RU2749444C1 - Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network - Google Patents
Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749444C1 RU2749444C1 RU2020137668A RU2020137668A RU2749444C1 RU 2749444 C1 RU2749444 C1 RU 2749444C1 RU 2020137668 A RU2020137668 A RU 2020137668A RU 2020137668 A RU2020137668 A RU 2020137668A RU 2749444 C1 RU2749444 C1 RU 2749444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network
- information
- physical
- virtual
- correspondents
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при проектировании систем и сетей связи на физическом и логическом (виртуальном) уровне и их подсистем управления; для обоснования структуры виртуальной сети, создаваемой на основе физической сети, обеспечивающей функционирование других, действующих, виртуальных сетей.The invention relates to the field of modeling communication networks and can be used in the design of communication systems and networks at the physical and logical (virtual) level and their control subsystems; to substantiate the structure of a virtual network created on the basis of a physical network that ensures the functioning of other existing virtual networks.
Развитие цифровых и информационных технологий привело к появлению в физических сетях связи (информационно-телекоммуникационных системах) множества наложенных виртуальных (логических) сетей связи. Достоинством технологии виртуальных сетей является то, что она позволяет создавать полностью изолированные сегменты сети путем логического конфигурирования устройств, не прибегая к изменению физической структуры [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2016. — 992 с.: ил., стр. 387]. Однако виртуальные сети можно считать полноценным видом транспорта для передачи трафика, только если есть гарантии на пропускную способность и другие параметры производительности [Пугин В.В., Татаринова Н.М. Проектирование корпоративной сети предприятия на основе технологии VPN. Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектирования специальностей 210406, 210403 и 090106. – Самара: ПГУТиИ, 2011г. – 90 с., стр. 6].The development of digital and information technologies has led to the appearance in physical communication networks (information and telecommunication systems) of many superimposed virtual (logical) communication networks. The advantage of virtual network technology is that it allows you to create completely isolated network segments by logical configuration of devices without resorting to changing the physical structure [Olifer V., Olifer N. Computer networks. Principles, technologies, protocols: Textbook for universities. 5th ed. - SPb .: Peter, 2016. - 992 p .: ill., P. 387]. However, virtual networks can be considered a full-fledged mode of transport for traffic transmission only if there are guarantees for bandwidth and other performance parameters [Pugin V.V., Tatarinova N.M. Designing a corporate enterprise network based on VPN technology. Methodical instructions for the implementation of course and diploma design of specialties 210406, 210403 and 090106. - Samara: PGUTiI, 2011. - 90 p., P. 6].
Использование множеством виртуальных сетей связи ресурсов одной физической сети способствует возникновению конфликтной ситуации, при которой суммарные потребности виртуальных сетей превышают ресурсы физической. Поэтому при формировании каждой новой виртуальной сети необходимо учитывать распределение нагрузки на ресурсы физической сети во времени. В этом случае, при превышении суммарной пиковой нагрузки виртуальных сетей ресурсов физической сети возможно распределение их нагрузки во времени, что позволит исключить возникновение конфликтных ситуаций при использовании общего телекоммуникационного ресурса. The use by many virtual networks of communication of resources of one physical network contributes to the emergence of a conflict situation in which the total needs of virtual networks exceed the resources of the physical. Therefore, when forming each new virtual network, it is necessary to take into account the distribution of the load on the resources of the physical network in time. In this case, when the total peak load of virtual networks of the physical network resources is exceeded, their load may be distributed in time, which will eliminate the occurrence of conflicts when using a common telecommunication resource.
Известные способы моделирования сетей связи не позволяют находить варианты структуры вновь создаваемых виртуальных сетей связи с учетом распределения во времени суммарной нагрузки действующих виртуальных сетей на элементы физической сети.The known methods of modeling communication networks do not allow finding options for the structure of newly created virtual communication networks, taking into account the distribution in time of the total load of operating virtual networks on the elements of the physical network.
Перечисленные выше факторы указывают на необходимость разработки способов моделирования виртуальных сетей связи на остаточных ресурсах физической сети, с учетом распределения во времени нагрузки действующих виртуальных сетей на элементы физической сети и интенсивности нагрузки корреспондентов формируемой виртуальной сети.The factors listed above indicate the need to develop methods for modeling virtual communication networks on the residual resources of the physical network, taking into account the distribution in time of the load of existing virtual networks on the elements of the physical network and the intensity of the load of correspondents of the formed virtual network.
Термины и определения, используемые в заявке.Terms and definitions used in the application.
Сеть связи – технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи [Федеральный закон от 7 июля 2003 г. N 126-ФЗ «О связи»].Communication network is a technological system that includes means and communication lines and is intended for telecommunications [Federal Law of July 7, 2003 N 126-FZ "On Communication"].
Виртуальная сеть связи – логическая сеть связи, создаваемая поверх другой сети – физической сети. Физическая сеть – это совокупность технических средств и сред (каналов связи), с помощью которых осуществляется передача данных.A virtual communication network is a logical communication network created on top of another network - a physical network. A physical network is a set of technical means and environments (communication channels) through which data transmission is carried out.
Узел связи – совокупность технических средств связи, обеспечивающих маршрутизацию трафика (данных), оказание услуг связи и присоединение пользователей к сети общего пользования. В графе – вершины.Communication node - a set of technical means of communication that provide traffic (data) routing, provision of communication services and connection of users to the public network. The graph contains the vertices.
Корреспондирующий узел связи – узел связи к которому присоединен пользователь (отправитель/получатель) информационного направления.Corresponding communication node - communication node to which the user (sender / recipient) of the information direction is connected.
Линия связи – линии передачи, физические цепи и линейно-кабельные сооружения связи. В графе – ребра.Communication line - transmission lines, physical circuits and line-cable communication facilities. The graph contains edges.
Блок данных – битовая последовательность, передаваемая как единое целое между элементами информационно-телекоммуникационной системы. Для различных технологий – это пакет, контейнер и др.Data block is a bit sequence transmitted as a whole between the elements of the information and telecommunication system. For various technologies, this is a package, container, etc.
Пропускная способность – предельная скорость передачи данных линии связи (информационного направления).Bandwidth is the maximum data transmission rate of the communication line (information direction).
Память – среда для хранения данных в течение определённого времени. Имеет показатели объема, скорости чтения/записи и др.Memory is a medium for storing data for a certain period of time. It has indicators of volume, read / write speed, etc.
Вычислительная мощность (производительность) оборудования – объем данных, обрабатываемый в единицу времени.Computing power (performance) of equipment - the amount of data processed per unit of time.
Информационное направление – совокупность технических средств связи, обеспечивающая перенос данных между корреспондентами (пользователями).Information direction - a set of technical means of communication, ensuring the transfer of data between correspondents (users).
Маршрутизация – процесс определения маршрута передачи данных в сетях связи.Routing is the process of determining the route of data transmission in communication networks.
В настоящее время известны способы моделирования сетей связи. Так, известен способ моделирования, реализованный в [Способ моделирования сетей связи. Агеев Д.А., Баленко О.А., Бухарин В.В., Жилков Е.А., Кирьянов А.В., Сагдеев А.К., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2488165 C1, 20.07.2013. Заявка № 2012130787/08 от 18.07.2012.]. Способ заключается в том, что формируют исходный граф исследуемой сети с заданными значениями N вершин графа сети и М ветвей, соединяющих их, задают число статических экспериментов, задают совокупности из W возможных видов угроз безопасности, Z адекватных им средств защиты и присваивают им определенные численные индексы, формируют последовательности псевдослучайных чисел и законы их распределения, которые соответствуют непреднамеренным отказам вершин и ветвей сети, формируют законы распределения случайных чисел, соответствующие появлению определенного вида угрозы безопасности, возникшим при их реализации отказам.Methods for modeling communication networks are now known. So, the known method of modeling, implemented in [Method for modeling communication networks. Ageev D.A., Balenko O.A., Bukharin V.V., Zhilkov E.A., Kiryanov A.V., Sagdeev A.K., Starodubtsev Yu.I. Invention patent RU 2488165 C1, 20.07.2013. Application No. 2012130787/08 dated 18.07.2012.]. The method consists in the fact that the initial graph of the studied network is formed with the given values of N vertices of the network graph and M branches connecting them, the number of static experiments is set, the sets of W possible types of security threats, Z of the protection means adequate to them are set, and they are assigned certain numerical indices , form a sequence of pseudo-random numbers and the laws of their distribution, which correspond to unintentional failures of the nodes and branches of the network, form the laws of distribution of random numbers, corresponding to the appearance of a certain type of security threat, which occurred during their implementation.
Недостатком данного способа является отсутствие учета вычислительной способности и возможностей памяти оборудования узлов связи, что не позволяет полноценно оценить создаваемую на элементы физической сети нагрузку информационных направлений виртуальных сетей и их независимость друг от друга.The disadvantage of this method is the lack of accounting for the computing capacity and memory capabilities of the equipment of communication nodes, which does not allow to fully assess the load of information directions of virtual networks created on the elements of the physical network and their independence from each other.
Известен способ моделирования, реализованный в [Способ моделирования разнородных сетей связи. Алисевич Е.А., Гусев А.П., Евграфов В.А., Панкова Н.В., Семенов С.С., Стародубцев Г.Ю., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2481629 C1, 10.05.2013. Заявка № 2012100119/08 от 10.01.2012.], заключающийся в том, что задают исходные данные, формируют в каждом из статистических экспериментов граф, в котором существует или отсутствует маршрут в заданных информационных направлениях, имитируют перемещение абонентов, генерируют начальную топологию и структуру разнородных сетей, при этом элементы разнородных сетей связи не связаны между собою, формируют матрицу информационных направлений между узлами разнородных сетей связи, имитируют соединение узла сети с другим узлом сети, фиксируют пути успешного функционирования для каждого информационного направления, генерируют значения пропускной способности и показателя живучести для сформированной линии привязки между узлами, рассчитывают вероятность наличия маршрута между абонентами.The known method of modeling, implemented in [Method for modeling heterogeneous communication networks. Alisevich E.A., Gusev A.P., Evgrafov V.A., Pankova N.V., Semenov S.S., Starodubtsev G.Yu., Starodubtsev Yu.I. Invention patent RU 2481629 C1, 05/10/2013. Application No. 2012100119/08 dated 10.01.2012.], Which consists in setting the initial data, forming in each of the statistical experiments a graph in which there is or is no route in the given information directions, simulating the movement of subscribers, generating the initial topology and structure of heterogeneous networks, while the elements of heterogeneous communication networks are not interconnected, they form a matrix of information directions between the nodes of heterogeneous communication networks, simulate the connection of a network node with another network node, fix the paths of successful functioning for each information direction, generate values of throughput and survivability index for the formed tie lines between nodes, calculate the probability of a route between subscribers.
Недостатком данного способа является то, что при маршрутизации в нем учитывается только пропускная способность и живучесть, а свойства памяти и вычислительной способности оборудования узлов связи не учтены, что не позволяет полноценно оценить создаваемую нагрузку информационных направлений виртуальных сетей на элементы физической сети.The disadvantage of this method is that when routing it takes into account only the throughput and survivability, and the properties of memory and computing capacity of the equipment of communication nodes are not taken into account, which does not allow to fully assess the created load of information directions of virtual networks on the elements of the physical network.
Известен способ моделирования, реализованный в [Способ моделирования сети связи с памятью. Стародубцев Ю.И. Иванов С.А., Иванов Н.А., Вершенник Е.В., Закалкин П.В., Стародубцев П.Ю., Белов К.Г., Вершенник А.В. Патент на изобретение RU 2734503 C1, 19.10.2020. Заявка № 2020116157 от 16.05.2020]. Технический результат изобретения заключается в расширении арсенала средств в области моделирования сетей связи за счет установления зависимости между вероятностью передачи блоков данных за заданное время и объемом памяти на узлах коммутации с учетом параметров, характеризующих состояние сети в условиях потока отказов ее элементов и заданных параметрах подсистемы ее восстановления.The known method of modeling, implemented in [Method for modeling a communication network with memory. Starodubtsev Yu.I. Ivanov S.A., Ivanov N.A., Vershennik E.V., Zakalkin P.V., Starodubtsev P.Yu., Belov K.G., Vershennik A.V. Patent for invention RU 2734503 C1, 19.10.2020. Application No. 2020116157 dated 16.05.2020]. The technical result of the invention is to expand the arsenal of tools in the field of modeling communication networks by establishing a relationship between the probability of transmission of data blocks in a given time and the amount of memory on switching nodes, taking into account the parameters characterizing the state of the network in the conditions of the flow of failures of its elements and the specified parameters of the subsystem of its recovery ...
Недостатком данного способа является то, что при моделировании физической сети связи в нем не учитываются особенности размещения множества наложенных виртуальных сетей, что не позволяет полноценно оценить во времени создаваемую нагрузку на ресурсы элементов физической сети.The disadvantage of this method is that when modeling a physical communication network, it does not take into account the peculiarities of the placement of a set of superimposed virtual networks, which does not allow to fully assess in time the generated load on the resources of the elements of the physical network.
Наиболее близким по технической сущности аналогом к заявленному способу и принятому за прототип является способ моделирования виртуальных сетей в условиях деструктивных воздействий [Cпособ моделирования виртуальных сетей в условиях деструктивных программных воздействий. Алисевич Е.А., Бречко А.А., Львова Н.В., Сорокин М.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2701994 C1, 02.10.2019. Заявка № 2018136271 от 15.10.2018.], заключающийся в том, что формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа и ветвей, соединяющих их, задают информационные направления между вершинами графа, число статистических экспериментов и длительность шага модельного времени, дополнительно задают ряд индивидуальных разнородных требований к виртуальной сети, обеспечивающей каждое информационное направление, вариант маршрутизации, интервал изменения и закон распределения случайных величин, характеризующих времена восстановления неработоспособных элементов физической сети связи в зависимости от элементов и реализуемого типа деструктивных программных воздействий, нумеруют все вершины графа физической сети связи, формируют матрицу смежности графа, элементами которой являются весовые коэффициенты, учитывающие пропускную способность каждой ветви физической сети.The closest in technical essence analogue to the claimed method and adopted as a prototype is a method for modeling virtual networks in conditions of destructive influences [Method for modeling virtual networks in conditions of destructive software influences. Alisevich E.A., Brechko A.A., Lvova N.V., Sorokin M.A., Starodubtsev Yu.I. Patent for invention RU 2701994 C1, 02.10.2019. Application No. 2018136271 dated 15.10.2018.], Which consists in the fact that they form the initial graph of the investigated physical network with a given number of graph vertices and branches connecting them, set information directions between the graph vertices, the number of statistical experiments and the duration of the model time step, additionally set a number of individual heterogeneous requirements for a virtual network that provides each information direction, routing option, change interval and distribution law of random variables characterizing the recovery times of inoperable elements of a physical communication network, depending on the elements and the type of destructive software actions being implemented, all vertices of the physical communication network graph are numbered , form an adjacency matrix of the graph, the elements of which are weight coefficients that take into account the throughput of each branch of the physical network.
Недостатком способа-прототипа является отсутствие, при моделировании виртуальной сети связи, определения остаточного ресурса во времени элементов физической сети, на основе которого будет формироваться виртуальная сеть.The disadvantage of the prototype method is the absence, when modeling a virtual communication network, to determine the residual resource in time of the elements of the physical network, on the basis of which the virtual network will be formed.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое решение, является множественные взаимовлияния между виртуальными сетями связи, функционирующими на основе ресурсов одной физической сети, возникающими вследствие превышения суммарной нагрузки виртуальных сетей над ресурсами физической сети, обеспечивающей их функционирование. Данное обстоятельство не позволяет исследовать виртуальные сети по отдельности и в дальнейшем обеспечивать качество обслуживания корреспондентов одной виртуальной сети без учета множества корреспондентов других виртуальных сетей.The technical problem to be solved by the proposed solution is multiple interactions between virtual communication networks operating on the basis of the resources of one physical network, arising from the excess of the total load of virtual networks over the resources of the physical network that ensures their functioning. This circumstance does not allow to investigate virtual networks separately and in the future to ensure the quality of service for correspondents of one virtual network without taking into account the many correspondents of other virtual networks.
Техническая проблема решается за счет последовательного и обоснованного динамического определения остаточного ресурса физической сети связи, на основе которой функционируют множество виртуальных сетей, а также исключения из структуры физической сети элементов с недостаточным ресурсом при моделировании очередной виртуальной сети.The technical problem is solved due to the consistent and reasonable dynamic determination of the residual resource of the physical communication network, on the basis of which many virtual networks operate, as well as the exclusion of elements with insufficient resource from the structure of the physical network when modeling the next virtual network.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей средств и способов моделирования виртуальных сетей связи с требуемым качеством обслуживания и сокращения времени моделирования очередной виртуальной сети. The technical result of the invention is to expand the functionality of the tools and methods for modeling virtual communication networks with the required quality of service and reducing the simulation time for the next virtual network.
Технический результат достигается тем, что в способе моделирования виртуальной сети связи на остаточных ресурсах физической сети, формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа – узлов и ветвей – линий связи, задают параметры пропускной способности каждой линии связи, K действующих виртуальных сетей связи и требования к ним, длительность шага модельного времени Δt моделируют процесс передачи данных в виртуальных сетях; что дополнительно задают параметры памяти и вычислительной способности оборудования на каждом узле связи; места размещения корреспондентов K действующих виртуальных сетей связи и интенсивность генерируемой корреспондентами нагрузки, алгоритмы маршрутизации, общее время одного статистического эксперимента T, состав и структуру вновь подключаемой к физической сети связи корпоративной системы управления (КСУ), для которой необходимо обеспечить информационный обмен, требования корреспондентов КСУ к информационному обмену, определяют остаточный ресурс элементов физической сети связи как разницу заданного ресурса и нагрузки, оказываемой на него потоками данных, циркулирующих во всех функционирующих виртуальных сетях, последовательно проводят K статистических экспериментов по моделированию действующих виртуальных сетей связи с последовательным добавлением в каждом эксперименте одной действующей виртуальной сети связи, в каждом из которых подключают корреспондентов k-ой виртуальной сети к узлам физической сети, выбирают в R k информационных направлениях алгоритмы маршрутизации и определяют маршруты передачи данных с учетом остаточного ресурса элементов физической сети связи, отмечают k-ю виртуальную сеть как функционирующую, при моделировании процесса передачи данных во всех виртуальных сетях в каждом информационном направлении с шагом моделирования Дt корреспонденты информационных направлений генерируют и передают поток данных с заданной интенсивностью по установленному маршруту, измеряют показатели нагрузки на пропускную способность, память и вычислительную способность на всех элементах физической сети связи и запоминают их значения, после окончания каждого статистического эксперимента выводят характеристики нагрузки на все элементы физической сети связи во времени по показателям пропускной способности, памяти и вычислительной способности, корректируют по ним характеристики остаточного ресурса всех элементов физической сети связи во времени по показателям пропускной способности, памяти и вычислительной способности; исключают из структуры физической сети элементы, максимальные значения характеристик остаточного ресурса которых меньше заданных минимальных требований в информационных направлениях k-ой виртуальной сети, после проведения всех статистических экспериментов по моделированию К действующих виртуальных сетей связи моделируют подключение виртуальной сети связи КСУ, для чего исключают из структуры физической сети элементы, максимальные значения характеристик остаточного ресурса которых меньше минимальных заданных требований в информационных направлениях КСУ, подключают корреспондентов КСУ к элементам физической сети связи с учетом их физического размещения и требований к информационному обмену, последовательно для каждого информационного направления выбирают в информационных направлениях КСУ алгоритм маршрутизации и определяют маршруты передачи данных, при этом сопоставляют заданную характеристику интенсивности нагрузки в информационных направлениях с характеристикой во времени остаточных ресурсов элементов физической сети, входящих в маршруты информационного направления, проверяют наличие маршрутов с учетом необходимого для функционирования информационных направлений КСУ остаточного ресурса элементов физической сети связи, если такие маршруты существуют, то выбирают маршрут передачи данных по основному критерию маршрутизации, если маршруты отсутствуют, то выбирают другие, удовлетворяющие требованиям информационных направлений, алгоритмы маршрутизации и повторяют действия по определению и проверке маршрутов передачи данных с учетом необходимого для функционирования информационных направлений КСУ остаточного ресурса элементов физической сети связи, если такие маршруты существуют, то выбирают маршрут передачи данных по основному критерию маршрутизации, если в каких-либо информационных направлениях маршруты отсутствуют, при условии проверки всех удовлетворяющих требованиям информационных направлений алгоритмов маршрутизации, то проверяют наличие непроверенных вариантов подключения корреспондентов информационного направления из места их заданного расположения, если непроверенные варианты подключения корреспондентов информационного направления из места их заданного расположения есть, выбирают другие доступные варианты подключения корреспондентов КСУ в месте их размещения и повторяют действия по определению и проверке маршрутов передачи данных с учетом необходимого для функционирования информационных направлений КСУ остаточного ресурса элементов физической сети связи, если в каких-либо информационных направлениях нет маршрутов, при условии проверки всех удовлетворяющих требованиям информационных направлений алгоритмов маршрутизации при всех доступных вариантах подключения корреспондентов КСУ в месте их размещения, то в каждом информационном направлении для каждого корреспондента определяют узлы физической сети, от которых существуют маршруты, удовлетворяющие требованиям к информационному обмену корреспондентов информационного направления, для каждого корреспондента строят вариационный ряд узлов физической сети, от меньшего к большему, по необходимым ресурсам для его перемещения к узлу связи, перемещают и подключают корреспондентов к узлам физической сети связи, соответствующих старшему члену их вариационного ряда, в информационном направлении заново выбирают алгоритм маршрутизации и определяют маршрут передачи данных, после определения маршрутов передачи данных во всех информационных направлениях КСУ отмечают полученную виртуальную сеть связи как функционирующую.The technical result is achieved by the fact that in the method of modeling a virtual communication network on the residual resources of the physical network, an initial graph of the investigated physical network is formed with a given number of graph vertices - nodes and branches - communication lines, the parameters of the throughput of each communication line are set, K operating virtual communication networks and the requirements for them, the duration of the step of the model time Δ t simulate the process of data transmission in virtual networks; what is additionally set by the parameters of memory and computing capacity of the equipment at each communication node; locations of correspondents K operating virtual communication networks and the intensity of the load generated by the correspondents, routing algorithms, the total time of one statistical experiment T , the composition and structure of the corporate control system (CSU) newly connected to the physical communication network, for which it is necessary to provide information exchange, the requirements of the CSU correspondents to information exchange, determine the residual resource of the elements of the physical communication network as the difference between the given resource and the load exerted on it by the data streams circulating in all functioning virtual networks, sequentially carry out K statistical experiments on modeling the operating virtual communication networks with the sequential addition in each experiment of one operating virtual communication network, in each of which the correspondents of the k- th virtual network are connected to the nodes of the physical network, routing algorithms are selected in R k information directions and the route the data transmission methods, taking into account the residual resource of the elements of the physical communication network, mark the k- th virtual network as functioning, when modeling the data transmission process in all virtual networks in each information direction with a modeling step D t, correspondents of information directions generate and transmit a data stream with a given intensity along the established route, measure the load indicators for bandwidth, memory and computing capacity on all elements of the physical communication network and store their values, after the end of each statistical experiment, the load characteristics on all elements of the physical communication network are displayed in time in terms of throughput, memory and computing abilities, they correct the characteristics of the residual resource of all elements of the physical communication network in time in terms of bandwidth, memory and computing capacity; elements, the maximum values of the characteristics of the residual resource of which are less than the specified minimum requirements in the information directions of the k-th virtual network, are excluded from the structure of the physical network, after all statistical modeling experiments The connection of the virtual communication network of the KSU is simulated to the existing virtual communication networks, for which they are excluded from the structure elements of the physical network, the maximum values of the characteristics of the residual resource of which are less than the minimum specified requirements in the information directions of the KSU, connect the KSU correspondents to the elements of the physical communication network, taking into account their physical location and requirements for information exchange, sequentially for each information direction, a routing algorithm is selected in the information directions of the KSU and determine the data transmission routes, while comparing the given characteristic of the load intensity in the information directions with the characteristic in time of the residual res urs of the elements of the physical network included in the routes of the information direction, the presence of routes is checked, taking into account the residual resource of the elements of the physical communication network necessary for the functioning of the information directions of the CCU, if such routes exist, then the data transmission route is selected according to the main routing criterion, if there are no routes, then other routing algorithms that satisfy the requirements of information directions and repeat the steps to determine and check data transmission routes, taking into account the residual resource of the elements of the physical communication network necessary for the operation of information directions of the KSU, if such routes exist, then select the data transmission route according to the main routing criterion, if there are no routes in any information directions, provided that all routing algorithms that meet the requirements of information directions are checked, then the presence of unverified connection options is checked information direction correspondents from their specified location, if there are unverified options for connecting information direction correspondents from their specified location, select other available options for connecting CSC correspondents at their location and repeat the steps to determine and check data transmission routes, taking into account the necessary for functioning information directions of the KSU of the residual resource of the elements of the physical communication network, if there are no routes in any information directions, provided that all routing algorithms that meet the requirements of the information directions are checked for all available options for connecting KSU correspondents at their location, then in each information direction for each correspondent determine the nodes of the physical network, from which there are routes that satisfy the requirements for the information exchange of correspondents of the information direction, for each correspondence They construct a variational series of nodes of the physical network, from smaller to larger, according to the necessary resources to move it to the communication center, move and connect correspondents to the nodes of the physical communication network corresponding to the senior member of their variational series, re-select the routing algorithm in the information direction and determine the route data transmission, after determining the routes of data transmission in all information directions, the KSU mark the received virtual communication network as functioning.
Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов моделирования сетей связи, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, что, следовательно, указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».From the prior art, no solutions have been identified regarding methods for modeling communication networks characterized by the claimed set of features, which, therefore, indicates the compliance of the claimed method with the "novelty" condition of patentability.
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The results of the search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototypes of the features of the claimed invention, have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the knowledge of the influence of the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified technical result has not been revealed. Therefore, the claimed invention meets the “inventive step” requirement of patentability.
«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие способ.The "industrial applicability" of the method is due to the presence of an element base, on the basis of which devices that implement the method can be made.
Заявленный способ поясняется фиг. 1 – блок-схема способа моделирования виртуальной сети связи на остаточных ресурсах физической сети.The claimed method is illustrated in FIG. 1 is a flow diagram of a method for simulating a virtual communication network on the residual resources of the physical network.
Заявленный способ реализован в виде блок-схемы моделирования, представленной на фиг. 1.The claimed method is implemented in the form of a simulation block diagram shown in FIG. one.
В блоке 1 формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа – узлов и ветвей – линий связи.In
Исходный граф исследуемой физической сети отражает топологию сети. Вершины графа соответствуют узлам сети связи, на которых размещено оборудование каналообразования, агрегации, коммутации, маршрутизации и др., ветви – линиям связи, соединяющим узлы сети. Выбор топологии физической сети связи существенно влияет на различные ее характеристики, например, на связность сети. Наличие резервных связей между корреспондентами сети связи дает возможность построить большее число независимых маршрутов для информационного обмена, с большей эффективностью балансировать нагрузкой в сети. [Проектирование и моделирование сетей связи. Лабораторный практикум / В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков. СПб.: Лань, 2019 –240 с.; Применение теории графов для моделирования архитектуры региональной сети передачи данных научные ведомости / С.Н. Девицына. Научные ведомости. Серия Экономика. Информатика. 2015. №19 (216). Выпуск 36/1. С. 170-176; Программное обеспечение. Bentley Fiber. Режим доступа: www.bentley.com/ru/products/product-line/utilities-and-communications-networks-software/bentley-fiber]. Данное действие может быть выполнено путем выполнения операций по разработанным и указанным в перечисленных источниках алгоритмам при помощи электронно-вычислительной машины (ЭВМ).The initial graph of the physical network under study reflects the network topology. The vertices of the graph correspond to the nodes of the communication network on which the equipment for channeling, aggregation, switching, routing, etc. is located, the branches correspond to the communication lines connecting the nodes of the network. The choice of the topology of the physical communication network significantly affects its various characteristics, for example, the connectivity of the network. The presence of backup links between the correspondents of the communication network makes it possible to build a larger number of independent routes for information exchange, to more effectively balance the load in the network. [Design and modeling of communication networks. Laboratory workshop / V.N. Tarasov, N.F. Bakhareva, S.V. Malakhov, Yu.A. Ushakov. SPb .: Lan, 2019 –240 p .; The use of graph theory for modeling the architecture of a regional data transmission network nauchnye vedomosti / S.N. Devitsyna. Scientific statements. Series Economics. Computer science. 2015. No. 19 (216).
В блоке 2 задают:In
1. Ресурсы элементов физической сети:1. Resources of physical network elements:
пропускную способность линий связи. Пропускная способность является одной из основных характеристик каналов связи и информационных направлений и представляет собой максимально возможный объем передачи данных за нормированное время – скорость передачи данных. Она отражает не только параметры физической среды, но и особенности выбранного способа передачи дискретной информации в этой среде. Время прохождения блоков данных по маршруту существенно зависит, наряду с пропускной способностью, от показателей вычислительной способности (производительности) и памяти оборудования элементов сети. Данные о времени прохождения блоков данных в линиях связи физической сети, например, возможно получить на основе команды «ping_». [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2016. - 992 с.: ил. – (Серия «Учебник для вузов»), стр. 52-104; Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. Компьютерные сети. 5-е изд.. – СПб.: Питер, 2017. - 960 с.: ил. – (Серия «Классика computer Science»), с. 392-420; М.В. Кульгин. Коммутация и маршрутизация IP/IPX-трафика. – М.: КомпьютерПресс, 1998. – 320 с, ил., с. 106-214];bandwidth of communication lines. Throughput is one of the main characteristics of communication channels and information directions and represents the maximum possible amount of data transmission in a normalized time - the data transfer rate. It reflects not only the parameters of the physical environment, but also the features of the chosen method of transferring discrete information in this environment. The transit time of the data blocks along the route significantly depends, along with the throughput, on the indicators of the computational capacity (performance) and the memory of the equipment of the network elements. Data on the transit time of data blocks in the communication lines of the physical network, for example, can be obtained based on the "ping_" command. [Olifer V., Olifer N. Computer networks. Principles, technologies, protocols: Textbook for universities. 5th ed. - SPb .: Peter, 2016 .-- 992 p .: ill. - (Series "Textbook for universities"), pp. 52-104; E. Tanenbaum, D. Weatherall. Computer networks. 5th ed .. - SPb .: Peter, 2017 .-- 960 p .: ill. - (Series "Classics of computer Science"), p. 392-420; M.V. Kulgin. Switching and routing of IP / IPX traffic. - M .: ComputerPress, 1998 .-- 320 p., Ill., P. 106-214];
параметры памяти (оперативной и постоянной) узлов связи, определяемые характеристиками оборудования узлов связи;memory parameters (operational and permanent) of communication nodes, determined by the characteristics of the equipment of communication nodes;
параметры вычислительной способности (производительности) узлов связи, определяемые характеристиками оборудования узлов связи;parameters of the computing capacity (performance) of communication nodes, determined by the characteristics of the equipment of communication nodes;
2. K действующих виртуальных сетей связи. 2. K operating virtual communication networks.
К задаваемым показателям виртуальных сетей относятся:The set parameters of virtual networks include:
места размещения корреспондентов относительно элементов физической сети связи, определяющие узел их подключения к физической сети связи;the location of correspondents in relation to the elements of the physical communication network, defining the node of their connection to the physical communication network;
категории корреспондентов, определяемые перечнем услуг связи корреспондента и приоритетом его функционального назначения, и назначением органа корпоративной системы управления, к которому он относится (Приоритет – преимущественное право корреспондента перед другими, определяющее его относительную важность на доступ к ресурсам коллективного пользования для передачи информации или прерывания. (ГОСТ Р 50304-92. Системы для сопряжения радиоэлектронных средств интерфейсные. Термины и определения). Приоритет – классификационная группировка абонентов (корреспондентов, должностных лиц) или содержания сообщений в целях определения очередности предоставления абонентам каналов связи или передачи сообщений (Системы связи и оповещения: курс лекций для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность» / Сост.: Белявская А.С. Тирасполь, 2015 г. 75 с., стр. 12).categories of correspondents, determined by the list of communication services of the correspondent and the priority of its functional purpose, and the appointment of the body of the corporate management system to which it belongs (Priority is the preferential right of the correspondent over others, which determines its relative importance in access to shared resources for the transfer of information or interruption. (GOST R 50304-92. Interface systems for interfacing radio-electronic means. Terms and definitions.) Priority - classification grouping of subscribers (correspondents, officials) or message content in order to determine the priority of providing subscribers with communication channels or message transmission (Communication and notification systems: a course of lectures for students studying in the direction of training "Technosphere safety" / Comp .: Belyavskaya AS Tiraspol, 2015, 75 p., p. 12).
R k информационных направлений для каждой виртуальной сети, определяемых потребностями ее корреспондентов; R k information directions for each virtual network, determined by the needs of its correspondents;
интенсивность генерируемой корреспондентами нагрузки, отображающая распределение общего потока формируемого корреспондентами потока данных во времени;the intensity of the load generated by the correspondents, reflecting the distribution of the total flow of the data flow generated by the correspondents in time;
требования к виртуальным сетям. Суммарные требования корреспондентов к услугам связи виртуальной сети и категории передаваемых в информационных направлениях данных определяют общие требования к сети в целом. Перечень услуг связи задают для каждого корреспондента в зависимости от его функционального назначения. Состав услуг связи каждого корреспондента определяет критерии выбора варианта маршрутизации в необходимых информационных направлениях;requirements for virtual networks. The total requirements of correspondents for communication services of a virtual network and the categories of data transmitted in information directions determine the general requirements for the network as a whole. The list of communication services is set for each correspondent, depending on its functional purpose. The composition of communication services for each correspondent determines the criteria for choosing a routing option in the necessary information directions;
3. Длительность шага модельного времени Дt, определяемая минимальным временем передачи блока данных между двумя смежными элементами сети;3. The duration of the step of the model time D t , determined by the minimum transmission time of the data block between two adjacent network elements;
4. Общее время одного статистического эксперимента T, определяемое временем (максимальным циклом) функционирования корреспондентов всех действующих виртуальных сетей сети. Период T может, например, определяться этапами функционирования корреспондентов, циклами работы информационных направлений, требуемыми временными рамками и т.д.;4. The total time of one statistical experiment T , determined by the time (maximum cycle) of functioning of the correspondents of all operating virtual networks of the network. The period T can, for example, be determined by the stages of functioning of correspondents, work cycles of information directions, required time frames, etc .;
5. Алгоритмы маршрутизации. Вариант и критерии работы алгоритмов могут зависеть от категории передаваемых данных, времени их актуальности для корреспондентов, категории защиты передаваемой информации, требований к устойчивости информационного направления и т.д. Алгоритмы маршрутизации могут быть уникальными – разрабатываться заново под конкретную задачу, либо возможно использование известных алгоритмов и их модификаций [Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.]. Например: Алгоритм Дейкстры (находит кратчайший путь от одной из вершин графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер должен быть положительным); Алгоритм Беллмана – Форда (находит кратчайшие пути от одной вершины графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер может быть отрицательным); Алгоритм поиска A* (находит маршрут с наименьшей стоимостью от одной вершины (начальной) к другой (целевой, конечной), используя алгоритм поиска по первому наилучшему совпадению на графе); Алгоритм Флойда – Уоршелла (находит кратчайшие пути между всеми вершинами взвешенного ориентированного графа); Алгоритм Джонсона (находит кратчайшие пути между всеми парами вершин взвешенного ориентированного графа); Алгоритм Ли (волновой алгоритм, находит путь между вершинами планарного графа, содержащий минимальное количество промежуточных вершин (ребер); Алгоритм Килдала;5. Algorithms for routing. The variant and criteria for the operation of the algorithms may depend on the category of transmitted data, the time of their relevance for correspondents, the category of protection of the transmitted information, requirements for the stability of the information direction, etc. Routing algorithms can be unique - developed anew for a specific task, or it is possible to use well-known algorithms and their modifications [Fundamentals of network technologies based on switches and routers / N.N. Vasin. Binomial. Knowledge Laboratory, 2017–270 p.]. For example: Dijkstra's algorithm (finds the shortest path from one of the vertices of the graph to all the others in the weighted graph. The weight of the edges must be positive); Bellman - Ford algorithm (finds the shortest paths from one vertex of the graph to all the others in the weighted graph. The weight of the edges can be negative); Search algorithm A * (finds the route with the lowest cost from one vertex (initial) to another (target, final), using the search algorithm by the first best match on the graph); Floyd - Warshall algorithm (finds the shortest paths between all vertices of a weighted directed graph); Johnson's algorithm (finds the shortest paths between all pairs of vertices of a weighted directed graph); Lee's algorithm (wave algorithm, finds a path between the vertices of a planar graph containing the minimum number of intermediate vertices (edges); Kildall's algorithm;
6. Состав и структуру вновь подключаемой к физической сети связи корпоративной системы управления (КСУ), для которой необходимо обеспечить информационный обмен:6. The composition and structure of the corporate management system (KSU) newly connected to the physical communication network, for which it is necessary to provide information exchange:
состав органов управления КСУ и их количество для формирования ее виртуальной сети связи определяется корреспондентами органов оправления, участвующими в информационном обмене КСУ;the composition of the management bodies of the KSU and their number for the formation of its virtual communication network is determined by the correspondents of the dispatching bodies participating in the information exchange of the KSU;
R КСУ информационных направлений для виртуальной сети КСУ, определяемых потребностями ее корреспондентов (структура КСУ для формирования ее виртуальной сети определяется структурой информационных направлений КСУ, определяемой потребностями ее информационно взаимосвязанных корреспондентов. Структура информационных направлений может задаваться в виде матрицы, исходя из заданных количества органов и структуры корпоративной системы управления. Матрица из R КСУ информационных направлений является квадратной матрицей размером n×n, где n – количество корреспондентов системы управления. Если r КСУ-ое информационное направление между абонентами существует (
места размещения корреспондентов относительно элементов физической сети связи, определяющие узел их подключения (корреспондирующий узел) к физической сети связи;the locations of correspondents with respect to the elements of the physical communication network, which determine the node of their connection (corresponding node) to the physical communication network;
категории корреспондентов, определяемые перечнем услуг связи корреспондента и приоритетом его функционального назначения в, и назначением органа корпоративной системы управления, к которому он относится. (Приоритет – преимущественное право корреспондента перед другими, определяющее его относительную важность на доступ к ресурсам коллективного пользования для передачи информации или прерывания. (ГОСТ Р 50304-92. Системы для сопряжения радиоэлектронных средств интерфейсные. Термины и определения). Приоритет – классификационная группировка абонентов (корреспондентов, должностных лиц) или содержания сообщений в целях определения очередности предоставления абонентам каналов связи или передачи сообщений (Системы связи и оповещения: курс лекций для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность» / Сост.: Белявская А.С. Тирасполь, 2015 г. 75 с., стр. 12);categories of correspondents, determined by the list of communication services of the correspondent and the priority of its functional purpose in, and the appointment of the body of the corporate management system to which it belongs. (Priority is the correspondent's preemptive right over others, which determines its relative importance to access shared resources for transmitting information or interruption. (GOST R 50304-92. Interface systems for interfacing radio electronic means. Terms and definitions). Priority is the classification grouping of subscribers ( correspondents, officials) or the content of messages in order to determine the priority of providing subscribers with communication channels or transmission of messages (Communication and notification systems: a course of lectures for students studying in the direction of training "Technosphere Safety" / Comp .: Belyavskaya A.S. Tiraspol, 2015 75 s., p. 12);
интенсивность генерируемой корреспондентами нагрузки – отображает распределение общего потока формируемого корреспондентами потока данных во времени;intensity of the load generated by the correspondents - displays the distribution of the total flow of the data flow generated by the correspondents in time;
требования корреспондентов КСУ к информационному обмену. Суммарные требования корреспондентов к услугам связи виртуальной сети и категории, передаваемых в информационных направлениях, данных определяют общие требования к информационному обмену виртуальной сети в целом. Перечень услуг связи задают для каждого корреспондента в зависимости от его функционального назначения. Состав услуг связи каждого корреспондента определяет критерии выбора варианта маршрутизации в необходимых информационных направлениях.requirements of KSU correspondents to information exchange. The total requirements of correspondents for the communication services of the virtual network and the category of data transmitted in information directions determine the general requirements for the information exchange of the virtual network as a whole. The list of communication services is set for each correspondent, depending on its functional purpose. The composition of communication services for each correspondent determines the criteria for choosing a routing option in the necessary information directions.
Заданные величины записывают в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) ЭВМ.The specified values are written into the read-only memory (ROM) of the computer.
В блоке 3 определяют остаточный ресурс элементов физической сети связи как разницу заданного ресурса элемента и нагрузки, оказываемой на него потоками данных, циркулирующих во всех функционирующих виртуальных сетях.In
В блоке 4 проводят K статистических экспериментов по моделированию действующих виртуальных сетей связи с последовательным добавлением в каждом эксперименте одной действующей виртуальной сети связи, для чего:In
В блоке 5 принимают k =1.In
В блоке 6 подключают корреспондентов очередной k-й виртуальной сети к узлам связи физической сети, являющихся корреспондирующими узлами для данных корреспондентов. Узлы физической сети выбираются в соответствии с заданным расположением корреспондентов и исходя из удобства подключения. Запоминают пары корреспондент-узел связи в ПЗУ ЭВМ.In
В блоке 7 выбирают из заданного в блоке 2 множества алгоритмы маршрутизации в информационных направлениях. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора.In
В блоке 8 на основе выбранного алгоритма маршрутизации, определяют маршруты передачи данных в R k с учетом остаточного ресурса элементов физической сети связи. Определение маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018.].In
В блоке 9 отмечают k-ю виртуальную сеть связи как функционирующую с записью данных о ней в ПЗУ ЭВМ.In block 9, the k- th virtual communication network is marked as functioning with data recording about it in the computer ROM.
В блоке 10 моделируют в течении T процесс передачи данных в первой виртуальной сети с шагом модельного времени Дt, для чего:In
В блоке 11 принимают t=0. In
В блоке 12 корреспонденты информационных направлений всех функционирующих виртуальных сетей связи генерируют и передают поток данных по установленному маршруту. Генерация потока данных осуществляется в соответствии с заданной в блоке 2 интенсивностью. При генерировании блоков данных определяются их параметры: тип, срочность, время отправки, предельная длительность времени передачи, корреспонденты-получатели, форма выдачи и др. [Теория информации: учебник для вузов / Кудряшов Б.Д. – СПб.: Питер, 2009. – 320 с.: ил.].In
В блоке 13 измеряют показатели нагрузки на пропускную способность, память и вычислительную способность элементов физической сети связи. Для измерения параметров могут использоваться как отдельные средства измерения, так и измерительные комплексы. Так, например, для волоконно-оптической системы передачи используются: анализаторы транспортных сетей для тестирования канального оборудования [режим доступа: https://skomplekt.com/tovar/1/3/31/. Дата обращения: 07.11.2020 г.].
В блоке 14 запоминают значения показателей нагрузки на пропускную способность, память и вычислительную способность элементов физической сети связи в ПЗУ ЭВМ.In
В блоке 15 переходят к следующему шагу моделирования через время ∆t, для чего принимают t = t+∆t. In
В блоке 16 проверяют, истекло ли модельное время T. Если модельное время истекло, т.е. t > T, то переходят к блоку 17; если модельное время не истекло, т.е. t ≤ T, то переходят блоку 12. In
В блоке 17 выводят характеристики нагрузки на все элементы физической сети связи во времени по показателям пропускной способности, памяти и вычислительной способности.In
В блоке 18 корректируют по ним характеристики остаточного ресурса всех элементов физической сети связи во времени по показателям пропускной способности, памяти и вычислительной способности. Результат записывают в ПЗУ ЭВМ.In
В блоке 19 переходят к моделированию следующей виртуальной сети связи, для чего принимают k = k+1. In
В блоке 20 проверяют, все ли K виртуальных сетей связи смоделированы. Если смоделированы все виртуальные сети, т. е. k > K, то переходят к блоку 22; в противном случае, т. е. если k ≤ K, переходят блоку 21.In
В блоке 21 исключают из структуры физической сети элементы, при моделировании k-ой виртуальной сети, максимальные значения характеристик остаточного ресурса которых меньше заданных требований в информационных направлениях k-ой виртуальной сети. Данное действие можно реализовать путем установления в качестве критериев исключения элементов физической сети минимальные требования информационных направлений по заданным показателям. Реализация этого действия позволяет сократить время моделирования очередной виртуальной сети. In
В блоке 22 после проведения всех статистических экспериментов моделируют подключение и функционирование виртуальной сети связи КСУ, для чего:In
В блоке 23 исключают из структуры физической сети элементы, при моделировании виртуальной сети КСУ, максимальные значения характеристик остаточного ресурса которых меньше минимального требования в информационных направлениях виртуальной сети КСУ. Данное действие можно реализовать путем установления в качестве критериев исключения элементов физической сети минимальные требования информационных направлений по заданным показателям. Реализация этого действия позволяет сократить время моделирования виртуальной сети КСУ. In
В блоке 24 подключают корреспондентов очередной виртуальной сети КСУ к узлам связи физической сети, являющихся корреспондирующими узлами для данных корреспондентов. Узлы физической сети выбираются в соответствии с заданным расположением корреспондентов и исходя из удобства подключения. Запоминают пары корреспондент-узел связи в ПЗУ ЭВМ.In
Поочередно определяют маршруты для всех R КСУ информационных направлений, для чего:Routes are determined in turn for all R KSU information directions, for which:
В блоке 25 принимают r КСУ=1. In
В блоке 26 выбирают в информационном направлении r КСУ, из заданного в блоке 2 множества, алгоритм маршрутизации. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора.In
В блоке 27 на основе выбранного алгоритма маршрутизации, определяют маршруты передачи данных в r КСУ с учетом остаточного ресурса элементов физической сети связи, при этом сопоставляют заданную характеристику интенсивности нагрузки в информационных направлениях с характеристикой во времени остаточных ресурсов элементов физической сети, входящих в маршруты информационного направления. Определение маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018.].In
В блоке 28 проверяют наличие маршрутов с учетом необходимого для функционирования информационных направлений КСУ остаточного ресурса элементов физической сети связи, определяемых в боке 18. Выполнение данного условия позволяет исключить взаимовлияния виртуальных сетей друг на друга.In
Если такие маршруты есть, то блоке 29 выбирают маршрут передачи данных по основному критерию маршрутизации и переходят к блоку 40.If there are such routes, then block 29 selects a data transmission route according to the main routing criterion and goes to block 40.
Если маршрутов с учетом остаточного ресурса элементов физической сети связи нет, то в блоке 30 проверяют наличие непроверенных алгоритмов маршрутизации, удовлетворяющих требованиям r КСУ.If there are no routes, taking into account the residual resource of the elements of the physical communication network, then in
Если такие алгоритмы маршрутизации есть, то в блоке 31 выбирают, из перечня непроверенных, удовлетворяющих требованиям r КСУ, алгоритм маршрутизации и переходят к блоку 27. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора.If there are such routing algorithms, then in
Если непроверенных алгоритмов маршрутизации, удовлетворяющих требованиям r КСУ нет, то в блоке 32 проверяют наличие непроверенных вариантов подключения корреспондентов информационного направления r КСУ из места их заданного расположения. Варианты подключения определяются положением корреспондентов относительно узлов связи физической сети и характеристиками линии привязки (типы, приоритетность и условия применения средств связи, применяемых для развертывания линий привязки) этих корреспондентов к узлам связи. К основным типам средств связи относятся: волоконно-оптические, электропроводные, радиорелейные, спутниковые, тропосферные. К основным показателям линий связи относятся: максимальная длина, пропускная способность, используемый диапазон частот, удельное затухание, время развертывания и т.д., их характеристики определяются характеристиками среды передачи, состоянием средств связи, погодными условиями, состоянием атмосферы, физико-географическими условиями и т.д. Зависимость показателей средств связи от внешних условий определяет устойчивость развертываемых на их основе линий связи и, соответственно, условия применения средств связи.If there are no unverified routing algorithms that meet the requirements of r KSU , then in
Если непроверенные варианты подключения корреспондентов r КСУ к узлам связи физической сети есть, то в блоке 33 выбирают, в соответствии с приоритетностью, непроверенный вариант подключения и переходят к блоку 24. Приоритетность применения средств связи определяется совокупностью их условий применения, показателей качества и количества услуг связи, предоставляемых посредством развернутых на их основе линий связи. Так, волоконно-оптические линии связи имеют лучшие показатели по пропускной способности, коэффициенту ошибки, устойчивости к внешним воздействиям по сравнению с радиорелейными линиями, однако уступают им по времени развертывания и условиям размещения среды передачи (например, прокладка кабеля через болото с практической стороны нецелесообразна, а построение радиорелейного интервала через него не представляет практической сложности; или, построение радиорелейного интервала через горное ущелье возможно только при прямой видимости, что на практике является редкостью, а оптический кабель прокладывается любым маршрутом).If there are unverified options for connecting correspondents r KSU to communication nodes of the physical network, then in
Если непроверенных вариантов подключения корреспондентов КСУ из места их заданного расположения нет, то в блоке 34 определяют узлы физической сети, от которых существуют маршруты, удовлетворяющие требованиям к информационному обмену корреспондентов информационного направления r КСУ. Определение маршрута, удовлетворяющего требованиям к информационному обмену корреспондентов, и его оконечных (корреспондирующих для корреспондентов информационного направления) узлов связи физической сети может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам маршрутизации [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018.].If there are no unverified options for connecting KSU correspondents from their specified location, then in
В блоке 35 для каждого корреспондента информационного направления r КСУ строят вариационный ряд узлов физической сети от меньшего к большему по необходимым ресурсам для перемещения корреспондента [Вариационные ряды и их характеристики / И.Г. Венецкий. М.: Статистика, 1970 – 160 с.]. In
В блоке 36 перемещают корреспондентов информационного направления r КСУ к узлам физической сети связи, соответствующих старшему члену вариационного ряда.In
В блоке 37 подключают корреспондентов информационного направления r КСУ к узлам связи физической сети, соответствующих старшему члену вариационного ряда. Запоминают пары корреспондент-узел связи в ПЗУ ЭВМ.In
В блоке 38 выбирают в информационном направлении r КСУ, из заданного в блоке 2 множества, алгоритм маршрутизации. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора.In
В блоке 39 определяют варианты маршрутов передачи данных в информационном направлении r КСУ с учетом остаточного ресурса элементов физической сети связи. Определение маршрута может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018.].In
В блоке 40 переходят к определению маршрута следующего информационного направления, для чего принимают r КСУ=r КСУ+1In
В блоке 41 проверяют, во всех ли информационных направлениях R КСУ виртуальной сети связи определены маршруты. Если маршруты определены не во всех информационных направлениях, т.е. r КСУ ≤ R КСУ, то переходят блоку 26. Если маршруты определены во всех информационных направлениях, т.е. r КСУ > R КСУ, то переходят к блоку 42 и отмечают виртуальную сеть связи КСУ как функционирующую с записью данных о ней в ПЗУ ЭВМ.In
Таким образом, за счет последовательного и обоснованного динамического определения остаточного ресурса физической сети связи, на основе которой функционируют множество виртуальных сетей, а также исключения из структуры физической сети элементов с недостаточным ресурсом при моделировании очередной виртуальной сети, расширяются функциональные возможности существующих средств и способов моделирования виртуальных сетей связи с требуемым качеством обслуживания и сокращения времени моделирования очередной виртуальной сети.Thus, due to the consistent and reasonable dynamic determination of the residual resource of the physical communication network, on the basis of which many virtual networks operate, as well as the exclusion of elements with insufficient resource from the structure of the physical network when modeling the next virtual network, the functionality of existing tools and methods for modeling virtual networks is expanded. communication networks with the required quality of service and reducing the simulation time for the next virtual network.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137668A RU2749444C1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137668A RU2749444C1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2749444C1 true RU2749444C1 (en) | 2021-06-10 |
Family
ID=76301589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020137668A RU2749444C1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749444C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775146C1 (en) * | 2021-10-25 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью «РанСДН» | Method for automated provision of a virtual channel by a communication operator between data processing centers |
| CN114978947A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | Power simulation communication time calculation method, device and equipment |
| CN115361333A (en) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | Network cloud fusion information transmission method based on QoS edge self-adaption |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996514B2 (en) * | 2000-11-13 | 2006-02-07 | Nortel Networks Limited | Time simulation techniques to determine network availability |
| RU2476930C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-02-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of simulating communication network |
| RU2481629C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский торгово-экономический институт" | Method of simulating heterogeneous communication networks |
| RU2488165C1 (en) * | 2012-07-18 | 2013-07-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of modelling communication networks |
| RU2701994C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-10-02 | Евгения Александровна Алисевич | Method of simulating virtual networks in conditions of destructive software actions |
-
2020
- 2020-11-17 RU RU2020137668A patent/RU2749444C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996514B2 (en) * | 2000-11-13 | 2006-02-07 | Nortel Networks Limited | Time simulation techniques to determine network availability |
| RU2481629C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский торгово-экономический институт" | Method of simulating heterogeneous communication networks |
| RU2476930C1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-02-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of simulating communication network |
| RU2488165C1 (en) * | 2012-07-18 | 2013-07-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method of modelling communication networks |
| RU2701994C1 (en) * | 2018-10-15 | 2019-10-02 | Евгения Александровна Алисевич | Method of simulating virtual networks in conditions of destructive software actions |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2775146C1 (en) * | 2021-10-25 | 2022-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью «РанСДН» | Method for automated provision of a virtual channel by a communication operator between data processing centers |
| CN114978947A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | Power simulation communication time calculation method, device and equipment |
| CN115361333A (en) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | Network cloud fusion information transmission method based on QoS edge self-adaption |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2749444C1 (en) | Method for modeling virtual communication network on remaining resources of physical network | |
| CN105191215A (en) | Data plane learning of bi-directional service chains | |
| CN107659426A (en) | Distribute the method and network side equipment of physical resource | |
| US10791034B2 (en) | Telecommunications network planning | |
| CN103179035A (en) | Optical transmission network and method and device for selecting fixed routes thereof | |
| Lent | Enabling cognitive bundle routing in NASA's high rate DTN | |
| Bahnasse et al. | New smart platform for automating MPLS virtual private network simulation | |
| RU2690213C1 (en) | Method of simulating an optimum version of topological arrangement of a plurality of information interconnected subscribers on a given fragment of a public communication network | |
| Rafique et al. | An iot-aware vnf placement proof of concept in a hybrid edge-cloud smart city environment | |
| Aibin | LSTM for cloud data centers resource allocation in software-defined optical networks | |
| Wu et al. | Dynamic network topology portrait for digital twin optical network | |
| RU2748139C1 (en) | Method of modeling a set of independent virtual communication networks based on a single physical network | |
| RU2734503C1 (en) | Method of simulating a communication network with memory | |
| Erazo et al. | Symbiotic network simulation and emulation | |
| GB2537085A (en) | Determining bandwidth requirements for network services | |
| RU2757781C1 (en) | Method for stable data routing in a virtual communication network | |
| RU2750950C1 (en) | Method for increasing stability of virtual communication network of corporate control system | |
| Gotani et al. | Design of an SDN control method considering the path switching time under disaster situations | |
| Qin et al. | Designing B-ISDN network topologies using the genetic algorithm | |
| Feng et al. | A delay-aware deployment policy for end-to-end 5G network slicing | |
| RU2783344C1 (en) | Method for multiparametric reconfiguration of a fiber-optic communication network | |
| RU2746670C1 (en) | Method for modeling the connection of mobile elements of a corporate management system to a fixed communication network | |
| RU2741262C1 (en) | Virtual network simulation method | |
| Pham et al. | Multi-objective multi-constrained QoS Routing in large-scale networks: A genetic algorithm approach | |
| CN102142972B (en) | Networking method and networking device of IP (internet protocol) network |