Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы маршрутизации на цифровых широкополосных сетях связи. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
21
Суть логически игрового метода формирования ПРИ сводится к следую-
3,
O
,
O
H
S
p
P
j
O
j
vi
j
ji
S
ji
H
v
j
;,1,;,1
O
Координа-
ты УП
Значения весовых коэффициентов исходящих ТПС к
смежным УК с координатами
№
УП
X Y X
Q j
Y
Q j
…
X
V j
Y
V j
…
X
H j
Y
H j
1
…
…
… … … … …
…
… …
…
… …
i
…
…
… … … … …
…
… …
…
… …
j-1
…
…
J+1
…
…
… … … … …
…
… …
…
… …
S
…
…
… … … … …
…
… …
…
… …
S
O
…
…
щему. По аналогии с логическим методом сеть связи вкладывается в прямоугольную систему координат, в соответствии с которой каждому узлу сети присваивается собственный адрес (X, Y). В каждом УК j имеется матрица
;
, которая имеет следующий вид:
и содержит SO строк. Учитывая, что возможно увеличение числа УК на се-
ти SO выбирают таким, чтобы SO S.
Количество столбцов матрицы P
O(j)
для УК под номером j равно: (Hj + 3),
где Hj число исходящих ТПС из j-го узла; три столбца отводится для номеров УП, представленных в общепризнанной нумерации (№ УП) [5] и прямоугольной системе координат (X, Y).
На момент ввода узла в эксплуатацию матрица содержит только информа-
цию о смежных номерах УК с данным и выраженных в прямоугольной системе
координат:(X
ти связи матрица P
Определение исходящих ТПС осуществляется логическим методом, а за-
полнение и корректировка матрицы P
Тем самым, при формировании (во время ввода УК в эксплуатацию) и пе-
реформировании (в процессе эксплуатации УК) таблиц маршрутизации отпадает необходимость передачи служебной информации по сети. Накапливание в
таблицах маршрутизации информации о формировании маршрутов позволяет
решить задачу глобальной оптимизации сети связи по критерию формирование ПРИ по накопленной ранее статистике об организации маршрутов между
заданной парой УК.
Пример 2.4.
Покажем формирование ПРИ на сети, изображенной на Рисунке 1.3, логи-
чески игровым методом. Вложим данную структуру сети в прямоугольную систему координат (X, Y) ( Рисунок 2.5). Будем считать, что УК № 1, 2, 3 и 4 не
, Y
),…, (X
Q j
O(j)
заполняется и корректируется.
Q j
, Y
V j
),…, (X
V j
, Y
H j
O(j)
осуществляется игровым методом.
). По мере функционирования се-
H j
22
эксплуатировались, поэтому их матрицы содержат только информацию о
4
342
Рисунок 2.5 Пример формирования ПРИ
логически игровым методом
X
Y
0 4 6 7 9
7
312
Значения весовых коэффициентов в исхо-
дящих ТПС к смежным УК с координатами
Коорди-
наты УП
УК № 2 УК № 4
№
УП
X Y X2 = 7, Y2 = 7 X4 = 6, Y4 = 2
Значения весовых коэффициентов в исходящих
ТПС к смежным УК с координатами
Коор-
динаты
УП
УК № 1 УК № 3 УК № 4
№
УП
X Y X1 = 4, Y1 = 4 X3 = 9, Y3 = 3 X4 = 6, Y4 = 2
Значения весовых коэффициентов в исхо-
дящих ТПС к смежным УК с координатами
Коорди-
наты УП
УК № 2 УК № 4
№
УП
X Y X2 = 7, Y2 = 7 X4 = 6, Y4 = 2
Значения весовых коэффициентов в исходя-
щих ТПС к смежным УК с координатами
Коор-
динаты
УП
УК № 1 УК № 2 УК № 3
№
УП
X Y
X1 = 4, Y1 = 4
X2 = 7, Y2 = 7
X3 = 9, Y3 = 3
смежных узлах и имеют, соответственно, следующий вид:
Допустим, что от пользователя, подключенного к УК № 2 с координатами
X2 = 7 и Y2 = 7, поступила заявка на организацию маршрута к УП № 1 с координатами X1 = 4 и Y1 = 4. Причем, количество транзитных узлов не должно
превышать одного.
23
Этап 1. В УК № 2 на основе анализа координат смежных узлов (X1, Y1; X3,
P
)1(O
P
)4(O
Значения весовых коэффициентов в исходящих
ТПС к смежным УК с координатами
Коор-
динаты
УП
УК № 1 УК № 3 УК № 4
№
УП
X Y X1 = 4, Y1 = 4 X3 = 9, Y3 = 3 X4 = 6, Y4 = 2
1 4 4 0,28 0,28 0,44
Значения весовых коэффициентов в исходя-
щих ТПС к смежным УК с координатами
Коор-
динаты
УП
УК № 1 УК № 2 УК № 3
№
УП
X Y
X1 = 4, Y1 = 4
X2 = 7, Y2 = 7
X3 = 9, Y3 = 3
1 4 4 0,58 0 0,42
Y3; X4, Y4) и координат УП (X1, Y1) делается следующий вывод: исходящие
ТПС к УК № 1, № 4 и № 3, соответственно, являются ИТПС первого, второго и
третьего выбора.
Так как УК № 2 не эксплуатировался и не имел статистики по организации
маршрутов в предыдущие моменты времени, то первоначальные весовые коэффициенты всех исходящих ТПС будут одинаковыми и равны 1/3. Однако
предпочтительность выбора исходящих трактов сохраняется и соответствует
результатам анализа координат данного узла и УП.
Предположим, что исходящий ТПС первого выбора в данный момент вре-
мени недоступен. Тогда проверяется ситуация доступности ИТПС второго выбора. Допустим, что исходящий ТПС к УК № 4 (X4 = 6, Y4 = 2) доступен. Следовательно, данный тракт участвует в организации искомого маршрута.
Этап № 2. В УК № 4 (X4 = 6, Y4 = 2) производится анализ координат УП и
определение исходящих ТПС первого, второго выбора. Соответственно, ими
будут исходящие ТПС к УК № 1 и к УК № 3. С целью избежания зацикливания
маршрутов ИТПС к УК № 2 из данной процедуры исключен.
Учитывая, что узел № 4 не имеет статистики организации маршрутов, то
первоначальные весовые коэффициенты ИТПС будут одинаковы и равны 1/2.
Однако предпочтительность выбора остается за исходящим трактом к УК № 1.
Допустим, что данный тракт доступен. Узел № 1 является УП. Количество
транзитных УК не превысило одного. Следовательно, искомый маршрут между
УП № 2 и УП № 1 определен и имеет следующую запись:
= {УК № 1,
2,1
УК№4, УК № 1}. ТПС, участвующие в организации маршрута, поощряются
(допустим, что на величину 0,2). Строки
,
матриц узлов № 2 и № 4
нормируются и окончательно принимают следующий вид:
Таким образом, в соответствующие строки матриц УК № 2, 4 внесены за-
писи о предпочтительности выбора исходящих ТПС при организации маршрута
шем определяется игровым методом.
Корректировка таблиц и предпочтительность выбора ИТПС в дальней-
2,1.
24
Выводы
1. Метод рельефов предусматривает формирование ПРИ по числу транзитных
УК. Недостатком данного метода является необходимость передавать служебную информацию между всеми узлами, что значительно загружает сеть
связи.
2. Игровой метод имеет итеративный характер и решает задачу глобальной оп-
тимизации сети связи по накопленной ранее статистике об организации
маршрута между парами УИ и УП. Весовые коэффициенты исходящих ТПС
могут быть представлены вероятностными величинами.
3. Достоинством игрового метода формирования ПРИ является отсутствие
необходимости передачи служебной информации. Однако данный метод
обладает инерционностью.
4. Недостатком метода рельефов и игрового является необходимость передачи
служебной информации всем узлам сети, тем самым переформировании
таблиц маршрутизации, при вводе в эксплуатацию новых УК.
5. Логический метод формирования ПРИ позволяет определить исходящий
ТПС, максимально близкий к геометрическому направлению на УП.
6. Достоинством логического метода является: отсутствие необходимости пе-
редачи служебной информации по сети; отказ от таблиц маршрутизации,
что значительно сокращает объем оперативной памяти УК и упрощает процедуру маршрутизации. Однако данный метод не является динамическим и
не решает задачу глобальной оптимизации ПРИ на сети в силу того, что он
не может учитывать открывающиеся возможности по ранее забракованным
из-за загруженности (неисправности), но более предпочтительным направлениям.
7. Логически игровой метод формирования ПРИ является обобщением логиче-
ского и игрового методов.
8. Логически игровой метод позволяет: отказаться от необходимости передачи
служебной информации по сети связи при формировании (во время ввода
УК в эксплуатацию) и переформировании (в процессе эксплуатации УК)
таблиц маршрутизации; решить задачу глобальной оптимизации сети связи
по критерию формирование ПРИ по накопленной ранее статистике организации маршрута между заданной парой УК.
25
3 ВЫБОР ИСХОДЯЩИХ ТРАКТОВ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ
УИ
УП
Геометрическое
направление
Искомый маршрут
диффузным выбором
Транзитные
УК
Искомый маршрут
градиентным
выбором
Рисунок 3.1 Градиентный и диффузный выбор ИТПС
3.1 Последовательный выбор исходящих ТПС
Последовательный выбор исходящих ТПС состоит в том, что в каждом
УК, начиная с УИ, осуществляется выбор только одного исходящего ТПС. В
результате на сети будет формироваться один маршрут, состоящий из последовательного наращивания коммутационных участков из УИ к УП.
В зависимости от характера распространения на сети процесса поиска
маршрута выделим три основных класса последовательных алгоритмов выбора
исходящих ТПС: градиентный, диффузный и градиентно-диффузный.
Градиентный состоит в том, что в каждом транзитном узле, начиная с УИ,
в процессе выбора исходящего ТПС участвуют не все ИТПС, а лишь часть
(наиболее предпочтительные). Если в одном из УК исходящие ТПС, участвующие в выборе, не доступны, то данной заявке на формирование маршрута дается отказ.
В результате градиентного выбора маршрут будет формироваться вдоль
геометрического направления с УИ на УП (Рисунок 3.1).
Увеличение количества исходящих ТПС, участвующих в выборе, приведет
к возможному отклонению маршрута от геометрического направления с УИ на
УП. В том числе и в сторону противоположную от УП.
Выбор ИТПС, при котором искомый маршрут формируется и в противо-
положную сторону от УП, будем называть диффузным.
Таким образом, диффузный выбор исходящих ТПС допускает возмож-
ность выбора любого доступного ИТПС.
26
Градиентно-диффузный метод являются комбинацией первых двух.
УИ
УП
Сеть связи
Геометрическое
направление
поиска на УП
Рисунок 3.2 Градиентный выбор исходящих ТПС в УК
Элементы сети,
вышедшие из
строя
УИ
УП
Сеть связи
Геометрическое
направление
поиска на УП
Рисунок 3.3 Диффузный выбор исходящих ТПС в УК
Элементы сети,
вышедшие из
строя
Реализация градиентных алгоритмов выбора исходящих ТПС позволяет
организовать кратчайшие маршруты (по числу транзитных УК).
Пример 3.1.
Диффузные обладают большой гибкостью при обходах поврежденных
участков сети, однако средняя длина маршрута в равных с градиентным условиях будет большей.
Пример 3.2.
27
В свою очередь процедура выбора исходящего ТПС в каждом УК может
быть детерминированной и вероятностной. В первом случае выбор исходящего
ТПС осуществляется однозначно по максимальному значению одного из элементов вектора (2.2). Во втором случае выбор исходящего ТПС производится в
результате случайного розыгрыша. При этом, исходящие ТПС, имеющие
большее значения p
(j)
, получают большую вероятность выбора.
iv
Возможен и комбинированный способ выбора исходящих ТПС, который
содержит как вероятностную, так детерминированную компоненты.
Учитывая перечисленные градации можно указать множество вариантов
последовательных алгоритмов выбора исходящих ТПС в УК (например, "Диффузный, вероятностный" или "Градиентно-диффузный, детерминированный").
3.2 Параллельный выбор исходящих ТПС
Отличительная особенность алгоритмов с параллельным выбором исхо-
дящих ТПС состоит в том, что поиск маршрута между УИ и УП осуществляется одновременно по всем исходящим ТПС в определенной зоне сети связи.
Если выбор ширины зоны, в которой осуществляется поиск маршрута,
определяется однозначно, по заранее выбранным критериям, то такой выбор
будем называть детерминированным. Если же выбор ширины зоны поиска
маршрута осуществляется в результате случайного выбора, то в данном случае
выбор будем называть вероятностным.
Классическим примером параллельного выбора исходящих ТПС с детер-
минированным выбором ширины зоны поиска маршрута является алгоритм,
получивший во многих публикациях название волновой или лавинный. При
поступлении заявки на организацию маршрута между парой узлов в УИ формируется поисковая посылка, которая пересылается ко всем инцидентным с
ним узлам. В соседних УК эта процедура повторяется. Таким образом, поисковая посылка попадает во все узлы сети, причем через время, равное времени
его передачи по кратчайшему маршруту. Основным недостатком волнового
метода маршрутизации является дополнительная нагрузка, которая создается
передачей поисковой посылки во все стороны, в том числе и в противоположную сторону от УП.
3.3 Локально волновой метод маршрутизации
Рассмотрим локально волновой метод [1], который является обобщением
волнового метода маршрутизации и логического способа получения ПРИ на
сети связи. Локально волновой метод маршрутизации в зависимости от организации выбора исходящего ТПС может быть отнесен к параллельным и параллельно последовательным методам. В то же время, способ выбора зоны, в ко-
28
торой осуществляется поиск маршрута, в локально волновом методе может
быть вероятностным, детерминированным и комбинированным.
Локально волновой метод маршрутизации состоит в том, что для нахож-
дения кратчайшего маршрута в сети между парой узлов из УИ организуется
волновой поиск, но не во всех направлениях, а лишь в сторону УП. Волна поиска при этом распространяется в некоторой зоне в виде полосы, охватывающей пару соединяемых узлов (Рисунок 3.4). Ширина и форма полосы в зависимости от приоритета абонента может устанавливаться в заданных пределах. На
рисунке 3.4 показан локально волновой поиск на сети от УИ к УП в некоторый
момент времени, соответствующий примерно половине пути между парой уз-
лов. Из рисунка видно, что поисковая волна это подвижная узкая зона, все
узлы в пределах которой охвачены процессом волнового поиска. По мере продвижения к УП волна оставляет за собой ТПС, исходящие из начального узла.
Чем выше приоритет абонента, тем больше возможностей он имеет для
установления соединения. Таким образом, при локально волновом методе в
каждом узле определяются исходящие из данного узла ТПС к смежным узлам,
наиболее близко совпадающие с геометрическим направлением на искомый
узел. Выбранные исходящие ТПС располагаются в ряд по степени предпочтительности. При этом, в понятие предпочтительности может вкладываться не
только степень близости к указанному направлению на УП, а также и такие показатели, как степень загруженности исходящих ТПС, отношение сигнал/шум и
т.п..
Количество подсоединенных ТПС, а, следовательно, и ширина поисковой
волны, определяется приоритетом вызывающего абонента. В частности, для
абонентов низшей категории количество выбранных ТПС может не превышать
одного, тогда поиск превращается в "чисто" последовательный. Для абонентов
высших приоритетов поиски могут отличаться не только шириной волны поиска, но и комбинированием "чисто" последовательного поиска с расщеплением
29
на локально волновой в тех узлах, где последовательный поиск встречает препятствие.
Для организации в сети локально волнового метода маршрутизации необ-
ходимо обеспечить выполнение следующих требований.
В волне поиска должны быть исключены замкнутые петли, т.е. один и
тот же узел не должен подключаться к процессу поиска более одного
раза.
Внутри области поиска не должно быть неохваченных волной узлов,
кроме тех, которые полностью загружены или вышли из строя.
В случае занятости УП, невозможности доступа к нему или его повре-
ждения, распространение волны поиска должно быть приостановлено, а
все выбранные волной ТПС должны само распадаться.
Доступ к УП должен быть обеспечен со всех входящих в него ТПС.
Внутри области, охваченной поисковой волной, отдельные тупиковые
маршруты должны само распадаться еще до завершения процесса поиска.
После того, как УП окажется в зоне поиска и будет охвачен ею, в сети
остается единственный маршрут, соединяющий пару узлов кратчайшим
на данный момент времени маршрутом. Остальные маршруты, образующие ветви и деревья в процессе поиска, должны быть немедленно отсечены от указанного основного маршрута и освобождены от данного
поиска.
Набранный таким образом маршрут фиксируется на все время обмена
между заданной парой узлов. По окончании обмена маршрут также
распадается.
Организация локально-волнового метода маршрутизации может быть сле-
дующей.
Адресация узлов на сети допускается произвольной, обеспечивающая, од-
нако, единственность номера каждого узла. В запоминающем устройстве блока
управления каждого УК содержится таблица маршрутизации, число строк которой равно (S-1). Таблица запоминается к моменту запуска в работу данного
узла. Таблица может заполняться и корректироваться по мере расширения сети
и появления новых узлов, появления новых ТПС, изменения режима работы
узла, изменения адресов и приоритетов.
Для данного узла в Т-й строке таблицы содержится следующая информа-
ция.
Перечень исходящих из данного узла ТПС, который начинается с
наиболее близкого к геометрическому направлению на УП и далее в
убывающем порядке.
Перечень тех исходящих ТПС, по которым должна распространяться
волна поиска из данного узла к УП для каждого из принятых в сети
приоритетов. Чем выше приоритет, чем больше число возможных ис-
30
ходящих ТПС одновременно участвует в распространении волны поиска.
Время существования данного поиска, что косвенно отражает расстоя-
ние между данным узлом и УП. Для высших приоритетов время поиска
может быть увеличено.
Далее будет рассматриваться только процесс образования маршрута меж-
ду парой узлов в сети. Процедура подключения вызывающего пользователя
здесь не рассматривается. Предполагается, что вызывающий пользователь, получив доступ к узлу сети, передал, а УИ принял и зафиксировал адрес УП сети
и приоритет вызывающего пользователя.
Процесс организации в сети локально волнового поиска маршрута иници-
ируется УИ. В УИ, при этом формируется поисковая посылка, в состав которой
входят:
номер УП;
номер УИ и индекс, отличающий данный поиск от других, одновре-
менно исходящих с одного и того УИ;
приоритет поиска;
абсолютное время, до которого разрешается существование данного
поиска;
число свободных каналов в выбранном исходящем ТПС, что характери-
зует степень загруженности этого направления.
Поисковая посылка в УИ подвергается анализу: определяются с учетом
приоритета те тракты, по которым должна распространяться данная волна поиска. Если в этих ТПС есть свободные каналы, то они резервируются данным
поиском. По этим же каналам (либо по специально выделенным служебным
каналам) на инцидентные узлы передается поисковая посылка. На инцидентных узлах данная посылка подвергается такому же анализу, и также резервируются свободные каналы в выбранных ТПС. На всех последующих узлах процесс повторяется аналогично описанному.
Выводы
1. При организации маршрута между заданной парой УК выбор исходящих
ТПС в каждом УК сети может быть последовательным и параллельным.
2. В зависимости от характера распространения на сети процесса поиска
маршрута выделяется три основных класса последовательных алгоритмов
выбора исходящих ТПС: градиентный, диффузный и градиентнодиффузный.
3. Реализация градиентных алгоритмов выбора исходящих ТПС позволяет ор-
ганизовать кратчайшие маршруты (по числу транзитных УК).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]