Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методы маршрутизации на цифровых широкополосных сетях связи. Часть 1. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Министерство Российской федерации

по связи и информатизации

Сибирский государственный университет

Телекоммуникаций и информатики

С.Н. Новиков

МЕТОДЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

НА ЦИФРОВЫХ

ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЯХ

СВЯЗИ

ЧАСТЬ 1

Учебное пособие по программе магистратуры

Новосибирск 2009

УДК 681.327.8(031)+681.3224(031)

Ктн С.Н. Новиков

Методы маршрутизации на цифровых широкополосных сетях связи. Ч. 1:

Учебное пособие/ ГОУ ВПО «СибГУТИ». – Новосибирск, 2009 г. – 84 с.

В первой части данного учебного пособия рассматриваются основные принципы функционирования маршрутизации на сетях связи. Приводится описание методов формирования плана распределения информации на сети связи. Описывается подробная классификация и качественная сравнительная характеристика методов маршрутизации применительно к широкополосным цифровым сетям интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО).

Даны основные рекомендации МСЭ-Т по маршрутизации на Ш-ЦСИО.

Рассматривается математическая модель, критерии и методика анализа методов маршрутизации на Ш-ЦСИО.

Даны основные сокращения и выражения, которые часто встречаются в литературе на английском языке по маршрутизации.

Учебное пособие предназначено для студентов магистратуры.

Кафедра БиУТ

Межрегиональный учебный центр переподготовки специалистов

Иллюстраций – 33, таблиц – 3, приложений – 3,

список литературы  16 названий.

Данное учебное пособие выполнено в рамках проекта Европейской

Комиссии ТЕМПУС JEP_26032_2005.

Утверждено редакционно-издательским cоветом ГОУ ВПО «СибГУТИ»

телекоммуникаций и информатики», 2009 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................. 5

1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ....................................................................... 6

1.1 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕТИ СВЯЗИ ...................................................... 6

1.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ СЕТИ СВЯЗИ ................................ 8

1.3 МАРШРУТИЗАЦИЯ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ........................................... 9

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 14

2 МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ИНФОРМАЦИИ НА СЕТИ СВЯЗИ ........................................................................ 15

2.1 МЕТОД РЕЛЬЕФОВ ...................................................................................... 15

2.2 ИГРОВОЙ МЕТОД ........................................................................................ 16

2.3 ЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ................................................................................. 19

2.4 ЛОГИЧЕСКИ ИГРОВОЙ МЕТОД .................................................................... 20

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 24

3 ВЫБОР ИСХОДЯЩИХ ТРАКТОВ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ ............ 25

3.1 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ИСХОДЯЩИХ ТПС ...................................... 25

3.2 ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ИСХОДЯЩИХ ТПС .............................................. 27

3.3 ЛОКАЛЬНО ВОЛНОВОЙ МЕТОД МАРШРУТИЗАЦИИ ..................................... 27

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 30

4 ПРИНЦИПЫ МАРШРУТИЗАЦИИ НА СЕТЯХ СВЯЗИ .......................... 32

4.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ МАРШРУТИЗАЦИИ ........................................ 32

4.2 МАРШРУТИЗАЦИЯ И РЕЖИМЫ ПЕРЕНОСА ИНФОРМАЦИИ .......................... 33

4.3 МАРШРУТИЗАЦИЯ И МОДЕЛЬ ВОС ........................................................... 35

4.3 УСТРОЙСТВА, РЕАЛИЗУЮЩИЕ ФУНКЦИИ МАРШРУТИЗАЦИИ .................... 38

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 41

5 ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ Ш-ЦСИО .................................................. 42

5.1 АСИНХРОННЫЙ МЕТОД ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЯ ....................................... 42

5.2 АСИНХРОННАЯ ЦИФРОВАЯ КОММУТАЦИЯ ................................................ 44

5.3 СТРУКТУРА Ш-ЦСИО ............................................................................... 47

5.4 ВОЗМОЖНОСТИ Ш-ЦСИО ........................................................................ 47

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 48

6 МАРШРУТИЗАЦИЯ НА Ш-ЦСИО ............................................................. 49

6.1 АРХИТЕКТУРА ПРОТОКОЛОВ МАРШРУТИЗАЦИИ В Ш-ЦСИО ................... 49

6.2 МАРШРУТИЗАЦИЯ ПОДУРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ТАБЛИЦ КОММУТАЦИИ ..... 53

6.3 ПРОТОКОЛЫ МАРШРУТИЗАЦИИ ПОДУРОВНЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИ ........ 57

6.4 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ МАРШРУТИЗАТОРА ...................................... 60

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 64

7 АНАЛИЗ МАРШРУТИЗАЦИИ НА Ш-ЦСИО ........................................... 65

7.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ............................................................................... 65

7.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Ш-ЦСИО И МЕТОДИКА АНАЛИЗА

МАРШРУТИЗАЦИИ .................................................................................................... 65

7.3 ОПИСАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ. ................................................................................... 66

7.4 ВЫБОР КРИТЕРИЕВ АНАЛИЗА МАРШРУТИЗАЦИИ НА СЕТИ. ........................ 68

7.5 ОПИСАНИЕ ПОТОКОВОЙ МОДЕЛИ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ МЕТОД

МАРШРУТИЗАЦИИ НА СЕТИ И ВИДЫ СЕРВИСА Ш-ЦСИО. ....................................... 68

7.6 СМО, ОПИСЫВАЮЩАЯ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ПОТОКА ЯЧЕЕК АМП В

ВИРТУАЛЬНЫХ ТРАКТАХ Ш-ЦСИО. ....................................................................... 69

7.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВВХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ Ш-ЦСИО. ............................ 70

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 71

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И ОБОЗНАЧЕНИЯ В СМО72

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ДЕЙСТВУЮЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ МСЭ-Т ПО

МАРШРУТИЗАЦИИ НА Ш-ЦСИО ........................................................................ 75

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АНГЛО-РУССКИЙ СЛОВАРЬ ПО

МАРШРУТИЗАЦИИИ ............................................................................................. 76

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ............................................................................... 82

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................. 83

ПРЕДИСЛОВИЕ

Задача определения оптимального по заданным критериям маршрута на графе относится к той категории задач, которые известны и исследуются давно. Особенно актуально решение этой задачи для коммутируемых сетей связи, поскольку применение того или иного метода нахождения маршрутов значительно влияет на качество обслуживания пользователей сети, эффективное использование линейных сооружений и аппаратуры передачи информации.

До недавнего времени сети передачи данных, аудио- и видео- информации существовали раздельно. В последнее десятилетие идет активный процесс их слияния в широкополосную цифровую сеть интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО). Ш-ЦСИО, как единая сетевая инфраструктура, обладает рядом преимуществ.

Во-первых, это значительное снижение затрат на организацию информа- ционного обмена.

Во-вторых, – появление новых возможностей в предоставлении услуг свя- зи пользователям (развитие электронной коммерции, системы дистанционного обучения, видеоконференций и др.).

Все это позволяет значительно повысить эффективность использования аппаратуры передачи информации и линейных сооружений.

Такие структуры, как в качественном, так и в количественном отношениях существенно отличаются от традиционных. Поэтому их проектирование связано с решением ряда проблем, к числу которых относится проблема маршрутизации, являющаяся одной из важных функций управления сетью связи.

Вопросам исследования и разработки алгоритмов маршрутизации на сетях связи посвящено большое количество отечественных и зарубежных работ. Предложено значительное число алгоритмов маршрутизации, эффективно работающих на сетях связи с различными принципами построения системы управления. Однако учебно-методическая литература по данным вопросам практически отсутствует.

Цель учебного пособия – дать сведения о существующих алгоритмах маршрутизации, условиях применения и методики их анализа на Ш-ЦСИО.

В учебном пособии используются материалы монографий и статей отечественных и зарубежных авторов.

1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1 Принципы организации сети связи

Сеть связи (Network) – это сложная совокупность систем передачи информации и управления. Данные системы взаимосвязаны между собой на единых организационно-технических принципах построения и эксплуатации.

Основное назначение сети связи – передача информации между ее пользователями.

На рисунке 1.1 представлен фрагмент общей структуры сети связи.

Элементами сети связи являются: абонентские пункты (АП); линии связи (ЛС); узлы коммутации (УК); устройства управления сетью связи (УУСС).

Абонентские пункты состоят из исходящего и входящего оконечного оборудования и предназначены:

 для приема информации от пользователя (User) и преобразования ее в

сообщение, необходимое для передачи по сети связи;

 для приема сообщения из сети и его преобразования в вид удобный для

выдачи пользователю.

Линии связи (Line) представляют собой физическую среду (оптоволоконные и электрические кабельные линии, спутниковые линии и другие).

Линия связи, соединяющая абонентский пункт с УК, называется абонентской линией.

Линии связи оборудованы каналообразующей аппаратурой, с помощью которой в ЛС выделяются отдельные каналы связи (КС).

Каналы связи вместе с аппаратурой передачи и приема сообщения образуют тракт передачи сообщения (ТПС).

Два тракта передачи сообщений и более, с коммутированных между собой с помощью УК, образуют соединительный тракт передачи сообщений.

Устройства управления сетью (Network management) связи можно разделить на два вида:

 устройства управления услугами сети связи;

 устройства эксплуатации, технического обслуживания и управления

функционированием сети связи. Оба вида устройств управления физически могут быть объединены в УК. Современные сети связи характеризуются:

 применением цифровых систем передачи и вычислительных средств

для решения задач управления;  интеграцией всех видов передаваемой информации (речь, изображе-

ние, данные, факсимильные и другие сообщения).

Пользователи сети

…

АП УК A

Оконечное оборудование

Исходящее Входящее

Каналообразующая аппаратура

УК A

УК B

УК C

Исходящее Входящее

Оконечное оборудование

Каналообразующая аппаратура

АП УК B

…

Пользователи сети

Рисунок 1.1  Общая структура сети связи

Каналы связи

Тракт передачи сооб-

щения к другим УК

Вызываемый

Абонент-

ская линия

Абонент-

ская ли-

ния

ТПС

Соединительный тракт передачи сообщ

ений

УУСС

Вызывающий

На базе таких сетей создаются различного рода частные (учрежденческие)

и корпоративные сети. Количество элементов сети может достигать нескольких сотен и тысяч.

1.2 Математическая модель структуры сети связи

Si ,1

jiSji  ;,1,

УК № 2

УК № 1

УК № 4

УК № 3

АП № 1

АП № 2

АП № 5

АП № 4

АП № 3

Рисунок 1.2  Пример структуры сети связи

;

0001000009АП№3

0001000008АП№2

0001000007АП№1

1110110006УК№4

0001011005УК№3

0001101004УК№2

0000110113УК№1

0000001002АП№2

0000001001АП№1

987654321

рицы

мат

мент

Эле

№5

АП

№4

АП

№3

АП

№4

УК

№3

УК

№2

УК

№1

УК

№2

АП

№1

АП

сети

мент

Эле

9,9



ijlL

Сеть связи представим в виде графа G{A, L} с множеством вершин (АП,

УК, УУСС) A = {ai};

и множеством ребер (ТПС) L = {lij}

, со-

единяющих ai и aj вершины.

В ТПС lij;

, имеется kij каналов связи. Каждый kij канал связи

характеризуется скоростью передачи информации vij (количество двоичных элементов за единицу времени [бит/сек]).

Таким образом, структуру сети связи (соединение элементов сети между

собой) можно описать матрицами: ТПС L = lij

K = kij

; скоростей каналов V = vij

; каналов связи

Отметим, что перечисленные матрицы не отражают в полном объеме всех

параметров структуры сети связи. При необходимости они могут быть дополнены матрицами надежности, пропускных способностей элементов сети и многими другими, которые необходимы при анализе и синтезе сетей связи.

Пример 1.1. Построим матрицы ТПС, каналов и скоростей для сети связи,

изображенной на Рисунке 1.2.

;

00016000009АП№3

00032000008АП№2

00016000007АП№1

1632160880006УК№4

00080832005УК№3

00088016004УК№2

00003216032163УК№1

00000032002АП№2

00000016001АП№1

987654321

рицы

мат

мент

Эле

№5

АП

№4

АП

№3

АП

№4

УК

№3

УК

№2

УК

№1

УК

№2

АП

№1

АП

сети

мент

Эле

9,9



ijkK

0002,048000009

0002,048000008

0002,048000007

2,0482,0482,048032,768155,520006

00032,7680622,08032,768005

000155,52622,080032,768004

000032,76832,76802,0482,0483

0000002,048002

0000002,048001

987654321

№5

АП

№4

АП

№3

АП

№4

УК

№3

УК

№2

УК

№1

УК

№2

АП

№1

АП

9,9

ijvV

jiSji  ;,1,

Из данного примера видно, что при необходимости некоторые параметры

структуры сети связи могут быть объединены в одной матрице. Например, матрица L = lij;

K = kij;

значительно влияет на качество обслуживания (Quality of Service (QoS)) пользователей сети, эффективное использование линейных сооружений и аппарату-

Одной из важнейших функций УУСС является маршрутизация, которая

1.3 Маршрутизация. Основные определения

является частным случаем матрицы

ры передачи информации. Дадим основные определения.

Маршрут (Route)  список элементов сети связи (АП, УК, ЛС, ТПС,

 

         

;,...,,,...,,...,

111

 



 









mmmmmm

j vi

 

jiSjiH

 ;,1,;,1

КС), начинающийся с АП вызывающего пользователя и заканчивающийся АП вызываемого пользователя. Физически маршрут реализуется в виде соединительного тракта передачи сообщения либо с коммутированных в УК каналов связи между исходящим и входящим оконечным оборудованием пользователей.

Пример 1.2. Маршруты между АП № 1 и АП № 5 сети, изображенной на рисунке 1.2,

будут иметь следующую запись:

   

= {АП № 1, УК № 1, УК № 2, УК № 4, АП № 5};

1,5

= {АП № 1, УК № 1, УК № 3, УК № 2, УК № 4, АП № 5}.

1,5

В данном примере УК № 1 является исходящим (узел - источник (УИ)),

УК №5 входящим (узел - получатель (УП)), а УК № 2, 3, 4 транзитными.

С целью упрощения записи маршрута абонентские пункты в списке могут

отсутствовать.

Маршрутизация (Routing)  набор процедур, позволяющих определить

оптимальный по заданным параметрам маршрут (например, количество транзитных УК, время задержки в элементах сети связи при передаче информации между пользователями, надежности элементов сети и др.) на сети связи между АП пользователей либо узлами коммутации.

Для реализации маршрутизации на сети в каждом транзитном УК (УК №

j), начиная с УИ, формируется таблица маршрутизации, которая представляет собой матрицу (Matrix) размерностью (S - 1)H

(1.1)

= (m

(j)

,…, m

(j)

,…, m

(j)

); v =

iHj

, (1.2)

где S  количество УК в сети; Hj  количество исходящих ТПС из j-го УК.

Матрица M

(j)

содержит информацию о предпочтительности выбора исхо-

дящего ТПС из j-го УК при поиске маршрута к i-му узлу (УП).

Первый элемент m

(j)

вектор строки (1.2) указывает номер исходящего

ТПС из j-го УК к смежному УК, который предпочтительнее выбрать для организации маршрута к i-му УК (УП).

Второй элемент m

(j)

вектор строки (1.2) указывает номер следующего ис-

ходящего ТПС из j-го УК к другому смежному УК, который менее предпочтительный для организации искомого маршрута к i-му УК. И так до Hj-го элемента вектор строки (1.2).

При этом говорят, что m

(j)

 исходящим ТПС второго выбора и, соответственно, m

(j)

является исходящим ТПС первого выбора,

(j)

ИТПС

iHj

Hj-го выбора.

Пример 1.3. Построим таблицу маршрутизации для УК под номером 2 (Рисунок 1.3).

1 / 91 2 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]