

шаг 10 - определение класса сети-адресата: А, В, С;step 10 - determining the class of the destination network: A, B, C;

шаг 11 - сохранение результатов расчетов, например, запись значений коэффициента загрузки устройства, критической длины сообщения и соответствующей ей уровня порогового напряжения в массив;step 11 - saving the calculation results, for example, recording the values of the device load factor, the critical message length and the corresponding threshold voltage level into the array;

шаг 12 - корректировка порога переключения режима коммутации в зависимости от загрузки устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы L_пор=L_кр[1-ν_з(t)/ν]+β[∂ν_з(t)/∂t] и преобразование L_пор в $$U_{пор}^{кр}$$

;step 12 - adjustment of the switching threshold of the switching mode depending on the load of the device and switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system L _por = L _cr [1-ν _s (t) / ν] + β [∂ν _s (t) / ∂t] and the conversion of L _then in $$U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

;

шаг 13 - идентификация (выбор) режима коммутации сообщений: при $$U>U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации каналов, при $$U<U_{пор}^{кр}$$

- включение режима коммутации пакетов. Набор статистики в массиве данных о соответствии коэффициента загрузки устройства и текущих значений занятых объемов памяти системы выбранному режиму коммутации;step 13 - identification (selection) of the message switching mode: when $$U>U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- inclusion of channel switching mode, when $$U<U_{P\mathrm{about}R}^{\mathrm{to}R}$$

- enable packet switching mode. A set of statistics in the data array on the correspondence of the device load factor and current values of the occupied system memory volumes to the selected switching mode;

шаг 14 - обеспечение выбранного режима коммутации (отправка сообщения в тракт коммутации каналов или в тракт коммутации пакетов);step 14 - providing the selected switching mode (sending a message to the channel switching path or to the packet switching path);

шаг 15 - разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов. Снабжение пакетов адресной частью. Определение текущего значения занятого сформированными пакетами объема буфера памяти устройства;step 15 - splitting the message into packets in the packet switching mode. Supply of packets with the address part. Determination of the current value of the device memory buffer volume occupied by the generated packets;

шаг 16 - проверка доступности сетей-адресатов;step 16 - check the availability of destination networks;

шаг 17 - обеспечение локальной маршрутизации;step 17 - providing local routing;

шаг 18 - обеспечение децентрализованной маршрутизации;step 18 - providing decentralized routing;

шаг 19 - обеспечение централизованной маршрутизации;step 19 - providing centralized routing;

шаг 20 - корректировка таблицы маршрутов в зависимости от состояния сети и каналов связи;step 20 - adjustment of the route table depending on the state of the network and communication channels;

шаг 21 - осуществление адаптивной маршрутизации;step 21 - implementation of adaptive routing;

шаг 22 - определение текущих значений занятых объемов буферов памяти ν_з(t) выходных каналов связи (количество пакетов, находящихся в очереди на отправку в каждый выходной канал связи) и определение весовых коэффициентов выходных каналов по их загрузке;step 22 - determining the current values of the occupied volumes of the memory buffers ν _s (t) of the output communication channels (the number of packets in the queue for sending to each output communication channel) and determining the weighting coefficients of the output channels by their loading;

«Окончание» - передача сообщения в каналы связи в режиме коммутации каналов или коммутации пакетов с обеспечением адаптивной маршрутизации. Завершение алгоритма предлагаемого способа."End" - the transmission of a message to communication channels in the mode of switching channels or packet switching with adaptive routing. The completion of the algorithm of the proposed method.

Поскольку рассматриваемый алгоритм является распределенным, то выполнение данных его шагов происходит во всех блоках предлагаемого устройства, для чего на фиг.6 приведены порты, через которые осуществляется взаимодействие блоков алгоритма (см. также фиг.1-4):Since the considered algorithm is distributed, the execution of these steps occurs in all blocks of the proposed device, for which Fig. 6 shows the ports through which the interaction of the blocks of the algorithm is carried out (see also Figs. 1-4):

П2.1₁, П2.1₂, …, П2.1_w, …, П2.1_W - порты группы информационных входов «Абоненты»;П2.1 ₁ , П2.1 ₂ , ..., П2.1 _w , ..., П2.1 _W - ports of the group of information inputs of "Subscribers";

П2.3 - порт управляющего входа «Трафик» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.3 - port of the control input "Traffic" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.4 - порт управляющего входа «Длина сообщения» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.4 - port of the control input "Message Length" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.5 - порт управляющего входа «Адрес» между блоком обработки запросов 2 и блоком управления узлом коммутации 4;A2.5 - port of the control input "Address" between the request processing unit 2 and the control unit of the switching node 4;

П2.7 - порт управляющего входа «Уровень напряжения» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.7 - port of the control input "Voltage Level" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П2.8 - порт информационного входа «Сообщение» между блоком обработки запросов 2 и блоком коммутации 5;P2.8 - port of the information input "Message" between the request processing unit 2 and the switching unit 5;

П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K - порты группы управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» между блоком управления узлом коммутации 4, блоком адаптивной маршрутизации 3 и распределенной многоуровневой телекоммуникационной системой 1 по К уровням сетевой иерархии;П4.1 ₁ , П4.1 ₂ , ..., П4.1 _k , ..., П4.1 _K - ports of the group of control input-output "Network signaling channels" between the control unit of the switching unit 4, the adaptive routing unit 3 and the distributed multilevel telecommunication system 1 on the levels of the network hierarchy;

П4.2 - порт управляющего выхода «Приоритет» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком обработки запросов 2;P4.2 - port of the control output "Priority" between the control unit of the switching unit 4 and the request processing unit 2;

П4.6A, П4.6B, П4.6С - порты группы управляющих выходов «Сеть адресата» по основным типам (классам) сетей (А, В, С) между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;П4.6A, П4.6B, П4.6С - ports of the group of control outputs "Destination network" according to the main types (classes) of networks (A, B, C) between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.7 - порт управляющего выхода «Коэффициент загрузки» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.7 - port of the control output "load factor" between the control unit of the switching node 4 and the switching unit 5;

П4.8 - порт управляющего выхода «Уровень порога» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.8 - port of the control output "Threshold Level" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.9 - порт группы управляющих входов-выходов «Занятый объем памяти А, В, С» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.9 - port of the group of control inputs and outputs “Busy memory size A, B, C” between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.10 - порт управляющего выхода «Установка нуля» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком коммутации 5;A4.10 - port of the control output "Zero" between the control unit of the switching unit 4 and the switching unit 5;

П4.12 - порт управляющего входа «Занятый объем памяти В» между блоком адаптивной маршрутизации 3 и блоком управления узлом коммутации 4;P4.12 - port of the control input “Busy memory capacity B” between the adaptive routing block 3 and the control unit of the switching unit 4;

П4.13 - порт управляющего выхода «Таблица маршрутов» между блоком управления узлом коммутации 4 и блоком адаптивной маршрутизации 3;P4.13 - port of the control output “Route table” between the control unit of the switching node 4 and the adaptive routing unit 3;

П5.10 - порт информационного выхода «Коммутация каналов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3;P5.10 - port of the information output “Switching channels” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3;

П5.11 - порт информационного выхода «Коммутация пакетов» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3;P5.11 - port of the information output “Packet Switching” between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3;

П5.12 - порт группы управляющих выходов «Сеть адресата» между блоком коммутации 5 и блоком адаптивной маршрутизации 3.P5.12 - port of the group of control outputs "Destination Network" between the switching unit 5 and the adaptive routing unit 3.

Последовательность работы третьего этапа алгоритма предлагаемого способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы при обеспечении локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации (в соответствие с фиг.2-4) фактически реализован в блоке адаптивной маршрутизации и опирается на последовательность действий, осуществляемых в ходе реализации второго этапа способа. Не описывая аналогичные действия по выбору режима коммутации сообщения, осуществленные в ходе второго этапа алгоритма способа, продолжим описание последующих действий третьего этапа. Итак, после шага 14 осуществляется обеспечение выбранного режима коммутации. При этом для обеспечения режима коммутации каналов сообщение, поступающее через информационный порт П2.8 коммутируется на информационный порт «Коммутация каналов» П5.10 и поступает в тракт коммутации каналов, а для обеспечения режима коммутации пакетов на шаге 15 осуществляется разбиение сообщения на пакеты в режиме коммутации пакетов, снабжение каждого пакета адресной частью и определение текущего значения занятого объема буфера памяти устройства сформированными пакетами. Сформированные и пронумерованные информационные пакеты передаваемого сообщения через порт П5.11 направляются в тракт коммутации пакетов.The sequence of operation of the third stage of the algorithm of the proposed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system while providing local, decentralized or centralized adaptive routing (in accordance with Fig.2-4) is actually implemented in the adaptive routing unit and is based on the sequence of actions carried out during the implementation of the second stage way. Without describing the similar actions for selecting the message switching mode, carried out during the second stage of the method algorithm, we continue the description of the subsequent actions of the third stage. So, after step 14, the selected switching mode is ensured. At the same time, to ensure the channel switching mode, the message arriving through the information port P2.8 is switched to the information channel “Channel Switching” P5.10 and enters the channel switching path, and to ensure the packet switching mode at step 15, the message is divided into packets in the mode packet switching, supplying each packet with an address part and determining the current value of the occupied volume of the device memory buffer with the generated packets. The generated and numbered information packets of the transmitted message through the P5.11 port are sent to the packet switching path.

На шаге 16 (см. фиг.7) осуществляется проверка доступности сетей-адресатов, для чего по общесетевым каналам сигнализации через порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K осуществляется прием служебной информации о загрузке буферов памяти корреспондирующих узлов коммутации распределенной телекоммуникационной системы на всех уровнях сетевой иерархии. Данная информация необходима в дальнейшем для обеспечения локальной, децентрализованной или централизованной маршрутизации.At step 16 (see Fig. 7), the availability of destination networks is checked, for which purpose, reception is made through network-wide signaling channels through ports P4.1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K service information about loading the memory buffers of the corresponding switching nodes of a distributed telecommunication system at all levels of the network hierarchy. This information is needed in the future to provide local, decentralized or centralized routing.

На шаге 17, шаге 18, шаге 19 одновременно с выполнением шага 16 анализируется адрес получателя сообщения для определения маршрута его передачи. В случае принадлежности IP-адреса сети-получателя сообщения к классу С (локальная сеть), что определяется на шаге 10, а также в случае доступности узла адресата, что определяется на шаге 16, IP-адрес через порты П4.6_C и П5.12_C поступает далее для разрешения передачи сообщения с порта П5.10 (или П5.11 - в режиме коммутации пакетов) по заданному для данного адреса маршруту (шаг 17). В случае принадлежности IP-адреса сети-получателя сообщения к классу В (региональная сеть), а также в случае доступности данного узла адресата региональной сети, IP-адрес через порты П4.6_B и П5.12_B также поступает далее для разрешения передачи сообщения с порта П5.10 (или П5.11 - в режиме коммутации пакетов) по заданному для данного адреса маршруту в региональную сеть (шаг 18). В случае принадлежности IP-адреса сети-получателя сообщения к классу А (глобальная сеть), а также в случае доступности данного узла адресата глобальной сети, IP-адрес через порты П4.6_A и П5.12_A также поступает далее для разрешения передачи сообщения с порта П5.10 (или П5.11 - в режиме коммутации пакетов) по заданному для данного адреса маршруту в глобальную сеть (шаг 19).At step 17, step 18, step 19, simultaneously with the execution of step 16, the address of the message recipient is analyzed to determine the route of its transmission. If the IP address of the recipient network belongs to class C (local area network), which is determined in step 10, and also if the destination host is accessible, which is determined in step 16, the IP address is through ports P4.6 _C and P5. 12 _C goes further to enable the transmission of a message from port P5.10 (or P5.11 in packet switching mode) along the route specified for this address (step 17). If the IP address of the message recipient network belongs to class B (regional network), as well as if this node is the addressee of the regional network, the IP address through ports P4.6 _B and P5.12 _B also goes on to allow message transmission from port P5.10 (or P5.11 - in packet switching mode) via the route to the regional network specified for this address (step 18). If the IP address of the message recipient network belongs to class A (wide area network), and also if this node of the global network addressee is available, the IP address also goes further through ports А4.6 _A and П5.12 _A to enable message transmission from port P5.10 (or P5.11 - in packet switching mode) via the route to the global network specified for this address (step 19).

На шаге 20 осуществляется корректировка таблицы маршрутов. При этом в качестве исходной таблицы используется таблица маршрутизации, заданная на шаге 1 и поступившая на корректировку через порт П4.13. Корректировка маршрутов доставки сообщений в режиме коммутации каналов (или их пакетов - в режиме коммутации пакетов) происходит в зависимости от состояния распределенной телекоммуникационной системы на каждом уровне сетевой иерархии, а также в зависимости от состояния каналов связи, которое определяется в ходе проверки доступности сетей-адресатов на шаге 16.At step 20, the route table is adjusted. In this case, the routing table specified in step 1 and received for adjustment through port P4.13 is used as the source table. Correction of message delivery routes in channel switching mode (or their packets in packet switching mode) depends on the state of the distributed telecommunication system at each level of the network hierarchy, as well as on the state of communication channels, which is determined by checking the availability of destination networks at step 16.

На шаге 21 происходит непосредственное осуществление адаптивной маршрутизации, распределение сообщений и информационных пакетов по буферам каналов связи (с учетом маршрутов) в соответствие с обновленной (скорректированной) таблицей маршрутизации. При этом маршрут прохождения сообщения (информационного пакета) закладывается в служебную часть заголовка сообщения (пакета).At step 21, adaptive routing is directly implemented, messages and information packets are distributed across the communication channel buffers (taking into account the routes) in accordance with the updated (adjusted) routing table. In this case, the route of the message (information package) is laid in the service part of the message header (package).

На шаге 22 через информационные порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K осуществляется отправка сообщения в сеть по сформированному физическому каналу, либо информационных пакетов в дейтаграммном режиме по виртуальным путям в адрес получателя сообщения. Также на данном шаге осуществляется определение занятости буферов выходных каналов связи и их веса, например, по скорости передачи, пропускной способности, надежности и пр. Данная информация в последующем используется для корректировки порога переключения режима коммутации на шаге 12 через порты П4.12 и П4.9_В, а также для передачи по общесетевым каналам сигнализации в корреспондирующие узлы коммутации распределенной телекоммуникационной системы.At step 22, through the information ports P4.1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K , a message is sent to the network via the generated physical channel, or information packets in datagram mode via virtual paths to the address the recipient of the message. Also at this step, the occupancy of the buffers of the output communication channels and their weight is determined, for example, by the transmission speed, bandwidth, reliability, etc. This information is subsequently used to adjust the switching threshold of the switching mode in step 12 through ports P4.12 and P4. 9 _V , as well as for transmission via network-wide signaling channels to the corresponding switching nodes of a distributed telecommunication system.

На шаге «Окончание» осуществляется завершение работы алгоритма предлагаемого способа.At the step "End" is the completion of the algorithm of the proposed method.

Пример расчета критической длины $$L_{кр}^{mn}$$

сообщения для формирования критические значения уровней порога $$U_{пор}^{mn}$$

представлен в приложении 1.Critical Length Calculation Example $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

messages to form critical threshold levels $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

presented in Appendix 1.

Пример осуществления способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы представлен в приложении 2.An example implementation of the hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system is presented in Appendix 2.

Оценка эффективности способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы представлена в приложении 3.Evaluation of the effectiveness of the hybrid switching method of a distributed multilevel telecommunication system is presented in Appendix 3.

Заявленное устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, показанное на фиг.1 состоит:The claimed hybrid switching device of a distributed multi-level telecommunication system shown in figure 1 consists of:

из распределенной телекоммуникационной системы 1, имеющую многоуровневую иерархическую сетевую структуру с выходом в глобальную сеть;from a distributed telecommunication system 1 having a multi-level hierarchical network structure with access to a global network;

блока обработки запросов 2, осуществляющего сопряжение входящих линий абонентов с устройством. Блок обработки запросов может иметь различную структуру, например, такую как представлено на фиг.2 и должен выполнять функции по приему сообщений, определению приоритетов, определению интенсивности входящего трафика, записи сообщения в общую память, измерения длины сообщения и преобразования длины сообщения в уровень напряжения;request processing unit 2, pairing incoming lines of subscribers with the device. The request processing unit may have a different structure, for example, such as that shown in FIG. 2 and should perform the functions of receiving messages, prioritizing, determining the intensity of incoming traffic, recording the message into shared memory, measuring the message length and converting the message length to voltage level;

блока адаптивной маршрутизации 3, осуществляющего сопряжение устройства с каналами связи для организации виртуального канала или виртуального пути с возможностями обеспечения локальной, децентрализованной и централизованной адаптивной маршрутизации. Блок адаптивной маршрутизации может иметь различную структуру, например, такую как представлено на фиг.3 и должен выполнять функции по определению занятости буферов выходных каналов связи и их веса, проверке доступности сетей-адресатов, осуществлении адаптивной маршрутизации, корректировке таблицы маршрутов в зависимости от состояния сети и каналов связи, включению режимов локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации;adaptive routing unit 3, interfacing the device with communication channels for organizing a virtual channel or virtual path with the ability to provide local, decentralized and centralized adaptive routing. The adaptive routing unit can have a different structure, for example, such as that shown in Fig. 3 and should perform the functions of determining the occupancy of the buffers of the output communication channels and their weight, checking the availability of destination networks, implementing adaptive routing, adjusting the route table depending on the state of the network and communication channels, the inclusion of local, decentralized or centralized adaptive routing;

блока управления узлом коммутации 4, служащего для управления и контроля соединения исходящих и входящих линий, выполняющего функции управления устройством, а также функции по вычислениям, логике и другие, связанные с учетом и контролем текущего его состояния. Блок управления узлом коммутации может иметь различную структуру, например, такую как показано на фиг.4 и должен выполнять функции по взаимодействию с распределенной телекоммуникационной системой, вычислению коэффициента загрузки устройства, расчету критической длины сообщения, преобразованию критической длины сообщения в уровень порога и определению класса сети-адресата;the control unit of the switching unit 4, which is used to control and control the connection of outgoing and incoming lines, which performs the functions of controlling the device, as well as functions of computing, logic, and others related to accounting and control of its current state. The control unit of the switching node can have a different structure, for example, such as shown in Fig. 4 and must perform the functions of interacting with a distributed telecommunication system, calculating the device load factor, calculating the critical message length, converting the critical message length to a threshold level and determining the network class -address

блока коммутации 5, предназначенного для осуществления выбора режима коммутации «Коммутации каналов» или «Коммутации пакетов» для передачи сообщений на основе обучения системы, анализа длины передаваемого сообщения и состояния системы на локальном, региональном (городском), …, или глобальном уровнях сетевой иерархии. Подробнее структура блока коммутации будет представлена ниже;switching unit 5, designed to select the switching mode "Channel Switching" or "Packet Switching" for transmitting messages based on system training, analyzing the length of the transmitted message and system status at the local, regional (city), ..., or global levels of the network hierarchy. The structure of the switching unit will be presented in more detail below;

Такая структура устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системой позволяет осуществлять обучение системы, гибридную коммутацию цифровых каналов связи и адаптивную маршрутизацию передаваемых сообщений.Such a structure of a hybrid switching device by a distributed multilevel telecommunication system allows for system training, hybrid switching of digital communication channels, and adaptive routing of transmitted messages.

При этом распределенная многоуровневая телекоммуникационная система включает на каждом уровне совокупность узлов коммутации, каждый из узлов коммутации включает блок обработки запросов, w≥2 информационных входов которого являются входами «Абоненты», группа информационных входов/выходов «В(из) каналы(ов) связи» блока адаптивной маршрутизации подключена к узлам коммутации соответствующих уровней распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, 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 А, В, С», управляющий выход «Коэффициент загрузки», управляющий выход «Уровень порога», группа управляющих входов/выходов «Занятый объем памяти А, В, С», 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 А, В, С» 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 вход и выход в глобальную сеть.Moreover, a distributed multilevel telecommunication system includes at each level a set of switching nodes, each switching node includes a request processing unit, w≥2 information inputs of which are “Subscribers” inputs, a group of information inputs / outputs “В (from) communication channels (s) »The adaptive routing unit is connected to the switching nodes of the corresponding levels of the distributed multilevel telecommunication system, the switching unit, the voltage level control input and the information output e "Training" which is connected to the control output and the information input of the request processing unit, the control outputs "Address", "Message Length", "Traffic" and the control input "Priority" of the request processing unit are connected to the control inputs of the same name and the control output of the control unit a switching node, the control output “Route table” and the control input “Busy memory B” which are connected to the same control input and control output of the adaptive routing unit, the group output outputs “Destination network A, B, C”, control output “Load factor”, control output “Threshold level”, group of control inputs / outputs “Busy memory capacity A, B, C”, control output “Zero setting” and control outputs “Learning mode” of the control unit of the switching unit are connected to the same control inputs of the switching unit, the information input “Message” of which is connected to the same information output of the request processing unit, and the group of control outputs “Destination network A, B, C” and information outputs Channel switching ”and“ Packet switching ”are connected to the same group of control inputs and information inputs of the adaptive routing unit, the group of control inputs / outputs“ Network signaling channels ”of the control unit of the switching unit are connected to the corresponding switching nodes of a distributed k-level telecommunication system, where k = 1, 2, ... K, K is the total number of levels that have entry and exit to the global network on the first level.

Заявленное устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы работает в трех режимах:The claimed hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system operates in three modes:

режим обучения;training mode;

режим коммутации;switching mode;

режим маршрутизации.routing mode.

Режим обучения может включаться заблаговременно на этапе проведения пуско-наладочных работ, или в ходе эксплуатации при отсутствии реального трафика (также при проведении специальных тренировок). Данный режим фактически реализует этап обучения системы, описанный выше при рассмотрении алгоритма способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы. При этом блок управления узлом коммутации 4 устройства через группу управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» (порты П4.1₁, П4.1₂, …, П4.1_k, …, П4.1_K), а также через управляющий вход «Занятый объем памяти B» (порт П4.12) и управляющий вход «Занятый объем памяти С» (порт П4.9_C) постоянно контролирует состояние распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, загрузку буферов выходных каналов связи блока адаптивной маршрутизации 3 и загрузку буфера памяти блока коммутации 5. При настройке устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, а также в отсутствии реального трафика для передачи сообщений блок управления узлом коммутации 4 через группу управляющих входов «Режим обучения» (управляющий вход «Включение») включает режим обучения, при котором генератором искусственного трафика блока коммутации 5 моделируются различные режимы нагрузки системы, необходимые в процессе обучения и настройки устройства. При этом для основных типов сетей формируют последовательности сообщений, характерные различным видам сетевого трафика (данные, звук, видео и др.), поступающие по информационному выходу «Обучение» в блок обработки запросов вместо нагрузки пользователей (абонентов). В результате проведения методом статистических испытаний набирают статистику для различных видов трафика m и типов сетей n в определении критической длины сообщения $$L_{кр}^{mn}$$

, влияющей на величину соответствующего ей порогу напряжения $$U_{пор}^{mn}$$

для переключения режимов коммутации. Физический смысл критической длины сообщения заключается в выборе такой длины сообщения, которая при заданном виде трафика не вызывает роста таких показателей как загрузки объема буферов памяти, среднего времени задержки сообщений и вероятности отказа в обслуживании сообщения, обеспечивая оптимальное значение коэффициента загрузки сети и максимальное значение пропускной способности каналов связи (см. приложение 3). При увеличении среднего времени задержки сообщений и вероятности отказа в обслуживании сообщения (система близка к блокировке) устройство должно изменить режим коммутации пакетов на режим коммутации каналов. И, наоборот, при снижении данных показателей (сеть недогружена), режим коммутации каналов изменяется на режим коммутации пакетов. Массив статистических данных, полученных при моделировании различных типов сетей n и видов сетевого трафика m, сохраняют в массиве памяти для последующего использования при включении основных режимов работы устройства.The training mode can be activated in advance at the stage of commissioning, or during operation in the absence of real traffic (also during special training). This mode actually implements the system training stage described above when considering the algorithm of the hybrid switching method of a distributed multi-level telecommunication system. In this case, the control unit of the switching unit 4 devices through the group of control inputs and outputs "Network signaling channels" (ports P4.1 ₁ , P4.1 ₂ , ..., P4.1 _k , ..., P4.1 _K ), as well as through the control the input “Busy memory capacity B” (port P4.12) and the control input “Busy memory capacity C” (port P4.9 _C ) constantly monitors the state of the distributed multilevel telecommunication system, the loading of the buffers of the output communication channels of the adaptive routing block 3 and the loading of the memory buffer switching unit 5. When setting up a hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, as well as in the absence of real traffic for sending messages, the control unit of the switching unit 4 through the group of control inputs “Training mode” (control input “Switching on”) includes a training mode in which various modes are simulated by the generator of artificial traffic of the switching unit 5 system loads necessary in the process of training and device settings. At the same time, for the main types of networks, message sequences are generated that are characteristic of various types of network traffic (data, sound, video, etc.), which are received via the training information output to the request processing block instead of the load of users (subscribers). As a result of statistical testing, statistics are collected for various types of traffic m and types of networks n in determining the critical message length $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

affecting the value of the voltage threshold corresponding to it $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

to switch switching modes. The physical meaning of the critical message length is to choose a message length that, for a given type of traffic, does not cause an increase in indicators such as the load of the memory buffers, the average delay time of the messages, and the likelihood of a denial of service for the message, providing an optimal value for the network load factor and maximum throughput communication channels (see Appendix 3). With an increase in the average message delay time and the probability of a message service denial (the system is close to blocking), the device should change the packet switching mode to the channel switching mode. And, on the contrary, when these indicators decrease (the network is underloaded), the channel switching mode changes to the packet switching mode. An array of statistical data obtained by modeling various types of networks n and types of network traffic m is stored in a memory array for subsequent use when the main operating modes of the device are turned on.

Более подробно режим обучения приведен в описании работы заявленного генератора искусственного трафика (см. далее описание работы по фиг.12) с построением временных диаграмм режима (см. фиг.13).In more detail, the training mode is given in the description of the operation of the claimed artificial traffic generator (see further the description of the operation of FIG. 12) with the construction of time diagrams of the mode (see FIG. 13).

Режим коммутации для заявленного устройства является основным режимом работы и фактически реализует второй этап предложенного способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, описанный выше, при выборе режима коммутации. В начале данного режима происходит отключение генератора искусственного трафика от блока обработки запросов и подключение абонентов к устройству. При этом блок обработки запросов 2 является частью системы, осуществляющей процедуру доступа абонентских комплексов к распределенной многоуровневой телекоммуникационной системе 1. Блок управления узлом коммутации 4 управляет процессами записи (считывания) информации в память блока коммутации 5, регистрирует адрес, и длину сообщения, определяет направление передачи сообщения, а также располагает информацией о состоянии распределенной многоуровневой системы, каналов связи выходных трактов и буферов памяти устройства. Блок адаптивной маршрутизации 3 решает задачи адресации и адаптивной маршрутизации сообщений. Блок управления узлом коммутации 4 и блок адаптивной маршрутизации 3 могут взаимодействовать по сети с соседними узлами коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы 1 либо с ее общим центром маршрутизации посредством группы управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации». Данная информация из блока управления узлом коммутации 4 посредством групп управляющих выходов «Занятый объем памяти» и «Сеть адресата» поступает в блок коммутации 5 для анализа и принятия решения на включение режимов коммутации каналов или коммутации пакетов.The switching mode for the claimed device is the main mode of operation and actually implements the second stage of the proposed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system, described above, when choosing a switching mode. At the beginning of this mode, the artificial traffic generator is disconnected from the request processing unit and the subscribers are connected to the device. At the same time, the request processing unit 2 is part of a system that implements the access of subscriber complexes to a distributed multilevel telecommunication system 1. The control unit of the switching unit 4 controls the processes of writing (reading) information to the memory of the switching unit 5, registers the address, and the length of the message, determines the direction of transmission messages, and also has information about the state of a distributed multilevel system, communication channels of output paths and device memory buffers. The adaptive routing unit 3 solves the problems of addressing and adaptive routing of messages. The control unit of the switching node 4 and the adaptive routing unit 3 can interact over the network with neighboring switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system 1 or with its common routing center through the group of control inputs and outputs "Network signaling channels." This information from the control unit of the switching node 4 through the groups of control outputs "Busy memory" and "Destination network" is supplied to the switching unit 5 for analysis and decision on the inclusion of switching modes of channels or packet switching.

Более подробно режим коммутации приведен в описании работы заявленного блока коммутации (см. далее описание работы по фиг.8-11) и в примере реализации схемы (см. приложения 1 и 2).In more detail, the switching mode is given in the description of the operation of the claimed switching unit (see further the description of the operation of Figs. 8-11) and in the example implementation of the circuit (see appendices 1 and 2).

Режим маршрутизации для заявленного устройства является логическим продолжением режима коммутации при обработке сообщений в устройстве и их последующей передачи в сеть. Он реализует описанный выше третий этап заявленного способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы по обеспечению локальной, децентрализованной или централизованной адаптивной маршрутизации. Данный режим реализуется в блоке адаптивной маршрутизации 3 устройства. Для формирования виртуальных путей (в режиме коммутации пакетов) и виртуальных каналов (в режиме коммутации каналов) используется информация о состоянии узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы 1, а также информация о состоянии каналов связи выходных трактов и загрузке собственных буферов памяти устройства. Данная информация, поступающая соответственно через группу управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации», управляющий вход «Занятый объем памяти В» в блок управления узлом коммутации 4 и далее в блоком коммутации 5 через группы управляющих выходов «Занятый объем памяти» и «Сеть адресата». При этом в блоке коммутации происходит формирование заголовков пакетов, размещение пакетов в выделенной части буфера памяти и пересылка адреса буфера в адресный регистр блока адаптивной маршрутизации 3, обрабатывающего выходящие линии «В(из) каналы(ов) связи». Фактически, в блоке коммутации 5 реализована локальная адаптивная маршрутизация, поскольку информация, необходимая для принятия решения о направлении передачи, представляет собой: заранее загруженные таблицы маршрутизации; сведения о текущем состоянии выходных трактов; данные очередей пакетов, ожидающих передачи по каждому из каналов. Однако, используя группу управляющих входов-выходов «В(из) каналы(ов) связи», сопряженную с группой управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» устройства, блок адаптивной маршрутизации 3 реализует децентрализованную (при наличии информации от соседних узлов коммутации) или централизованную адаптивную маршрутизацию (при наличии информации от общего центра маршрутизации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы). В аналогичных устройствах гибридной коммутации транзитных узлов и узла назначения распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы также выделяется необходимый объем буферной памяти для каждого виртуального соединения под пересылку или сборку сообщения соответственно.The routing mode for the claimed device is a logical continuation of the switching mode when processing messages in the device and their subsequent transmission to the network. It implements the third stage of the claimed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system for providing local, decentralized or centralized adaptive routing described above. This mode is implemented in the adaptive routing unit 3 of the device. To create virtual paths (in packet switching mode) and virtual channels (in channel switching mode), information is used on the status of switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system 1, as well as information on the status of communication channels of output paths and loading of the device’s own memory buffers. This information, received respectively through the group of control inputs and outputs “Network alarm channels”, the control input “Busy memory B” to the control unit of the switching unit 4 and then to the switching unit 5 through the group of control outputs “Busy memory” and “Destination network” ". At the same time, packet headers are formed in the switching unit, packets are placed in the allocated part of the memory buffer, and the buffer address is sent to the address register of the adaptive routing unit 3 that processes the outgoing lines “To (from) communication channels (s)”. In fact, in the switching unit 5, local adaptive routing is implemented, since the information necessary to make a decision about the direction of transmission is: pre-loaded routing tables; information about the current state of the output paths; packet queue data awaiting transmission on each channel. However, using the group of control inputs and outputs “B (from) communication channels (s)” coupled to the group of control inputs and outputs “Network signaling channels” of the device, adaptive routing unit 3 implements decentralized (if there is information from neighboring switching nodes) or centralized adaptive routing (if there is information from a common routing center of a distributed multilevel telecommunication system). In similar devices of hybrid switching of transit nodes and the destination node of a distributed multilevel telecommunication system, the necessary amount of buffer memory is also allocated for each virtual connection for sending or assembling messages, respectively.

Оценка эффективности устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы представлена в приложении 4.Evaluation of the effectiveness of the hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system is presented in Appendix 4.

Заявленный блок коммутации 5, функциональная схема которого приведена на фиг.8, предназначен для осуществления выбора режима коммутации «Коммутация каналов» или «Коммутация пакетов» для передачи сообщений на основе обучения системы, анализа длины передаваемого сообщения и состояния системы на локальном, региональном (городском), …, или глобальном уровнях сетевой иерархии. При этом он включает в свой состав (см. фиг.8):The claimed switching unit 5, the functional diagram of which is shown in Fig. 8, is designed to select the switching mode "Switching channels" or "Switching packets" for transmitting messages based on the training of the system, analysis of the length of the transmitted message and the state of the system at local, regional (city ), ..., or the global levels of the network hierarchy. Moreover, it includes in its composition (see Fig. 8):

генератор искусственного трафика 5.1 (ГИТ), предназначенный для формирования в режиме обучения для основных типов сетей различных видов современного сетевого трафика.5.1 artificial traffic generator (GIT), designed to form in the training mode for the main types of networks various types of modern network traffic.

массив памяти 5.2, предназначенный для набора статистических данных об уровнях порога переключения режимов коммутации при различных коэффициентах загрузки устройства, интенсивностях и видах поступающего на обслуживание трафика, состояниях распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы. Используется как в режиме обучения, так и в ходе нормальной эксплуатации устройства;5.2 memory array, intended for the collection of statistical data on switching threshold levels of switching modes at various device load factors, intensities and types of traffic coming to the service, conditions of a distributed multilevel telecommunication system. Used both in training mode and during normal operation of the device;

вычислитель порога 5.3, предназначенный для расчета критической длины $$L_{кр}^{mn}$$

сообщения при формирования критические значения уровней порога $$U_{пор}^{mn}$$

переключения режима коммутации (коммутация каналов или коммутация пакетов) с учетом динамики изменения трафика поступающих на обслуживание сообщений, текущего состояния распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы (по уровням сетевой иерархии, в соответствие с адресом получателя сообщения), состояния каналов связи выходных трактов устройства и объема загрузки буферов памяти блока коммутации;threshold calculator 5.3, designed to calculate the critical length $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

messages during the formation of critical threshold levels $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

switching the switching mode (channel switching or packet switching) taking into account the dynamics of traffic changes arriving at the service messages, the current state of the distributed multilevel telecommunication system (according to the levels of the network hierarchy, in accordance with the address of the message recipient), the state of the communication channels of the device output paths and the buffer load volume memory of the switching unit;

идентификатор 5.4, формирующий решение на осуществление режима «Коммутация каналов» или режима «Коммутация пакетов» с учетом длины передаваемого сообщения и величины порога переключения режима с учетом сведений о текущем состоянии системы на различных уровнях сетевой иерархии;identifier 5.4, forming a decision on the implementation of the “Switching channels” mode or the “Packet switching” mode, taking into account the length of the transmitted message and the value of the mode switching threshold, taking into account information about the current state of the system at various levels of the network hierarchy;

коммутатор 5.5, предназначенный для переключения режимов коммутации;switch 5.5, designed to switch switching modes;

буфер памяти 5.6, предназначен для разбиения обрабатываемого сообщения на информационные пакеты, их обработки, снабжения адресной частью, хранения в буферном пространстве памяти, а также для передачи в выходные тракты.memory buffer 5.6, intended for splitting the processed message into information packets, processing them, supplying the address part, storing them in the buffer memory space, as well as for transmitting them to output paths.

В заявленном блоке коммутации первый и второй управляющие входы идентификатора являются управляющими входами «Уровень напряжения» и «Установка нуля» блока, 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 которого является информационным входом «Сообщение» блока, первый информационные выход «Коммутация каналов» является одноименным информационным выходом блока, а второй информационный выход «Коммутация пакетов» присоединен к информационному входу буфера памяти, информационный выход которого является информационным выходом «Коммутация пакетов» блока, первый и второй управляющие входы массива памяти являются управляющими входами «Коэффициент загрузки» и «Уровень порога» блока, его третий управляющий вход подключен к управляющим выходам «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» идентификатора, а выход соединен с первым управляющим входом вычислителя порога, генератор искусственного трафика, информационный выход которого является информационным выходом «Обучение» блока, а управляющие входы «Скорость трафика», «Величина задержки» и «Включение» являются группой управляющих входов «Режим обучения» блока, группа управляющих входов/выходов «Занятый объем памяти» блока, состоящая из управляющих входов «А», «В» и управляющего выхода «С» подключена к группе управляющих входов «Занятый объем памяти А, В, С» вычислителя порога, при этом управляющий вход «С» вычислителя порога соединен с управляющим выходом «Занятый объем буферной памяти С» буфера памяти, группа управляющих входов «Сеть адресата» блока, состоящая из управляющих входов «А», «В» и «С» подключена к одноименным группам управляющих входов «Сеть адресата» вычислителя порога и буфера памяти, и является группой управляющий выходов «Сеть адресата» блока коммутации.In the claimed switching unit, the first and second control inputs of the identifier are the control inputs “Voltage Level” and “Zero Setting” of the unit, and the third is connected to the control output “Threshold Value” of the threshold calculator, the control outputs of the identifier “Channel Switching” and “Packet Switching” are connected to the first and second control inputs of the switch, respectively, the information input of which is the information input “Message” of the unit, the first information output “Switching channels” is one block information output, and the second information output “Packet Switching” is connected to the information input of the memory buffer, the information output of which is the information output “Packet Switching” of the block, the first and second control inputs of the memory array are the control inputs “Load factor” and “Threshold level "Block, its third control input is connected to the control outputs" Switching channels "and" Switching packets "identifier, and the output is connected to the first control input will calculate For the threshold, the artificial traffic generator, the information output of which is the information output “Learning” of the block, and the control inputs “Traffic Speed”, “Delay Value” and “Turning On” are the group of control inputs “Learning Mode” of the block, the group of control inputs / outputs “ Busy amount of memory "of the block, consisting of control inputs" A "," B "and control output" C "is connected to the group of control inputs" Busy amount of memory A, B, C "of the threshold calculator, while the control input" C "of the threshold calculator connected the control output “Busy amount of buffer memory C” of the memory buffer, the group of control inputs “Destination Network” of the unit, consisting of the control inputs “A”, “B” and “C” is connected to the groups of control inputs of the same name “Destination Network” of the threshold and buffer calculator memory, and is a group of control outputs of the "destination network" of the switching unit.

Функциональная схема вычислителя порога 5.3 может быть реализована различным способом, например как показано на фиг.9. При этом она включает в свой состав K (по числу сетевых уровней иерархии) цепочек вычисления порога, k-я из которых k=1, 2, …, K состоит:The functional diagram of the threshold calculator 5.3 can be implemented in various ways, for example as shown in Fig.9. Moreover, it includes K (in terms of the number of network hierarchy levels) of threshold calculation chains, the kth of which k = 1, 2, ..., K consists of:

из цифроаналогового преобразователя 5.3.1_k, предназначенного для преобразования двоичного кода в напряжение;from a digital-to-analog converter 5.3.1 _k , intended for converting a binary code to voltage;

дифференцирующего элемента 5.3.2_k, предназначенного для вычисления выходных величин, которые являются производной от входных величин;differentiating element 5.3.2 _k , designed to calculate output quantities that are derived from input values;

суммирующего усилителя 5.3.3_k, предназначенного для суммирования нескольких напряжений, подаваемых на его входы;summing amplifier 5.3.3 _k , designed to summarize several voltages supplied to its inputs;

электронного ключа 5.3.4_k, предназначенного для подключения вычислителя порога каждого из уровней сетевой иерархии, участвующего в формировании виртуального пути (канала) к сумматору вычислителя порога;an electronic key 5.3.4 _k , designed to connect the threshold calculator of each level of the network hierarchy involved in the formation of a virtual path (channel) to the adder of the threshold calculator;

сумматор 5.3.5 на K входов, предназначенный для суммирования величин, поступающих на его входы.adder 5.3.5 on K inputs, designed to summarize the quantities received at its inputs.

Причем входы всех K цифроаналоговых преобразователей 5.3.1_k (см. фиг.9) подключены через электронные ключи каждый к соответствующим входам «Локальный уровень», «Региональный уровень», … или «Глобальный уровень» группы управляющих входов «Занятый объем памяти А, В, С» вычислителя порога 5.3 и блока коммутации по уровням сетевой иерархии, первые их выходы соединены напрямую с первыми входами, а вторые - через дифференцирующие элементы 5.3.2_k цепочек вычисления порога своих уровней сетевой иерархии - со вторыми входами соответствующих k-м уровням суммирующих усилителей 5.3.3_k, выходы которых подключены ко входам сумматора. При этом электронные ключи цепочек вычисления порога на каждом из K уровней иерархии управляются через группу управляющих входов «Сеть адресата А, В, С» вычислителя порога 5.3 и блока коммутации, соответствующих глобальному, региональному или локальному уровню распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы. Здесь первому, второму, … и k-му уровню сетевой иерархии соответствует локальный уровень сетевой иерархии, региональный (уровень мегаполиса), … или глобальный уровень распределенной телекоммуникационной системы. Причем, выход сумматора 5.3.5 является управляющим выходом «Величина порога» вычислителя порога 5.3 (см. фиг.9) центра коммутации.Moreover, the inputs of all K digital-to-analog converters 5.3.1 _k (see Fig. 9) are connected via electronic keys each to the corresponding inputs “Local level”, “Regional level”, ... or “Global level” of the group of control inputs “Busy memory A, B, C ”of the threshold 5.3 computer and the switching unit according to the levels of the network hierarchy, their first outputs are connected directly to the first inputs, and the second through differentiating elements 5.3.2 _k of the threshold level calculation circuit of their network hierarchy with the second inputs corresponding to the k-th levels ummiruyuschih amplifiers 5.3.3 _k, the outputs of which are connected to the inputs of the adder. Moreover, the electronic keys of the threshold calculation chains at each of the K hierarchy levels are controlled through the group of control inputs “Destination Network A, B, C” of the threshold calculator 5.3 and the switching unit corresponding to the global, regional or local level of the distributed multilevel telecommunication system. Here, the first, second, ... and k-th level of the network hierarchy corresponds to the local level of the network hierarchy, regional (megalopolis level), ... or the global level of a distributed telecommunication system. Moreover, the output of the adder 5.3.5 is the control output "Threshold value" of the threshold calculator 5.3 (see Fig. 9) of the switching center.

Благодаря перечисленной совокупности существенных признаков вычислителя порога обеспечивается более точное определение порога переключения режима коммутации устройством за счет учета состояния объема буферов памяти на всех уровнях иерархии распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы по маршрутам виртуальных путей и каналов передачи сообщения от сети-источника к сети-получателю. При этом вычислитель порога работает в трех режимах:Due to the above set of essential features of the threshold calculator, a more accurate determination of the switching threshold of the switching mode of the device is provided by taking into account the state of the volume of memory buffers at all levels of the hierarchy of a distributed multilevel telecommunication system along virtual paths and message transmission channels from the source network to the destination network. In this case, the threshold calculator operates in three modes:

в режим вычисления порога для обеспечения локальной адаптивной маршрутизации;threshold calculation mode to provide local adaptive routing;

в режиме вычисления порога для обеспечения децентрализованной адаптивной маршрутизации;in threshold calculation mode to ensure decentralized adaptive routing;

в режиме вычисления порога для обеспечения централизованной адаптивной маршрутизации.in threshold calculation mode to provide centralized adaptive routing.

Включение режимов работы вычислителя порога зависит от адреса назначения обрабатываемого сообщения в устройстве гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы. Именно при анализе адресной части коммутируемого в блоке коммутации и передаваемого в каналы связи блоком адаптивной маршрутизации сообщения происходит установление по IP-адресу маски подсети сети получателя и IP-адресов масок подсетей узлов коммутации транзитных сетей (при организации виртуальных путей и виртуальных каналов) распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.The inclusion of the threshold computer operating modes depends on the destination address of the processed message in the hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system. It is during the analysis of the address part of the message that is switched in the switching unit and transmitted to the communication channels by the adaptive routing unit that the recipient’s network subnet mask and IP addresses of the subnet masks of the switching network switching nodes (when organizing virtual paths and virtual channels) are distributed multilevel telecommunication system.

В режиме вычисления порога для обеспечения локальной адаптивной маршрутизации IP-адрес передаваемого сообщения относится к адресу сети класса С (небольшие локальные сети). При этом маска подсети сетей класса С по умолчанию идентифицируется как 255.255.255.0. Первый октет адреса изменяется в диапазоне от 192 до 223. В результате анализа блоком управления узлом коммутации 4 (см. фиг.1, 2, 4, 8, 9) адресной части передаваемого на коммутацию сообщения по управляющему входу-выходу «Занятый объем памяти С» выясняется объем свободного буфера памяти 5.6 и передается на вход «Локальный уровень» первого цифроаналогового преобразователя 5.3.1₁ (см. фиг.9) вычислителя порога 5.3. Также по управляющему входу «Локальный уровень» через вход «С» группы управляющих входов «Сеть адресата» от блока управления узлом коммутации поступает сигнал на открытие электронного ключа 5.3.4₁ вычислителя порога 5.3 для подключения цепочки вычисления порога длины сообщения, предназначенного для абонентов локальной сети, к выходному сумматору вычислителя порога. Тем самым вычислитель порога осуществляет расчет значения U_пор, соответствующий критической величине длины сообщения L_кр, которое может принять на обслуживание буфер памяти устройства собственной (локальной) сети (см. приложение 1).In the threshold calculation mode for providing local adaptive routing, the IP address of the transmitted message refers to the class C network address (small local networks). In this case, the class C subnet mask is identified by default as 255.255.255.0. The first octet of the address varies in the range from 192 to 223. As a result of the analysis by the control unit of the switching unit 4 (see FIGS. 1, 2, 4, 8, 9) of the address part of the message transmitted to the switching via the control input-output “Busy memory capacity C "The volume of the free memory buffer 5.6 is determined and transmitted to the input" Local level "of the first digital-to-analog converter 5.3.1 ₁ (see Fig. 9) of the threshold 5.3 calculator. Also, at the “Local level” control input, through the “C” input group of the “Destination Network” control group of inputs, a signal is sent from the control unit of the switching unit to open the electronic key 5.3.4 _{1 of the} threshold calculator 5.3 for connecting the message length threshold calculation chain intended for local subscribers network, to the output adder of the threshold computer. Thus, the threshold calculator calculates the U _pore value corresponding to the critical value of the message length L _cr , which can take the memory buffer of the device of its own (local) network for servicing (see Appendix 1).

В режиме вычисления порога для обеспечения децентрализованной адаптивной маршрутизации IP-адрес передаваемого сообщения относится к адресу сети класса В (сеть регионального масштаба или сеть мегаполиса). Это, как правило, сети, являющиеся соседними по отношению к локальной сети заявленного устройства. При этом маска подсети сетей класса В по умолчанию идентифицируется как 255.255.0.0. Первый октет адреса изменяется в диапазоне от 128 до 191. В результате анализа блоком управления узлом коммутации 4 (см. фиг.1, 2, 4, 8, 9) адресной части передаваемого на коммутацию сообщения по управляющему входу-выходу «Занятый объем памяти С» выясняется объем свободного буфера памяти 5.6, а через управляющий вход «Занятый объем памяти В» (см. фиг.1, 3, 4, 8, 9) от блока адаптивной маршрутизации 3 поступает информация о состоянии буферов выходных каналов с корреспондирующими узлами коммутации сети регионального уровня. Данная информация в виде двоичного кода поступает соответственно через выходы «Локальный уровень» и «Региональный уровень» группы управляющих входов «Занятый объем памяти» на входы соответственно первого 5.3.4₁ и второго 5.3.4₂ электронных ключей вычислителя порога 5.3 (см. фиг.9) блока коммутации. Также по управляющим входам «Локальный уровень» и «Региональный уровень» через группу управляющих входов «Сеть адресата» от блока управления узлом коммутации поступает сигнал на открытие первого 5.3.4₁ и второго 5.3.4₂ электронных ключей вычислителя порога 5.3 для подключения цепочки вычисления порога длины сообщения, предназначенного для абонентов локальной сети отправителя и заданной, в соответствии с маской подсети региональной сети-адресата сообщения. После прохождения цепочки вычисления порогов, результат суммируется в сумматоре 5.3.5. Тем самым вычислитель порога осуществляет расчет значения U_пор, соответствующий критической величине длины сообщения, которое может принять на обслуживание буферы памяти устройств гибридной коммутации собственной (локальной) сети-отправителя и региональной сети-получателя сообщения без отказа в обслуживании. Если при этом окажется, что по загрузке буферов памяти локальная сеть функционирует нормально, а региональная сеть близка к блокировке или заблокирована, то с выхода вычислителя порога 5.3 (см. фиг.8) на вход идентификатора 5.4 поступит сигнал на принятие решения по включению в коммутаторе 5.5 режима коммутации каналов (см. описание способа). Поскольку режим коммутации пакетов дейтограммной рассылкой пакетов еще больше загрузит сеть, увеличит временную задержку сообщений, повысит вероятность отказов и заблокирует сеть (см. приложение 2).In the threshold calculation mode to ensure decentralized adaptive routing, the IP address of the transmitted message refers to the class B network address (regional or megalopolis network). These are, as a rule, networks that are adjacent to the local network of the claimed device. In this case, the class B subnet mask is identified by default as 255.255.0.0. The first octet of the address varies in the range from 128 to 191. As a result of the analysis by the control unit of the switching unit 4 (see FIGS. 1, 2, 4, 8, 9) of the address part of the message transmitted to the switching via the control input-output “Busy memory capacity C "It turns out the amount of free memory buffer 5.6, and through the control input" Busy amount of memory B "(see figures 1, 3, 4, 8, 9) from the adaptive routing unit 3 receives information about the status of the buffers of the output channels with the corresponding switching nodes of the network regional level. This information in the form of a binary code is received respectively through the outputs “Local level” and “Regional level” of the control group of inputs “Busy memory” to the inputs of the first 5.3.4 ₁ and second 5.3.4 ₂ electronic keys of the threshold 5.3 calculator (see Fig. .9) switching unit. Also, through the control inputs “Local level” and “Regional level”, through the group of control inputs “Destination network”, a signal is received from the control unit of the switching unit to open the first 5.3.4 ₁ and second 5.3.4 ₂ electronic keys of the threshold calculator 5.3 for connecting the calculation chain the threshold for the length of the message intended for subscribers of the local network of the sender and the one specified in accordance with the subnet mask of the regional network of the destination of the message. After passing through the threshold calculation chain, the result is summed in the adder 5.3.5. Thus, the threshold calculator calculates the U _pore value corresponding to the critical value of the message length, which the memory buffers of hybrid switching devices of the own (local) sender network and the regional network of the message recipient can receive for service without denial of service. If at the same time it turns out that by loading the memory buffers the local network is functioning normally, and the regional network is close to blocking or is blocked, then from the output of the threshold calculator 5.3 (see Fig. 8), the identifier 5.4 will receive a signal to make a decision on switching on the switch 5.5 channel switching mode (see the description of the method). Since the packet switching mode with the datagram packet distribution will load the network even more, increase the time delay of messages, increase the probability of failures and block the network (see Appendix 2).

В режиме вычисления порога для обеспечения централизованной адаптивной маршрутизации IP-адрес передаваемого сообщения относится к адресу сети класса А (очень большие сети глобального масштаба). При этом маска подсети сетей класса А по умолчанию идентифицируется как 255.0.0.0. Первый октет адреса изменяется в диапазоне от 0 до 126. В результате анализа блоком управления узлом коммутации 4 (см. фиг.1, 2, 4, 8, 9) адресной части передаваемого на коммутацию сообщения по управляющему входу-выходу «Занятый объем памяти С» выясняется объем свободного буфера памяти 5.6, а через управляющий вход «Занятый объем памяти B» (см. фиг.1, 3, 4, 8, 9) от блока адаптивной маршрутизации 3 поступает информация о состоянии буферов выходных каналов с корреспондирующими узлами коммутации сети регионального уровня, являющейся транзитной (через которую(ые) будут проходить виртуальные пути и каналы доставки сообщения) при отправке сообщения в глобальную сеть. Также из распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы 1 через группу управляющих входов «Общесетевые каналы сигнализации» (см. фиг.1) и управляющий вход «Занятый объем памяти А» (см. фиг.1, 4, 8, 9) поступает информация о загрузке узлов коммутации сети-адресата глобального уровня иерархии. Данная информация в виде двоичного кода поступает через выходы «Локальный уровень», «Региональный уровень», … и «Глобальный уровень» группы управляющих входов «Занятый объем памяти С, В, А» на входы соответственно первого 5.3.4₁, второго 5.3.4₂, …, k-го 5.3.4_k электронных ключей (см. фиг.9) вычислителя порога 5.3 блока коммутации. Также по управляющим входам «Локальный уровень», «Региональный уровень», … и «Глобальный уровень» через группу управляющих входов «Сеть адресата С, В, А» от блока управления узлом коммутации поступает сигнал на открытие первого 5.3.4₁, второго 5.3.4₂, …, k-го 5.3.1_k электронных ключей вычислителя порога 5.3 для подключения к цепочкам вычисления порога длины сообщения, предназначенного для абонентов локальной, транзитных и глобальной сетей, к выходному сумматору вычислителя 5.3.5. Тем самым вычислитель порога осуществляет расчет значения U_пор, соответствующий критической величине длины сообщения, которое может принять на обслуживание буфер памяти устройства собственной (локальной) сети-отправителя, транзитных сетей и сети-получателя сообщения без отказа в обслуживании.In the threshold calculation mode for centralized adaptive routing, the IP address of the transmitted message refers to the class A network address (very large networks of a global scale). In this case, the class A subnet mask is identified by default as 255.0.0.0. The first octet of the address varies in the range from 0 to 126. As a result of the analysis by the control unit of the switching unit 4 (see FIGS. 1, 2, 4, 8, 9) of the address part of the message transmitted to the switching via the control input-output “Busy memory capacity C "It turns out the amount of free memory buffer 5.6, and through the control input" Busy memory B "(see Fig. 1, 3, 4, 8, 9) from the adaptive routing unit 3 receives information about the status of the buffers of the output channels with the corresponding switching nodes of the network regional level, which is a transit (through which virtual paths and message delivery channels will pass) when sending a message to the global network. Also, from the distributed multilevel telecommunication system 1, through the group of control inputs "Network-wide signaling channels" (see Fig. 1) and the control input "Busy memory A" (see Figs. 1, 4, 8, 9), information is received on the loading of nodes switching the destination network of the global hierarchy level. This information in the form of binary code comes through the outputs “Local level”, “Regional level”, ... and “Global level” of the group of control inputs “Busy memory capacity C, B, A” to the inputs of the first 5.3.4 ₁ , second 5.3, respectively. 4 ₂ , ..., k-th 5.3.4 _k electronic keys (see Fig. 9) of the threshold computer 5.3 of the switching unit. Also, through the control inputs “Local level”, “Regional level”, ... and “Global level”, through the group of control inputs “Destination network C, B, A”, a signal is received from the control unit of the switching unit to open the first 5.3.4 ₁ , second 5.3 .4 ₂ , ..., k-th 5.3.1 _k electronic keys of the threshold 5.3 calculator for connection to the message length threshold calculation chains intended for local, transit and global networks subscribers, to the output adder of the 5.3.5 calculator. Thereby, the threshold calculator calculates the U _pore value corresponding to the critical value of the message length, which can be serviced by the memory buffer of the device of its own (local) network of the sender, transit networks, and the network of the receiver of the message without denial of service.

Во всех цепях расчета значений порога переключения режимов коммутации каждого из уровней сетевой иерархии от локальной до глобальной происходят аналогичные процедуры. На вход цифроаналоговых преобразователей 5.3.1 в двоичном коде поступает информация о состоянии буферов памяти на локальном, региональном, … и глобальном уровнях распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, которая преобразуется в уровень напряжения U_пор. Далее, с первого выхода цифроаналоговых преобразователей напрямую, а со второго - через дифференцирующие элементы 5.3.2 эти уровни напряжения поступают на первые и вторые входы суммирующих усилителей. При этом в дифференцирующих элементах происходит вычисление производной от входящей величины ∂U_пор/∂t, а в суммирующем усилителе - суммирование поступивших на его входы величин. Причем знак производной от величины уровня порога повышает или снижает порог U_пор в зависимости от того, увеличивается или уменьшается число занятых буферов памяти в данный момент в узлах коммутации соответствующего уровня сетевой иерархии, изменяя тем самым соотношение порога между обоими режимами коммутации. Поскольку сообщение между источником и получателем информации проходит по нескольким сетям распределенной телекоммуникационной системы, то необходим учет состояния каждой из корреспондирующих сетей, что осуществляется применением сумматора на выходе вычислителя порога.In all the circuits for calculating the switching threshold values of switching modes of each of the levels of the network hierarchy from local to global, similar procedures occur. Information on the status of memory buffers at the local, regional, ... and global levels of a distributed multilevel telecommunication system, which is converted to a voltage level U _{pore, is} input to the digital-to-analog converters 5.3.1 in binary code. Further, from the first output of the digital-to-analog converters directly, and from the second through the differentiating elements 5.3.2, these voltage levels go to the first and second inputs of the summing amplifiers. At the same time, in the differentiating elements, the derivative of the input quantity ∂U _pore / ∂t is calculated, and in the summing amplifier, the values received at its inputs are summed. Moreover, the sign of the derivative of the threshold level increases or decreases the threshold U _then depending on whether the number of occupied memory buffers at the moment in the switching nodes of the corresponding level of the network hierarchy increases or decreases, thereby changing the ratio of the threshold between both switching modes. Since the message between the source and the recipient of information passes through several networks of a distributed telecommunication system, it is necessary to take into account the state of each of the corresponding networks, which is carried out by using an adder at the output of the threshold calculator.

Использование вычислителя порога важно особенно на начальных этапах эксплуатации системы и на этапах ее обучения. Когда необходимая статистика по используемым пороговым величинам при переключении режимов коммутации в различных сетях и условиях нагрузки будет набрана и сохранена в массиве памяти 5.2 (см. фиг.8) блока коммутации, то данная информация может использоваться для применения установленных и сохраненных для различных условий функционирования сетей и изменений трафика без включения вычислителя порога. Применение массива памяти 5.2 блока коммутации и статистических данных при установлении порога переключения режима коммутации вместо его вычисления значительно снижает временную задержку в обработке сообщений, что важно при передаче трафика реального времени (on-line). Для этого управляющий выход «Уровень порога» массива памяти 5.2 блока коммутации подключен через одноименный управляющий вход вычислителя порога 5.3 к сумматору 5.3.5.The use of a threshold calculator is important especially at the initial stages of system operation and at the stages of its training. When the necessary statistics on the thresholds used when switching the switching modes in different networks and load conditions are collected and stored in the memory array 5.2 (see Fig. 8) of the switching unit, this information can be used to apply the networks established and stored for various operating conditions and traffic changes without turning on the threshold calculator. The use of the memory array 5.2 of the switching unit and statistical data when setting the switching threshold of the switching mode instead of calculating it significantly reduces the time delay in message processing, which is important when transmitting real-time traffic (on-line). For this, the control output “Threshold Level” of the memory array 5.2 of the switching unit is connected via the eponymous control input of the threshold 5.3 calculator to the adder 5.3.5.

Функциональная схема идентификатора 5.4 может быть реализована различным способом, например, как показано на фиг.10. При этом он включает в свой состав:The functional diagram of the identifier 5.4 can be implemented in various ways, for example, as shown in Fig.10. Moreover, it includes:

цифроаналоговый преобразователь 5.4.1, предназначенный для преобразования двоичного кода в напряжение;digital-to-analog converter 5.4.1, designed to convert binary code to voltage;

элемент сравнения 5.4.2, предназначенный для сравнения значений напряжений сигналов, подаваемых на его входы и представляющий собой компаратор;a comparison element 5.4.2, designed to compare the voltage values of the signals supplied to its inputs and which is a comparator;

управляющий элемент 5.4.3, предназначенный для формирования управляющего сигнала на включение режима коммутации каналов или режима коммутации пакетов и представляющий собой RS-триггер.a control element 5.4.3, designed to generate a control signal for switching on the channel switching mode or packet switching mode and which is an RS-trigger.

При этом управляющий вход «Длина сообщения» идентификатора и блока коммутации подключен на вход цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, к второму входу которого подключен управляющий вход «Величина порога», а выход соединен с первым входом управляющего элемента, второй вход которого соединен с управляющим входом «Установка 0» идентификатора и блока коммутации, а прямой и инверсный выходы являются управляющими выходами «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» идентификатора и объединены в управляющий выход «Режим коммутации» идентификатора.In this case, the control input “Message length” of the identifier and the switching unit is connected to the input of the digital-analog converter, the output of which is connected to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the control input “Threshold value”, and the output is connected to the first input of the control element, the second input which is connected to the control input "Setting 0" identifier and switching unit, and the direct and inverse outputs are the control outputs "Switching channels" and "Switching packets" identifier and combined into the control output "Switching mode" identifier.

Принципиальная схема коммутатора 5.5 может быть реализована различным образом, например, как показано на фиг.11. При этом она включает в свой состав два логических элемента И - И1 и И2 на два входа. Причем первые входы логических элементов И1 и И2 соответственно подключены к управляющим входам «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» коммутатора, вторые входы соединены с информационным входом «Сообщение» коммутатора и блока коммутации, а выходы являются соответственно информационными выходами «Коммутация каналов» и «Коммутация пакетов» коммутатора.Schematic diagram of the switch 5.5 can be implemented in various ways, for example, as shown in Fig.11. At the same time, it includes two logical elements And - I1 and I2 on two inputs. Moreover, the first inputs of the logical elements I1 and I2 are respectively connected to the control inputs “Switching channels” and “Switching packets” of the switch, the second inputs are connected to the information input “Message” of the switch and the switching unit, and the outputs are respectively information outputs “Switching channels” and “ Packet Switching ”Switch.

Заявленный блок коммутации работает в двух режимах:The claimed switching unit operates in two modes:

режим коммутации каналов;channel switching mode;

режим коммутации пакетов.packet switching mode.

При реализации режима коммутации пакетов, в фазе установления соединения абонентов с устройством между ними происходит диалог, в ходе которого выясняют длину сообщения L и адрес вызываемого абонента. В конце этой фазы выбирается метод коммутации посредством анализа длины сообщения и занятости объема буфера памяти 5.6 (см. фиг.8). Если длина сообщения не превышает критическую величину, т.е. L<L_кр, а все буферы канала, установленного для передачи сообщения адресату, свободны, то элемент сравнения 5.4.2 идентификатора (см. фиг.10), на входы которого поступают потенциалы, соответствующие длине обслуживаемого сообщения и установленного порога, выдаст сигнал о переводе управляющего элемента (триггера) 5.4.3 во второе устойчивое состояние. В результате с инверсного выхода управляющего элемента идентификатора 5.4 (см. фиг.8, 10) через управляющий выход «Коммутация пакетов» поступит сигнал на второй вход коммутатора 5.5, открывающий доступ сообщения абонента через информационный вход «Сообщение» блока коммутации 5 на вход второго логического элемента И2 5.5.2 (см. фиг.11) коммутатора 5.5 и далее в буфер памяти 5.6 (см. фиг.8), где сообщение будет разбито на пакеты для последующей передачи через информационный выход «Коммутация пакетов» блока коммутации 5 в блок адаптивной маршрутизации 3 (см. фиг.1) и трансляции в дейтограммном режиме абоненту-получателю. При этом блок управления узлом коммутации 4 через группу управляющих выходов «Сеть адресата А, В, С» обеспечивает буфер памяти 5.6 (см. фиг.8) адресом абонента получателя сообщения, необходимого для формирования заголовков пакетов, размещает пакеты в выделенной части буфера памяти, пересылает адрес буфера в адресный регистр блока адаптивной маршрутизации 3 (см. фиг.1), обрабатывающего выходящие линии. В аналогичных устройствах гибридной коммутации транзитных узлов и узла назначения распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы также выделяется необходимый объем буферной памяти для каждого виртуального соединения под пересылку или сборку сообщения соответственно.When implementing the packet switching mode, in the phase of establishing a connection between the subscribers and the device, a dialogue occurs between them, during which the message length L and the address of the called subscriber are determined. At the end of this phase, the switching method is selected by analyzing the message length and the occupancy of the volume of the memory buffer 5.6 (see Fig. 8). If the message length does not exceed a critical value, i.e. L <L _cr , and all the buffers of the channel set to transmit the message to the addressee are free, then the identifier comparison element 5.4.2 (see Fig. 10), the inputs of which receive the potentials corresponding to the length of the served message and the set threshold, will give a signal about the translation of the control element (trigger) 5.4.3 in the second stable state. As a result, from the inverted output of the identifier 5.4 control element (see Figs. 8, 10), a signal will be sent to the second input of the switch 5.5 through the control output “Packet Switching”, which allows the subscriber to access the message through the information input “Message” of the switching unit 5 to the input of the second logical element I2 5.5.2 (see Fig. 11) of the switch 5.5 and further to the memory buffer 5.6 (see Fig. 8), where the message will be divided into packets for subsequent transmission through the information output “Packet switching” of switching unit 5 to the adaptive unit routing 3 (s . Figure 1) and a broadcast mode in deytogrammnom destination subscriber. In this case, the control unit of the switching node 4 through the group of control outputs "Destination Network A, B, C" provides a memory buffer 5.6 (see Fig. 8) with the subscriber’s address of the recipient of the message necessary for generating packet headers, places the packets in the allocated part of the memory buffer, sends the address of the buffer to the address register of the adaptive routing block 3 (see figure 1), processing the outgoing lines. In similar devices of hybrid switching of transit nodes and the destination node of a distributed multilevel telecommunication system, the necessary amount of buffer memory is also allocated for each virtual connection for sending or assembling messages, respectively.

Реализация режима коммутации каналов заключается в следующем. Если длина сообщения превышает пороговую величину, т.е. L>L_кр, то независимо от состояния буферной памяти и величины трафика принимается решение об установлении физического соединения и передаче сообщения в режиме коммутации каналов. В этом случае сообщение может быть передано непосредственно в блок адаптивной маршрутизации 3 (см. фиг.1) путем подачи соответствующего уровня потенциала на второй вход элемента сравнения 5.4.2 идентификатора (см. фиг.10). Функции блока управления узлом коммутации 4 (см. фиг.1, 4) в этом случае сводятся к анализу адресной части сообщения и установлению физического соединения. Если часть буфера памяти занята и(или) недостаточна для размещения всего сообщения, то принятие решения об использовании метода коммутации каналов принимается в идентификаторе 5.4 путем подачи соответствующих потенциалов на первый и второй входы элемента сравнения 5.4.2 идентификатора (см. фиг.10) в соответствии с выражениемThe implementation of the channel switching mode is as follows. If the message length exceeds a threshold value, i.e. L> L _cr , then regardless of the state of the buffer memory and the amount of traffic, a decision is made to establish a physical connection and send a message in channel switching mode. In this case, the message can be transmitted directly to the adaptive routing unit 3 (see Fig. 1) by applying the corresponding potential level to the second input of the identifier comparison element 5.4.2 (see Fig. 10). The functions of the control unit of the switching node 4 (see figures 1, 4) in this case are reduced to the analysis of the address part of the message and the establishment of a physical connection. If part of the memory buffer is occupied and (or) insufficient to accommodate the entire message, then the decision to use the channel switching method is made in identifier 5.4 by supplying the corresponding potentials to the first and second inputs of the identifier comparison element 5.4.2 (see Fig. 10) according to the expression

где d - коэффициент пропорциональности, учитывающий степень занятости объема памяти, b - величина, отражающая динамику изменения трафика.where d is the coefficient of proportionality, taking into account the degree of employment of the memory volume, b is the value that reflects the dynamics of traffic changes.

При этом по команде с выхода элемента сравнения управляющий элемент (триггер) 5.4.3 перейдет в первое устойчивое состояние и с прямого его выхода через управляющий выход «Коммутация каналов» идентификатора поступит сигнал на первый вход первого логического элемента И1 5.5.1 коммутатора 5.5 (см. фиг.8, 11), открывающий доступ сообщению абонента через информационный вход «Сообщение» блока коммутации 5 (см. фиг.8,11) на вход первого логического элемента И1 5.5.1 (см. фиг.11) и далее, через информационный выход «Коммутация каналов» коммутатора 5.5 и блока коммутации 5 (см. фиг.8) в блок адаптивной маршрутизации 3 (см. фиг.1) для передачи по физическому соединению абоненту-получателю.At the same time, upon command from the output of the comparison element, the control element (trigger) 5.4.3 will go into the first stable state and from its direct output through the control output “Switching channels” of the identifier, a signal will be transmitted to the first input of the first logical element I1 5.5.1 of switch 5.5 (see Fig. 8, 11), allowing access to the message of the subscriber through the information input "Message" of the switching unit 5 (see Fig. 8.11) to the input of the first logical element I1 5.5.1 (see Fig. 11) and further, through information output "Channel switching" switch 5.5 and the comm unit state 5 (see Fig. 8) to the adaptive routing block 3 (see Fig. 1) for transmission over the physical connection to the subscriber-recipient.

Особенности режимов коммутации каналов и коммутации пакетов заключаются в следующем. Если информация о длине сообщения (L) и пороговое значение (L_пор) задаются в двоичном коде, то в примере реализации идентификатора 5.4 на фиг.10 цифроаналоговый преобразователь 5.4.1 непосредственно преобразует код в напряжение, которое сравниваются в элементе сравнения 5.4.2 с напряжением, поступающим из вычислителя порога 5.3 блока коммутации 5. Если же значения L и L_пор задаются каким-либо иным кодом, то перед цифроаналоговым преобразователем 5.4.1 необходимо поставить дешифратор, преобразующие этот код в двоичный. Код, соответствующий длине передаваемого сообщения, поступает на вход цифроаналогового преобразователя 5.4.1 по окончании диалога абонента с устройством, в то время как на вход цифроаналоговых преобразователей 5-3.1₁-5.3.1_k вычислителя порога 5.3 (см. фиг.8) поступают текущие значения критических длин сообщений L_кр вычисляемые блоком управления узлом коммутации 4 (см. фиг.1, 4-7) в течение всего времени функционирования устройства с учетом состояния системы и загрузки буферов памяти 5.2 (см. фиг.8). В примере реализации функциональной схемы идентификатора 5.4, представленном на фиг.10, пороговое значение длины сообщения L_пор может быть рассчитано в соответствие с примером, изложенным в приложении 1. Если истинная длина сообщения, преобразованная в напряжение цифроаналоговым преобразователем 5.4.1 идентификатора 5.4, превысит порогFeatures of the modes of channel switching and packet switching are as follows. If the message length information (L) and the threshold value (L _pores ) are set in binary code, then in the example implementation of identifier 5.4 in figure 10, the digital-to-analog converter 5.4.1 directly converts the code to voltage, which is compared in comparison element 5.4.2 with voltage coming from the threshold computer 5.3 of the switching unit 5. If the values of L and L _then are specified by some other code, then a decoder must be placed in front of the digital-analog converter 5.4.1, which will convert this code to binary. The code corresponding to the length of the transmitted message is fed to the input of the digital-to-analog converter 5.4.1 at the end of the subscriber’s dialogue with the device, while the input to the digital-to-analog converters 5-3.1 ₁ -5.3.1 _{k of the} threshold 5.3 calculator (see Fig. 8) the current values of the critical message lengths L _cr calculated by the control unit of the switching unit 4 (see Figs. 1, 4-7) during the entire operation of the device, taking into account the state of the system and loading of the 5.2 memory buffers (see Fig. 8). In the example implementation of the functional diagram of identifier 5.4 shown in FIG. 10, the threshold value of the message length L _then can be calculated in accordance with the example described in Appendix 1. If the true message length converted to voltage by the digital-to-analog converter 5.4.1 of identifier 5.4 exceeds threshold

где α - коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя, то на выходе элемента сравнения 5.4.2 появится высокий потенциал, при котором управляющий элемент 5.4.3 (триггер) перейдет во второе устойчивое состояние и на его прямом выходе появится высокий потенциал. Первый элемент И1 коммутатора 5.5 (см. фиг.11) закроется, а второй элемент И2 коммутатора 5.5 откроется. Идентификатор 5.4 готов к передаче сообщения из блока обработки запросов 2 в блок адаптивной маршрутизации 3. После установления сквозного канала до адресата устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы инициирует передачу сообщения. В противном случае, если соединение не установлено, абонент получает отказ.where α is the transfer coefficient of the digital-to-analog converter, then at the output of the comparison element 5.4.2 a high potential appears, at which the control element 5.4.3 (trigger) goes into the second stable state and a high potential appears at its direct output. The first element I1 of the switch 5.5 (see Fig. 11) closes, and the second element I2 of the switch 5.5 opens. The identifier 5.4 is ready to send a message from the request processing unit 2 to the adaptive routing unit 3. After the end-to-end channel is established to the destination, the hybrid switching device of the distributed multilevel telecommunication system initiates the transmission of the message. Otherwise, if the connection is not established, the subscriber is denied.

Заявленный генератор искусственного трафика 5.1, функциональная схема которого приведена на фиг.12, предназначен для формирования искусственного сетевого трафика в режиме обучения. При этом он включает в свой состав (см. фиг.12):The claimed generator of artificial traffic 5.1, the functional diagram of which is shown in Fig. 12, is intended for the formation of artificial network traffic in training mode. Moreover, it includes in its composition (see Fig. 12):

первый и второй генераторы шума (5.1.1 и 5.1.2), предназначенные для формирования (генерации) случайных сигналов с основными законами распределения;the first and second noise generators (5.1.1 and 5.1.2), designed to generate (generate) random signals with the basic laws of distribution;

первый и второй элементы выборки и хранения (5.1.3. и 5.1.4), предназначенные для получения мгновенных значений напряжения из случайных сигналов (формируемых генераторами шума) в заданные моменты времени, и состоят из смесителя и экстраполятора нулевого порядка;the first and second sampling and storage elements (5.1.3. and 5.1.4), designed to obtain instantaneous voltage values from random signals (generated by noise generators) at specified times, and consist of a mixer and an extrapolator of zero order;

первый и второй элементы сравнения (5.1.5 и 5.1.6), предназначенные для сравнения значений напряжений сигналов, подаваемых на их входы и представляющие собой компараторы;the first and second comparison elements (5.1.5 and 5.1.6), designed to compare the voltage values of the signals supplied to their inputs and representing comparators;

перестраиваемый генератор тактовых импульсов 5.1.7, предназначенный для генерирования тактовых импульсов с различным периодом следования;tunable clock generator 5.1.7, designed to generate clock pulses with different repetition periods;

генератор линейно-изменяющегося напряжения 5.1.8, предназначенный для формирования пилообразного напряжения;a 5.1.8 ramp generator for generating a sawtooth voltage;

регулируемую линию задержки 5.1.9, предназначенную для формирования заднего фронта импульса, задержанного по времени на необходимую величину;adjustable delay line 5.1.9, designed to form the trailing edge of the pulse, delayed in time by the required amount;

электронный ключ 5.1.10, предназначенный для переключения видов формируемых импульсных последовательностей, и содержащий три информационных входа, управляющий вход и информационный выход;an electronic key 5.1.10, designed to switch the types of generated pulse sequences, and containing three information inputs, a control input and an information output;

управляющий элемент 5.1.11, предназначенный для формирования выходного искусственного трафика для обучения системы и представляющий собой RS-триггер.control element 5.1.11, designed to generate output artificial traffic for training the system and which is an RS-trigger.

При этом выходы первого и второго генераторов шума подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов выборки и хранения, выходы которых подключены к первым входам первого и второго элементов сравнения, к вторым входам которых подключен выход генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход первого элемента сравнения подключен к первому входу управляющего элемента и к входу регулируемой линии задержки, управляющий вход которой является управляющим входом «Величина задержки», а выход соединен с первым входом электронного ключа, второй вход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов выборки и хранения, к входу генератора линейно-изменяющегося напряжения и к выходу перестраиваемого генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого является управляющим входом «Скорость трафика», выход второго элемента сравнения подключен к третьему входу электронного ключа, управляющий вход которого наряду с управляющими входами первого и второго генераторов шума, перестраиваемого генератора тактовых импульсов и генератора линейно-изменяющегося напряжения является управляющим входом «Включение», а выход соединен с входом установки в нуль управляющего элемента, прямой выход которого является информационным выходом «Обучение» генератора искусственного трафика.The outputs of the first and second noise generators are connected respectively to the first inputs of the first and second sampling and storage elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the first and second comparison elements, the second inputs of which are connected to the output of the ramp generator, and the output of the first comparison element connected to the first input of the control element and to the input of an adjustable delay line, the control input of which is the control input "Delay value", and the output is connected to the first input ctron key, the second input of which is connected to the second inputs of the first and second sampling and storage elements, to the input of the ramp generator and to the output of the tunable clock generator, the control input of which is the control input "Traffic Speed", the output of the second comparison element is connected to the third input of the electronic key, the control input of which, along with the control inputs of the first and second noise generators, a tunable clock and linear The o-varying voltage is the “On” control input, and the output is connected to the zero input of the control element, the direct output of which is the information output “Training” of the artificial traffic generator.

В режиме обучения заявленный генератор искусственного трафика работает следующим образом. При подаче из блока управления узлом коммутации 4 устройства (см. фиг.1) на генератор искусственного трафика 5.1 (см. фиг.8, 12) через управляющий вход «Включение» группы управляющих входов «Режим обучения» управляющего сигнала в двоичном коде «11» происходит включение первого и второго генераторов шума, перестраиваемого генератора тактовых импульсов и генератора линейно-изменяющегося напряжения. При подаче управляющего сигнала «01» происходит включение режима генерации последовательности импульсов, длительность которых изменяется по случайному закону. На выходе генератора искусственного трафика формируются импульсы с фиксированным по положению тактового импульса задним фронтом.In training mode, the claimed artificial traffic generator operates as follows. When applying from the control unit of the switching unit 4 devices (see Fig. 1) to the artificial traffic generator 5.1 (see Figs. 8, 12) through the control input "Switching on" of the group of control inputs "Training mode" of the control signal in binary code "11 »The first and second noise generators, a tunable clock pulse generator and a ramp generator are turned on. When the control signal "01" is applied, the mode of generating a sequence of pulses, the duration of which varies according to a random law, is switched on. At the output of the artificial traffic generator, pulses are formed with a trailing edge fixed by the position of the clock pulse.

Временные диаграммы работы устройства представлены на фиг.13. Здесь обозначено:Timing diagrams of the operation of the device are presented in Fig.13. It is indicated here:

U₁ - напряжения на выходе первого генератора шума;U ₁ - voltage at the output of the first noise generator;

U₇ - напряжение на выходе перестраиваемого генератора тактовых импульсов;U ₇ is the voltage at the output of the tunable clock;

U₈ - напряжение на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения;U ₈ is the voltage at the output of the ramp generator;

U₃ - напряжение на выходе первого элемента выборки и хранения;U ₃ is the voltage at the output of the first sampling and storage element;

U₅ - напряжение на выходе первого элемента сравнения;U ₅ is the voltage at the output of the first comparison element;

$$U_{11}^{вх.1}$$

- напряжение на первом входе управляющего элемента; $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}x\mathrm{.one}}$$

- voltage at the first input of the control element;

$$U_{10}^{вх.1}$$

- напряжение на первом входе электронного ключа; $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x\mathrm{.one}}$$

- voltage at the first input of the electronic key;

$$U_{10}^{вх.2}$$

- напряжение на втором входе электронного ключа; $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x.2}$$

- voltage at the second input of the electronic switch;

$$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}}$$

- напряжение на выходе управляющего элемента с фиксированным по положению тактового импульса задним фронтом; $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}}$$

- voltage at the output of the control element with a trailing edge fixed by the position of the clock pulse;

$$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}\text{'}}$$

- напряжение на выходе управляющего элемента с фиксированной на величину задержки задним фронтом импульса; $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}$$

- voltage at the output of the control element with a delayed by a trailing edge of the pulse;

U₂ - напряжения на выходе второго генератора шума;U ₂ - voltage at the output of the second noise generator;

U₄ - напряжение на выходе второго элемента выборки и хранения;U ₄ is the voltage at the output of the second sampling and storage element;

$$U_{10}^{вх.3}$$

- напряжение на третьем входе электронного ключа; $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x.3}$$

- voltage at the third input of the electronic key;

$$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$

- напряжение на выходе управляющего элемента с случайным временем фиксации фронта и спада импульса; $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}$$

- voltage at the output of the control element with a random time of fixing the front and the fall of the pulse;

U₀ - уровень компарации элементов сравнения, совпадающий с амплитудой линейно изменяющегося напряжения;U ₀ - the level of comparation of the elements of comparison, coinciding with the amplitude of a linearly varying voltage;

U_cp - среднее значение случайного процесса;U _cp is the average value of a random process;

U_i - мгновенное значение случайного процесса;U _i is the instantaneous value of a random process;

τ_Т - период следования тактовых импульсов;τ _T - the repetition period of clock pulses;

τ_з - величина задержки, создаваемая регулируемой линией задержки.τ _s - the amount of delay created by the adjustable delay line.

Случайный сигнал, с заданным законом распределения (см. U₁ на фиг.13) с выхода первого генератора шума 5.1.1 (см. фиг.12) поступает на вход первого элемента выборки и хранения 5.1.3, который содержит смеситель и экстраполятор нулевого порядка. Тактовые импульсы (см. U₇ на фиг.13), получаемые в перестраиваемом генераторе тактовых импульсов 5.1.7, поступают на управляющий вход первого элемента выборки и хранения 5.1.3, где «вырезаются» мгновенные значения U_i из случайного сигнала (см. U₁ на фиг.13), которые затем экстраполируются (см. U₃ на фиг.13) и поступают на первый вход первого элемента сравнения (компаратор) 5.1.5, на второй вход которого подаются пилообразные импульсы с выхода генератора линейно изменяющегося напряжения 5.1.8 (см. U₄ на фиг.13). Как только линейно изменяющееся напряжение превысит уровень компарации (экстраполированное напряжение), на выходе первого элемента сравнения выделяется импульс (см. U₃ на фиг.13), который передним фронтом переведет управляющий элемент (RS-триггер) 5.1.11 во второе устойчивое состояние, при этом на его выходе появится высокий потенциал (см. $$U_{11}^{вх.1}$$

на фиг.13). Этим самым будет зафиксирован передний фронт импульса, момент появления которого случаен и определяется законом распределения исходного процесса U_i, которые легко пересчитываются во временные интервалы, отсчитываемые от начала координат. Положение импульсов на временной оси можно определить по следующей формуле:A random signal with a given distribution law (see U ₁ in Fig. 13) from the output of the first noise generator 5.1.1 (see Fig. 12) is input to the first sampling and storage element 5.1.3, which contains a mixer and an extrapolator of zero order. Clock pulses (see U ₇ in Fig. 13), received in a tunable clock generator 5.1.7, are fed to the control input of the first sampling and storage element 5.1.3, where the instantaneous values of U _i are “cut out” from a random signal (see U ₁ in Fig. 13), which are then extrapolated (see U ₃ in Fig. 13) and fed to the first input of the first comparison element (comparator) 5.1.5, to the second input of which sawtooth pulses are fed from the output of the ramp generator 5.1 .8 (see U ₄ in FIG. 13). As soon as the linearly varying voltage exceeds the level of comparation (extrapolated voltage), a pulse is emitted at the output of the first comparison element (see U ₃ in Fig. 13), which will transfer the control element (RS-trigger) 5.1.11 to the second steady state with a rising edge, at the same time, a high potential will appear at its output (see $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}x\mathrm{.one}}$$

in Fig.13). This will fix the leading edge of the pulse, the moment of occurrence of which is random and is determined by the distribution law of the initial process U _i , which are easily recounted in time intervals counted from the origin. The position of the pulses on the time axis can be determined by the following formula:

Следующий тактовый импульс, поступающий с выхода перестраиваемого генератора тактовых импульсов 5.1.7 через электронный ключ 5.1.10, открытый по управляющему сигналу «01» для его второго входа (см. $$U_{10}^{вх.2}$$

на фиг.13), поступает на вход установки в нуль управляющего элемента (RS-триггера) 5.1.11, который возвращает его в первое (нулевое) устойчивое состояние, при этом на его выходе появится низкий потенциал (см. $$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}}$$

на фиг.12). Этим самым будет зафиксирован задний фронт импульса, момент появления которого фиксирован по положению тактового импульса.The next clock pulse coming from the output of the tunable clock generator 5.1.7 through the electronic key 5.1.10, opened by the control signal "01" for its second input (see $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x.2}$$

in Fig. 13), it is input to the zero setting of the control element (RS-flip-flop) 5.1.11, which returns it to the first (zero) steady state, and a low potential will appear at its output (see $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}}$$

12). This will fix the trailing edge of the pulse, the moment of occurrence of which is fixed by the position of the clock pulse.

Если на управляющий вход «Включение» генератора искусственного трафика поступает управляющий сигнал в двоичном коде «10», то задний фронт выходного импульса оказывается задержанным на величину τ_з (см. $$U_{10}^{вх.1}$$

на фиг.13), а сформированные импульсы будут иметь постоянную длительность. Так при τ_з=53 байта/V(бит/с), где 53 байта - длина ячейки ATM, a V - скорость передачи ячейки, можно имитировать технологию асинхронного режима передачи - сеть ATM (см. диаграмму $$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}\text{'}}$$

на фиг.13).If a control signal in binary code “10” is received at the “On” control input of the artificial traffic generator, then the trailing edge of the output pulse is delayed by the value of τ _s (see $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x\mathrm{.one}}$$

13), and the generated pulses will have a constant duration. So at τ _z = 53 bytes / V (bit / s), where 53 bytes is the length of the ATM cell, and V is the cell transfer rate, you can simulate asynchronous transfer mode technology - the ATM network (see diagram) $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}$$

in Fig.13).

При этом по управляющему сигналу в двоичном коде «10», поступающему на управляющий вход электронного ключа 5.1.10 будет закрыт его второй вход и открыт первый, подключая вход установки нуля управляющего элемента (RS-триггера) к выходу регулируемой линии задержки 5.1.9, на вход которой поступает с выхода первого элемента сравнения сигнал, идентифицирующий передний фронт импульса (см. U₅ на фиг.13). И управляющий элемент будет переходить в первое (нулевое) устойчивое состояние с задержкой τ_з, а на его выходе появится низкий потенциал, чем будет зафиксирован задний фронт импульса (см. $$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}\text{'}}$$

на фиг.13), момент появления которого фиксируется регулируемой линией задержки 5.1.9. Тем самым на выходе генератора искусственного трафика 5.1 будет формироваться последовательность одинаковых по длительности импульсов, но моменты появления которых, случайны и определяются законом распределения исходного процесса, который формируется первым генератором шума 5.1.1.At the same time, the second signal will be closed by the control signal in binary code "10", which is fed to the control input of the electronic key 5.1.10, and the first one will be opened, connecting the zero-setting input of the control element (RS-trigger) to the output of the adjustable delay line 5.1.9, the input of which receives from the output of the first comparison element a signal identifying the leading edge of the pulse (see U ₅ in Fig. 13). And the control element will go into the first (zero) steady state with a delay of τ _s , and a low potential will appear at its output, which will fix the trailing edge of the pulse (see $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}$$

13), the moment of occurrence of which is fixed by an adjustable delay line 5.1.9. Thus, a sequence of pulses of the same duration will be generated at the output of the 5.1 artificial traffic generator, but the instants of which are random and determined by the distribution law of the initial process, which is generated by the first 5.1.1 noise generator.

Если на управляющий вход «Включение» генератора искусственного трафика поступает управляющий сигнал в двоичном коде «00», то задний фронт выходного импульса оказывается задержанным случайным образов на величину, генерируемую с помощью второй цепочки генератора искусственного трафика, состоящего из второго генератора шума (5.1.2), второго элемента выборки и хранения (5.1.4) и второго элемента сравнения (5.1.6), путем подключения ее к третьему входу электронного ключа 5.1.1, а генерированные импульсы будут иметь и фронт и спад сформированные случайным образом.If the control signal “On” of the artificial traffic generator receives the control signal in binary code “00”, then the trailing edge of the output pulse is delayed by random images by the amount generated by the second chain of the artificial traffic generator, consisting of the second noise generator (5.1.2 ), the second sampling and storage element (5.1.4) and the second comparison element (5.1.6), by connecting it to the third input of the electronic key 5.1.1, and the generated pulses will have both a front and a drop formed case in a different way.

При этом по управляющему сигналу в двоичном коде «00», поступающему на управляющий вход электронного ключа 5.1.10 будет закрыт его первый и второй вход и открыт третий, подключая вход установки нуля управляющего элемента (RS-триггера) к выходу второго элемента сравнения (5.1.6), на входы которого поступают сигналы с генератора линейно-изменяющегося напряжения 5.1.8 и с второго элемента выборки и хранения (5.1.4). В результате реализации процесса, аналогичного описанному выше в первой цепи генерации искусственного трафика (элементы 5.1.1, 5.1.3, 5.1.5 фиг.12) во второй цепи происходит формирование спада импульса по случайному закону распределения второго генератора шума (5.1.2). Так, случайный сигнал, с заданным для второго генератора шума законом распределения (см. U₂ на фиг.13) с выхода второго генератора шума (5.1.2 см. фиг.12) поступает на вход второго элемента выборки и хранения 5.1.4, на второй вход которого поступают тактовые импульсы из перестраиваемого генератора тактовых импульсов 5.1.7 (см. U₇ на фиг.13), где «вырезаются» мгновенные значения U_i из случайного сигнала и экстраполируются (см. U₄ на фиг.13), после чего поступают на первый вход второго элемента сравнения (компаратор) 5.1.6, на второй вход которого подаются пилообразные импульсы с выхода генератора линейно изменяющегося напряжения 5.1.8 (см. U₈ на фиг.13). Как только линейно изменяющееся напряжение превысит уровень компарации (экстраполированное напряжение), на выходе второго элемента сравнения выделяется импульс (см. $$U_{10}^{вх.3}$$

на фиг.13), который своим фронтом переведет управляющий элемент (RS-триггер) 5.1.11 во второе устойчивое состояние, при этом на его выходе появится последовательность импульсов, (см. $$U_{11}^{вых}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$

на фиг.13) со случайными по времени фронтом и спадом.In this case, according to the control signal in binary code “00” received at the control input of the electronic key 5.1.10, its first and second input will be closed and the third open, connecting the zero-setting input of the control element (RS-trigger) to the output of the second comparison element (5.1 .6), the inputs of which receive signals from a ramp generator 5.1.8 and from the second sampling and storage element (5.1.4). As a result of the implementation of a process similar to that described above in the first circuit for generating artificial traffic (elements 5.1.1, 5.1.3, 5.1.5 of FIG. 12), a pulse decay is formed in the second circuit according to the random distribution law of the second noise generator (5.1.2) . So, a random signal, with the distribution law specified for the second noise generator (see U ₂ in Fig. 13), is output from the second noise generator (5.1.2 see Fig. 12) to the input of the second sampling and storage element 5.1.4, the second input of which receives clock pulses from a tunable clock generator 5.1.7 (see U ₇ in FIG. 13), where the instantaneous values of U _i are “cut out” from a random signal and extrapolated (see U ₄ in FIG. 13), then they come to the first input of the second element of comparison (comparator) 5.1.6, the second input of which is fed saw Various pulses from the generator output voltage is linearly varying 5.1.8 (see. U ₈ to 13). As soon as the linearly changing voltage exceeds the level of comparation (extrapolated voltage), a pulse is emitted at the output of the second comparison element (see $${\mathrm{<figure-callout\; id="10"\; label="U"\; filenames="00000107.png,00000108.png"\; state="\{\{state\}\}">U</figure-callout>}}_{10}^{\mathrm{at}x.3}$$

13), which will translate the control element (RS-flip-flop) 5.1.11 into its second stable state with its front, and a pulse sequence will appear at its output, (see $$U_{\mathrm{eleven}}^{\mathrm{at}sx}{}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}$$

on Fig) with a random time front and recession.

Поскольку перестраиваемый генератор тактовых импульсов 5.1.7 и регулируемая линия задержки 5.1.9 имеют возможность настройки, а первым и вторым генераторами шума можно задавать случайные сигналы, с различными законами распределения, то можно добиться любой длительности генерируемых сообщений, передаваемых с различной частотой следования, подчиняющихся необходимому закону распределения для основных сетевых технологий и видов сетевого трафика.Since the tunable clock generator 5.1.7 and the adjustable delay line 5.1.9 are configurable, and the first and second noise generators can be set random signals with different distribution laws, you can achieve any duration of the generated messages transmitted with different repetition rates, obeying necessary distribution law for basic network technologies and types of network traffic.

Таким образом, система может быть настроена на моделирование основных типов трафика современных сетей, что позволяет достичь поставленную цель и может использоваться при проектировании, испытании телекоммуникационных систем, а также в ходе обучения (настройки) узлов и устройств системы и для прогнозирования нагрузки на них без привлечения пользователей (абонентов).Thus, the system can be configured to simulate the main types of traffic of modern networks, which allows to achieve the goal and can be used in the design, testing of telecommunication systems, as well as in the training (setup) of nodes and devices of the system and to predict the load on them without involving users (subscribers).

Таким образом, согласно фиг.16, при длинных сообщениях и увеличивающемся трафике будет преобладать метод коммутации каналов и, наоборот, если в устройство будут поступать короткие сообщения при сильно пульсирующем трафике, передачу сообщений целесообразно осуществлять с использованием метода коммутации пакетов. Использование того или иного режима определяется выбором величины L_кр. Если число занятых буферов памяти (ν_з) и величина b могут контролироваться в пределах данного устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы или во всей системе в зависимости от принятого метода маршрутизации, то критическая длина сообщения (L_кр) является проектным параметром и устанавливается на стадии проектирования конкретного устройства (узла коммутации), или методом статистических испытаний в режиме обучения с использованием заявленного генератора искусственного трафика.Thus, according to FIG. 16, with long messages and increasing traffic, the channel switching method will prevail and, conversely, if short messages with very pulsating traffic arrive in the device, it is advisable to transmit messages using the packet switching method. The use of a particular mode is determined by the choice of L _cr . If the number of occupied memory buffers (ν _s ) and the value of b can be controlled within a given hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system or in the whole system depending on the accepted routing method, then the critical message length (L _cr ) is a design parameter and is set at the stage designing a specific device (switching node), or by the method of statistical tests in the training mode using the claimed artificial traffic generator.

Исходя из примеров, представленных в приложениях 1, 2, 3 и 4, заявленный способ гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, реализованный на устройстве гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, блоке коммутации и генераторе искусственного трафика позволяет при заданной стоимости передачи единицы информации осуществить выбор числа элементов буферной памяти и оптимального значения сетевого трафика, обеспечивающего минимальную среднюю задержку передачи сообщений и допустимую вероятность отказа в обслуживании поступающих от абонентов заявок, а также подтверждает целесообразность передачи длинных сообщений методом коммутации каналов, а коротких - методом коммутации пакетов, так как это не только обеспечивает сохранение масштаба времени, но и служит достижению указанных целей изобретения.Based on the examples presented in appendices 1, 2, 3, and 4, the claimed hybrid switching method of a distributed multilevel telecommunication system implemented on a hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, a switching unit, and an artificial traffic generator allows, for a given cost of transmitting a unit of information, the choice of the number buffer memory elements and the optimal value of network traffic providing a minimum average transmission delay of messages communications and the admissible probability of denial of service of applications received from subscribers, and also confirms the advisability of transmitting long messages using the channel switching method, and short messages using the packet switching method, since this not only ensures the preservation of the time scale, but also serves to achieve the stated objectives of the invention.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Мизин И.А., Богатырев В.А., Кулешов А.П. Сети коммутации пакетов / Под ред. В.С. Семенихина. - М.: Радио и связь, 1986. - 408 с.1. Mizin I.A., Bogatyrev V.A., Kuleshov A.P. Packet Switching Networks / Ed. V.S. Semenikhin. - M .: Radio and communications, 1986. - 408 p.

2. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: Наука, 1989. - 552 с.2. Ventzel E.S. Operations research. - M .: Nauka, 1989 .-- 552 p.

3. Будко П.А. Управление ресурсами информационно-телекоммуникационных систем. Методы оптимизации. - Спб.: ВАС, 2012. - 512 с.3. Budko P.A. Resource management of information and telecommunication systems. Optimization methods. - St. Petersburg: YOU, 2012 .-- 512 s.

4. Будко Н.П., Шлаев Д.В. Математическая модель маршрутизации на сети. / Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2008. - т.15, вып.1. - С.186-187.4. Budko N.P., Shlaev D.V. A mathematical model of routing on a network. / Review of applied and industrial mathematics. - 2008.- t.15, issue 1. - S.186-187.

Приложение 1Annex 1

Порядок расчета критической длины сообщенияThe procedure for calculating the critical message length

Выбор режима коммутации происходит путем сравнения величины длины сообщения L^mn с пороговым значением L_пор, которое может быть рассчитано по формулеThe selection of the switching mode occurs by comparing the value of the message length L ^mn with a threshold value of L _then , which can be calculated by the formula

где ν - общий объем памяти, занятый сообщением; ν_з(t) - текущее значение занятого объема памяти; ∂ν_з(t)/∂t - производная по времени от занятого объема памяти; β - коэффициент пропорциональности. Данное значение L_пор преобразуют в значение уровня напряжения $$U_{пор}^{mn}$$

и сравнивают его с соответствующим ему предварительно вычисленным пороговым значением $$U_{пор}^{mn}$$

. При этом общее число пакетов фиксированной длины (L_пак), которые могут быть сформированы из сообщения длиной L, определяется соотношениемwhere ν is the total amount of memory occupied by the message; ν _s (t) is the current value of the occupied memory size; ∂ν _s (t) / ∂t is the time derivative of the occupied memory size; β is the coefficient of proportionality. This L _pore value _is converted to a voltage level value $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

and compare it with its corresponding pre-calculated threshold value $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

. Moreover, the total number of packets of a fixed length (L _pack ) that can be formed from a message of length L is determined by the ratio

т.е. не должно превышать объем буферной памяти, так как, в противном случае, сообщение получает отказ, или должно разбиваться на блоки.those. should not exceed the amount of buffer memory, because, otherwise, the message is refused, or should be broken into blocks.

Таким образом, критическую длину сообщения можно определить из соотношения (П.1.2):Thus, the critical message length can be determined from the relation (A.1.2):

Для одноканального устройства, как системы массового обслуживания с ожиданием, вероятность получения сообщением отказа в обслуживании в соответствие с [2] равнаFor a single-channel device, as a waiting system, the probability of a denial of service message in accordance with [2] is

где ρ=λ/µ - коэффициент загрузки устройства; λ - интенсивность поступления сообщений; µ - интенсивность обслуживания; $$P_{отк}^{доп}$$

- допустимое значение вероятности отказа в обслуживании.where ρ = λ / µ is the load factor of the device; λ is the message arrival rate; µ is the intensity of service; $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

- the acceptable value of the probability of a denial of service.

Решая уравнение (П.1.4) относительно ν для предельного значения Р_отк, получимSolving equation (A.1.4) with respect to ν for the limiting value of P _open , we obtain

Критическая длина сообщения с учетом загрузки устройства и допустимого значения вероятности отказа равна:The critical message length, taking into account the device load and the acceptable value of the probability of failure, is:

Условие выбора критической длины сообщения (П.1.6) не учитывает структуру сети, к которому принадлежит устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы и такие ее показатели, как время задержки сообщения в сети, общий трафик сети, стоимость сети и другие показатели, являющиеся исходными данными при проектировании сети.The condition for choosing the critical message length (A.1.6) does not take into account the network structure to which the hybrid switching device of the distributed multilevel telecommunication system belongs and its indicators such as the delay time of the message in the network, total network traffic, network cost, and other indicators that are the initial data when designing a network.

Приложение 2Appendix 2

Пример осуществления способа гибридной коммутации распределительной многоуровневой телекоммуникационной системыAn example implementation of the method of hybrid switching distribution multilevel telecommunication system

В примере реализации схемы вычислителя порога 5.3 (см. фиг.9) он представляет собой блок, в котором пороговое значение L_пор может быть рассчитано по формуле (П.1.1). В этом случае используется только информация о состоянии данного узла (занятый объем буфера памяти 5.6). Производная по времени от занятого объема буферной памяти учитывает тенденцию изменения буферной памяти и зависит от изменения трафика поступающих от абонентов заявок на коммутацию сообщений.In an example implementation of a threshold 5.3 calculator circuit (see FIG. 9), it is a block in which the threshold value of L _pores can be calculated by the formula (A.1.1). In this case, only information about the state of this node is used (the occupied amount of the memory buffer is 5.6). The time derivative of the occupied volume of the buffer memory takes into account the tendency for the buffer memory to change and depends on the change in the traffic of message switching requests received from subscribers.

Если истинная длина сообщения выражена в единицах напряжения U, то она подается на один из входов схемы сравнения (компаратора) идентификатора 5.4 (фиг.8, 10), на другой вход которого подается величинаIf the true length of the message is expressed in units of voltage U, then it is fed to one of the inputs of the comparison circuit (comparator) of identifier 5.4 (Figs. 8, 10), to the other input of which the value

где α - коэффициент, преобразующий пороговую длину сообщения в напряжение. Если длина сообщения L выражена в битах, то а по размерности представляет собой величину [вольт/бит].where α is the coefficient that converts the threshold message length to voltage. If the message length L is expressed in bits, then the dimension is [volt / bit].

Элемент сравнения 5.4.2 идентификатора 5.4 (см. фиг.10) переходит во второе устойчивое состояние, если U>U_пор. Высокий потенциал, появившийся на выходе элемента сравнения, переведет управляющий элемент 5.4.3 (триггер) во второе длительное устойчивое состояние, при этом на его прямом выходе потенциал станет высоким, что приведет к открыванию первого логического элемента 5.5.1 И1 коммутатора 5.5 (см. фиг.11). В результате этого будет осуществлен режим коммутации каналов.The comparison element 5.4.2 of identifier 5.4 (see FIG. 10) goes into the second stable state if U> U _then . The high potential that appears at the output of the comparison element will transfer the control element 5.4.3 (trigger) to the second long-term stable state, while at its direct output the potential will become high, which will lead to the opening of the first logical element 5.5.1 I1 of the switch 5.5 (see 11). As a result of this, the channel switching mode will be implemented.

Управляющий элемент 5.4.3 (триггер) идентификатора возвращается в исходное состояние по команде блока управления узлом коммутации 4 (см. фиг.8, 10) путем подачи единичного импульса на вход «Установка нуля» управляющего элемента идентификатора 5.4. В дальнейшем будет осуществляться режим коммутации пакетов до тех пор, пока напряжение U на выходе элемента сравнения идентификатора не превысит порогового значения U_пор, формируемого на выходе вычислительного устройства 5.3.The identifier control element 5.4.3 (trigger) is returned to its initial state by the command of the control unit of the switching unit 4 (see Figs. 8, 10) by applying a single pulse to the “Zero setting” input of the identifier control element 5.4. In the future, the packet switching mode will be carried out until the voltage U at the output of the identifier comparison element exceeds the threshold value U _pores generated at the output of the computing device 5.3.

В устройстве реализована адаптивная маршрутизация. Информация, необходимая для принятия решения о направлении передачи, представляет собой: таблицы маршрутизации; сведения о текущем состоянии выходных трактов; данные очередей пакетов, ожидающих передачи по каждому из каналов; данные о состоянии буферов памяти других узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы. Также при реализации централизованной адаптивной маршрутизации блок адаптивной маршрутизации через группу управляющих входов-выходов «Общесетевые каналы сигнализации» (см. фиг.1) (ОКС) может пользоваться маршрутными таблицами центрального маршрутизатора распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.The device implements adaptive routing. The information necessary to make a decision on the direction of transmission is: routing tables; information about the current state of the output paths; packet queue data awaiting transmission on each channel; data on the state of the memory buffers of other switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system. Also, when implementing centralized adaptive routing, the adaptive routing unit through the group of control inputs and outputs “Network-wide signaling channels” (see FIG. 1) (ACS) can use the routing tables of the central router of a distributed multilevel telecommunication system.

При этом блок адаптивной маршрутизации 3 вычисляет текущий вес ветвиIn this case, the adaptive routing unit 3 calculates the current weight of the branch

а затем определяет вероятность P_i с которой должен отправлять пакеты в i-м направленииand then determines the probability P _i with which it should send packets in the i-th direction

где r - количество ветвей, в которые может быть направлено сообщение; V_i - назначенный априорно вес ветви, например, в единицах пропускной способности; ν_i - объем свободной памяти буфера (измеряется в количестве пакетов, которые еще могут быть сохранены в буфере).where r is the number of branches into which the message can be sent; V _i - a priori weight assigned to the branch, for example, in units of throughput; ν _i is the amount of free buffer memory (measured in the number of packets that can still be stored in the buffer).

Целесообразно направлять пакеты в i-ю ветвь, для которойIt is advisable to forward packets to the i-th branch, for which

Для исключения скачков управляющего элемента (триггера) 5.4.3 идентификатора блок адаптивной маршрутизации 3 может распределять пакеты по ветвям в соответствии с вычисленными значениями вероятности. В первом случае реализуется передача пакетов по виртуальному каналу, во втором - используется дейтаграммный метод.To exclude jumps of the identifier control (trigger) 5.4.3, the adaptive routing block 3 can distribute packets into branches in accordance with the calculated probability values. In the first case, packet transmission over a virtual channel is implemented; in the second, the datagram method is used.

Применение информации о состоянии блока коммутации заявленного устройства и узлов коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы оправдано тем, что результат оптимизации на сетевом уровне позволяет определить значения потоков информации F_ij пропускных способностей каналов V_ij, общее число каналов r_i и объем буфера для каждого узла ν_i. При этом достаточно решить одно из уравнений, см. [4]:The use of information about the state of the switching unit of the claimed device and the switching nodes of a distributed multilevel telecommunication system is justified by the fact that the optimization result at the network level allows us to determine the values of information flows F _ij of the channel throughputs V _ij , the total number of channels r _i and the buffer volume for each node ν _i . In this case, it is enough to solve one of the equations, see [4]:

где χ - комплексный коэффициент загрузки каналов, вид функции которого определяется соотношениемwhere χ is the complex channel load factor, the form of the function of which is determined by the relation

Оптимизация по χ_ij позволяет варьировать величинами V_ij и r_ij в зависимости от класса графика (F_ij), выбирая любую совокупность каналов с переменной шириной битовых скоростей передачи (ШПБСП), формируя каждый раз виртуальный канал с переменной пропускной способностью и поддерживая значения вероятностно-временных характеристик (минимальное среднее время задержки сообщения и вероятность отказа в обслуживании по причине отсутствия свободных мест в буфере) на заданном уровне (см. фиг.15).Optimization by χ _ij allows you to vary the values of V _ij and r _ij depending on the class of the graph (F _ij ), choosing any set of channels with a variable width of bit rates (SHBSP), forming each time a virtual channel with a variable bandwidth and maintaining the values of probability time characteristics (minimum average message delay time and probability of denial of service due to lack of free places in the buffer) at a given level (see Fig. 15).

Приложение 3Appendix 3

Оценка эффективности заявленного способаEvaluation of the effectiveness of the claimed method

Исследования, проведенные в [3 (с.259-264)], позволяют осуществить более обоснованный выбор L_кр и расчет основных вероятностно-временных характеристик и показателей сети. Минимальное среднее время задержки сообщения может быть вычислено из соотношения [3]The studies conducted in [3 (p. 259-264)] allow a more reasonable choice of L _cr and the calculation of the main probability-time characteristics and network indicators. The minimum average message delay time can be calculated from the relation [3]

где γ - общий трафик; С_зад - заданная стоимость передачи единицы количества информации; k - коэффициент пропорциональности; для полностью загруженной системы, когда ρ=1 соотношение в скобках равноwhere γ is the total traffic; With _ass - the specified cost of transmitting a unit of information k is the coefficient of proportionality; for a fully loaded system, when ρ = 1, the ratio in parentheses is

при этом учтено, что числитель $$1+2+\dots +\left(\nu +1\right)=\frac{\left(\nu +1\right)\left(\nu +2\right)}{2}$$

- есть сумма арифметической прогрессии. Тогда оптимальное значение равноit is taken into account that the numerator $$\mathrm{one}+2+...+\left(\nu +\mathrm{one}\right)=\frac{\left(\nu +\mathrm{one}\right)\left(\nu +2\right)}{2}$$

- is the sum of arithmetic progression. Then the optimal value is

Данное условие определяет оптимальное значение коэффициента загрузки устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы ρ_опт=С_зад/kr, обеспечивающее минимальное значение среднего времени задержки сообщений в виде выражения (П.3.1). Здесь r - общее число узлов сети, влияющее на количество выходных линий, k - коэффициент пропорциональности. При этом 0<ρ_опт<1. А условие (П.3.2) соответствует максимальному значению задержки сообщения при ρ=1, и не зависит от стоимости устройства и сетиThis condition determines the optimal value of the load factor of the hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system ρ _opt = C _ass / kr, providing a minimum value of the average message delay time in the form of an expression (Clause 3.1). Here r is the total number of network nodes that affects the number of output lines, k is the proportionality coefficient. Moreover, 0 <ρ _opt <1. And the condition (A.3.2) corresponds to the maximum value of the message delay at ρ = 1, and does not depend on the cost of the device and the network

Кривые зависимостей $$T_{ср}^{\min }=\sout{\int }\left({\rho }_{опт}\right)$$

и $$P_{отк}=\varphi \left({\rho }_{опт}\right)$$

, построенные в соответствии с выражениями (П.3.1) и (П.1.4), приведены на совмещенном графике фиг.14 и подтверждают предположение о том, что использование в системе бесконечного числа буферов позволяет получить верхнюю границу для задержки, которую можно достичь при конечном числе элементов буферной памяти, при этом задержка в системе без буферов дает нижнюю границу для задержки большого разнообразия систем множественного доступа с буферизацией и управляемым потоком.Dependency curves $$T_{\mathrm{from}R}^{\min }=\sout{\int }\left({\rho }_{\mathrm{about}Pt}\right)$$

and $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}=\varphi \left({\rho }_{\mathrm{about}Pt}\right)$$

constructed in accordance with expressions (A.3.1) and (A.1.4) are shown in the combined graph of Fig. 14 and confirm the assumption that the use of an infinite number of buffers in the system allows one to obtain an upper bound for the delay that can be achieved at the end the number of buffer memory elements, while the delay in a system without buffers gives a lower bound for the delay of a wide variety of multiple access systems with buffering and controlled flow.

Анализ полученных результатов показывает, что минимальная средняя задержка $$\left(T_{cp}^{\min }=1,8с\right)$$

, соответствующая $${\rho }_{опт}^{\text{'}}=0,6$$

и $$\nu =\infty$$

, (точка А на фиг.14) может быть достигнута при более высоком трафике поступающих на обслуживание заявок ( $${\rho }_{опт}^{\text{'}\text{'}}=0,78$$

и $$\nu =3$$

) при ограниченном числе буферов памяти устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы (точка В). При этом вероятность отказа Р*=0,12, что приблизительно соответствует значению ~10% и является вполне приемлемым [3].An analysis of the results shows that the minimum average delay $$\left(T_{cp}^{\min }=\mathrm{one},8\mathrm{from}\right)$$

corresponding $${\rho }_{\mathrm{about}Pt}^{\text{'}\text{'}}=0,6$$

and $$\nu =\infty$$

, (point A in Fig. 14) can be achieved with a higher traffic of service requests received ( $${\rho }_{\mathrm{about}Pt}^{\text{'}\text{'}\text{'}\text{'}}=0,78$$

and $$\nu =3$$

) with a limited number of memory buffers of a hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system (point B). Moreover, the probability of failure P * = 0.12, which approximately corresponds to the value of ~ 10% and is quite acceptable [3].

Аналитические расчеты подтверждают, что при ужесточении требования к вероятности отказа значение $$P_{отк}^{доп}=0,01$$

может быть достигнуто при количестве буферов ν=20 и коэффициенте загрузки ρ_опт=0,9. При этом для сложной сети, например, содержащей r=40 коммутационных узлов, и напряженном трафике γ=36 пакетов/с, среднее время задержки сообщений будет равно $$T_{cp}^{\min }=7с$$

. В соответствии с выражением (П.1.6) критическая длина сообщения для заявленного устройства гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы будет равна L_кр=20480 бит при длине пакета L_пак=1024 бит.Analytical calculations confirm that when the requirements for the probability of failure are tightened, the value $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}=0,01$$

can be achieved with the number of buffers ν = 20 and the load factor ρ _opt = 0.9. Moreover, for a complex network, for example, containing r = 40 switching nodes, and heavy traffic γ = 36 packets / s, the average message delay time will be equal to $$T_{cp}^{\min }=7\mathrm{from}$$

. In accordance with the expression (A.1.6), the critical message length for the claimed hybrid switching device of a distributed multi-level telecommunication system will be L _cr = 20480 bits with a packet length L _pak = 1024 bits.

Приложение 4Appendix 4

Оценка эффективности устройства гибридной коммутации Распределенной многоуровневой телекоммуникационной системыEvaluation of the effectiveness of a hybrid switching device of a Distributed Multilevel Telecommunication System

Преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями можно определить из номограмм, изображенных на фиг.15. Здесь изображены совмещенные графики зависимостейThe advantages of the invention in comparison with the prototype and other known technical solutions can be determined from the nomograms shown in Fig.15. Shown are combined dependency graphs.

которые представляют собой номограммы для графического решения сетевых задач и могут быть использованы для количественной оценки преимуществ предлагаемого способа гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы.which are nomograms for graphical solutions to network problems and can be used to quantify the advantages of the proposed method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system.

Анализ показывает, что основные качественные показатели сети в оптимальном случае зависят от числа каналов r в выбранном направлении передачи и числа буферов ν на входе в каждый канал, причем для осуществления оптимальности значения r, ν должны быть строго дозированы и выдаваться программно. Например, при числе каналов r=4 и ν=15 (см. 3-й квадрант) оптимальное значение коэффициента загрузки канала χ=0,55.The analysis shows that the main qualitative indicators of the network in the optimal case depend on the number of channels r in the selected direction of transmission and the number of buffers ν at the entrance to each channel, and in order to achieve optimality, the values of r, ν should be strictly dosed and issued in software. For example, with the number of channels r = 4 and ν = 15 (see the 3rd quadrant), the optimal value of the channel load factor is χ = 0.55.

Это означает, что передаваемый по сети поток достигает значения F₁₂=20 Мбит при пропускной способности V=36 Мбит. Если необходимо передать сообщение длиной L=795 байт, то объем буфера ν=15 оказывается достаточным, чтобы разбить сообщение на 15 частей и поместить их в буферную память (к примеру, на сетях ATM, поскольку одна ячейка ATM равна 53 байта), не нарушив оптимальности.This means that the stream transmitted over the network reaches F ₁₂ = 20 Mbit with a throughput of V = 36 Mbit. If it is necessary to transmit a message with a length of L = 795 bytes, then the buffer ν = 15 is sufficient to split the message into 15 parts and place them in the buffer memory (for example, on ATM networks, since one ATM cell is 53 bytes) without violating optimality.

Если передаваемое сообщение окажется большей длины, например L=1166 байт, то потребуется 22 буфера для их записи, что приведет к уменьшению коэффициента загрузки канала χ=0,43, и, следовательно, эффективность использования ресурсов уменьшится на 22%.If the transmitted message is longer, for example, L = 1166 bytes, then 22 buffers are required to write them, which will lead to a decrease in the channel load factor χ = 0.43, and, consequently, resource efficiency will decrease by 22%.

Попытка сохранить коэффициент загрузки канала на прежнем уровне приведет к увеличению среднего времени задержки (кривая А в первом квадранте). В точке минимума время задержки T=10 мс, в то время как при смещении по кривой вверх дает время задержки T=13 мс, что приводит к увеличению времени задержки на 30%.An attempt to keep the channel load factor at the same level will increase the average delay time (curve A in the first quadrant). At the minimum point, the delay time is T = 10 ms, while when shifted upward, it gives a delay time of T = 13 ms, which leads to an increase in the delay time by 30%.

Таким образом, сформулированная цель изобретения - повышение эффективности использования выходных трактов и улучшение вероятностно-временных характеристик информационного обмена - достигнута применением заявляемого способа.Thus, the stated objective of the invention is to increase the efficiency of the use of output paths and to improve the probability-time characteristics of information exchange — achieved by using the proposed method.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

повышение эффективности использования каналов на сети;improving the efficiency of using channels on the network;

повышение эффективности использования буферов памяти в узлах коммутации сети;improving the efficiency of using memory buffers in network switching nodes;

снижение временной задержки пакетов на сети;reduction of time delay of packets on the network;

определение оптимального режима коммутации на сети;determination of the optimal switching mode on the network;

варьирование пропускной способностью, каналами и числом буферов в зависимости от класса трафика, выбирая любую совокупность каналов с переменной шириной битовых скоростей передачи, формируя каждый раз виртуальный канал с переменной пропускной способностью и поддерживая значения вероятностно-временных характеристик на заданном уровне.varying the bandwidth, channels and the number of buffers depending on the traffic class, choosing any set of channels with a variable width of bit rates, forming each time a virtual channel with a variable bandwidth and maintaining the values of probability-time characteristics at a given level.

Claims (4)

1. Способ гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, заключающийся в том, 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, отличающийся тем, что 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 $${\rho }_m^n$$

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 $$P_{отк}^{доп}$$

в обслуживании, по полученным результатам вычислений $${\rho }_m^n$$

рассчитывают соответствующие ему критические длины $$L_{кр}^{mn}$$

сообщения, преобразуют их в критические уровни пороговых напряжений $$U_{пор}^{mn}$$

переключения режима коммутации, причем массив сформированных значений $$U_{пор}^{mn}$$

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 $$U_{пор}^{mn}$$

, при $$U^{mn}>U_{пор}^{mn}$$

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.1. The method of hybrid switching of a distributed multilevel telecommunication system, which consists in pre-setting a threshold value for the length L of _the message _pores , receiving the message, storing it, comparing the length L of the received message with L _pores , and making the decision to select the switching mode based on the comparison results, characterized in that the preset values for L _then generate network traffic messages with different lengths L λ and intensity of their receipt for N types of communication network types, and M rafika, according L and λ and μ predetermined intensity Messaging Service calculated load factor $${\rho }_m^n$$

for each m-th type of traffic and n-th type of communication network, where m = 1, 2, ..., M; n = 1, 2, ..., N, satisfying the requirement of fulfilling an acceptable probability of failure $$P_{\mathrm{about}t\mathrm{to}}^{d\mathrm{about}P}$$

in service, according to the results of calculations $${\rho }_m^n$$

critical lengths are calculated $$L_{\mathrm{to}R}^{mn}$$

messages, convert them to critical threshold voltage levels $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

switching switching mode, and an array of generated values $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

they memorize, receive service messages from subscribers, memorize them, determine the destination network address and network type n by the network mask of the address part of messages, and classify the type of incoming traffic by the intensity of messages λ, measure the length of messages received for service L ^mn , convert the measured length L ^mn in the corresponding voltage level value U ^mn , compare it with a threshold value $$U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

at $$U^{mn}>U_{P\mathrm{about}R}^{mn}$$

they select the “channel switching” mode and establish a physical connection to send the message to the recipient, otherwise the message L ^{mn is} divided into packets, select the “packet switching” mode and transmit the message to the recipient in the datagram mode, and to establish a physical connection and the datagram mode, by polling neighboring nodes and obtaining their routing tables determine the composition, topological structure and connectivity of a distributed multilevel telecommunication system, and according to the results of a survey of appointments They use the source table to route message delivery to its nodes, check their current availability, for which they send and receive ping echo requests using ICMP protocol, collect statistics on the occupied memory buffer volumes at the input to each channel using SNMP protocol, based on destination network addresses form a local adaptive route, for which they use the information of the source routing table that determines all available directions of packet transmission, correct it based on the availability of output channels with IDs and lengths of packet queues waiting for transmission to communication channels form a decentralized adaptive route, for which they accept network tables of signaling from neighboring switching nodes of the route table to all destination nodes, indicating routes with the minimum packet delay time and packet queue lengths at these nodes , on the basis of which the original routing table is adjusted according to the data from the obtained route tables and information on the availability of output communication channels, as well as packet queue lengths, expect transmitting to the communication channels, form a centralized adaptive route, for which the current weight coefficients of the branches available to the message recipient are calculated with the communication channels included in them, the obtained values of the weight coefficients for all available branches are compared, they are ranked in descending order, and routes with maximum values are selected the weights of the branches lying on them, request information about the route of packet delivery to the destination network from a distributed multilevel telecommunication system and On the basis of the information received, data on the availability of output communication channels, and the values of the branch weights, the initial routing table is adjusted, with which the address part of the transmitted message is compared, the message transmission route is selected, and the route with the maximum weight coefficient is used to provide a physical connection, and for providing the datagram mode of packet distribution, assign routes along which branches with weight coefficients from the constructed th row, the modified stored routes. 2. Устройство гибридной коммутации распределенной многоуровневой телекоммуникационной системы, 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, отличающееся тем, что 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 B» 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.2. A hybrid switching device of a distributed multilevel telecommunication system, comprising a distributed multilevel telecommunication system, including at each level a set of switching nodes, each of the switching nodes includes a request processing unit, w≥2 information inputs of which are “Subscribers” inputs, while the request processing unit equipped with an information output “Message”, an adaptive routing unit, a group of information inputs / outputs “To (from) communication channels (s)” of which to the switching nodes of the corresponding levels of a distributed multilevel telecommunication system and which is equipped with information inputs “Channel switching” and “Packet switching”, a control unit for a switching node, characterized in that it also includes a switching unit, a control input “Voltage level” and the information output “Training "Which are connected to the control output of the same name and the information input of the request processing unit, the control outputs" Address "," Message Length "," Traffic "and controlling The “Priority” input of the request processing unit is connected to the control inputs of the same name and the control output of the switching unit control unit, the “Route table” control output and the “Busy memory size B” control input are connected to the same name control input and control output of the adaptive routing unit, group control outputs “Destination network A, B, C”, control output “Load factor”, control output “Threshold level”, group of control inputs / outputs “Busy memory size A, B, C”, control the “Zero setting” output and the control outputs “Learning mode” of the control unit of the switching unit are connected to the same control inputs of the switching unit, the information input “Message” of which is connected to the same information output of the request processing unit, and the group of control outputs “Destination network A, B, C ”and the information outputs“ Switching channels ”and“ Switching packets ”are connected to the group of control inputs of the same name and the information inputs of the adaptive routing unit, the group of control inputs / outputs“ About esetevye Signaling Channels "switching node control unit are connected to respective nodes of a distributed switching telecommunication k-tiered system, where k = 1, 2, ... K, K - total number of levels having the first level of input and output information in a global network. 3. Блок коммутации, 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, отличающийся тем, что дополнительно введены массив памяти, первый и второй управляющие входы которого являются 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.3. A switching unit containing a memory buffer, a threshold calculator, an identifier and a switch, the first and second identifier control inputs being the “Voltage level” and “Zero setting” control inputs of the switching unit, and the third is connected to the threshold value calculator threshold control output , the control outputs of the identifier “Channel switching” and “Packet switching” are connected to the first and second control inputs of the switch, respectively, the information input of the switch is an information input m “Message” of the switching unit, the first information output “Switching channels” is the same information output of the switching unit, and the second information output “Switching packets” is connected to the information input of the memory buffer, the information output of which is the information output “Switching packets” of the switching unit, which differs by the fact that an additional memory array is introduced, the first and second control inputs of which are the control inputs “Load factor” and “Threshold level” of the commutator block In this case, the third control input of the memory array is connected to the control outputs “Channel switching” and “Packet switching” of the identifier, and the output of the memory array is connected to the first control input of the threshold calculator, an artificial traffic generator, the information output of which is the information output “Training” of the switching unit, and the control inputs “Traffic Speed”, “Delay Value” and “Power On” are the group of control inputs “Training Mode” of the switching unit, the group of control inputs / outputs “Busy memory capacity ”of the switching unit, consisting of control inputs“ A ”,“ B ”and control output“ C ”, is connected to the group of control inputs“ Busy memory size A, B, C ”of the threshold calculator, while the control input“ C ”of the calculator the threshold is connected to the control output “Busy amount of buffer memory C” of the memory buffer, the group of control inputs “Destination Network” of the switching unit, consisting of control inputs “A”, “B” and “C”, is connected to the groups of control inputs of the same name “Destination Network” "Threshold calculator and memory buffer and is a group of ravlyaetsya outputs "Destination Network" Switching Unit. 4. Генератор искусственного трафика, 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, выход первого генератора шума подключен к первому входу первого элемента выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения, ко 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, отличающийся тем, что 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. 4. An artificial traffic generator comprising a first noise generator, a first sampling and storage element, a first comparison element, a tunable clock, a ramp generator, a control element and an adjustable delay line, the output of the first noise generator is connected to the first input of the first sample element and storage, the output of which is connected to the first input of the first comparison element, to the second input of which the output of the ramp generator is connected, and the output of the first the comparison element is connected to the first input of the control element, the output of the tunable clock generator is connected to the first input of the ramp generator, characterized in that the second noise generator, the second sampling and storage element, the second comparison element and the electronic key, the first input of which are additionally introduced connected to the output of the adjustable delay line, the second input is connected to the second inputs of the sampling and storage elements and to the output of the tunable clock generator, control the main input of which is the control input “Traffic Speed” of the artificial traffic generator, the input of the adjustable delay line is connected to the first input of the control element, and the control input is the control input of the “Delay Value” of the artificial traffic generator, the output of the second noise generator is connected to the first input of the second sample element and storage, the output of which is connected to the first input of the second comparison element, the second input of which is connected to the output of the ramp generator, the output is connected to the third input of the electronic key, the control input of which is combined with the control inputs of the noise generators, a ramp generator and a tunable clock pulse generator and is the control input “Turning on” the artificial traffic generator, which along with the control inputs “Traffic speed” and “ The delay value ”form a group of control inputs“ Training mode ”of the artificial traffic generator, the output of the electronic key is connected to the second input of the control element, whose output is the data output "Training" artificial traffic generator.

Images