- •А.В.Тимофеев, а.В.Сырцев Модели и методы маршрутизации потоков данных в телекоммуникационных системах с изменяющейся динамикой
- •Содержание
- •1. Эволюция глобальных ткс и принципов управления потоками данных
- •1.1. Рост объема и изменение структуры трафика в глобальных ткс
- •1.2. Современные тенденции развития глобальных ткс
- •1.3. Pазвитие ip-технологий маршрутизации и передачи потоков данных
- •1.4. Архитектура глобальных ткс и роль сетевой системы управления
- •1.5. Принципы построения адаптивных и интеллектуальных систем сетевого управления
- •1.6. Анализ ткс как информационного объекта управления
- •1.6.1. Графовые модели ткс
- •1.6.2. Матричные модели ткс и их взаимосвязь
- •1.6.3. Критерии коммуникабельности ткс
- •2. Методы статической маршрутизации потоков данных в мульти-агентных ткс
- •2.1. Задачи маршрутизации потоков данных и их роль в сетевом управлении ткс
- •2.2. Постановка задачи оптимальной статической маршрутизации
- •2.3. Модели и алгоритмы статической маршрутизации
- •2.3.1. Дерево кратчайших маршрутов для ткс с односторонними связями
- •2.3.2. Каталог узлов и оптимальных маршрутов для статических ткс
- •2.3.3. Метод статической лавинной маршрутизации
- •2.3.4. Методы вероятностной маршрутизации
- •2.3.5. Метод оптимальной маршрутизации, основанный на построении остова минимальной стоимости графовой модели ткс
- •2.4. Групповая маршрутизация в статических ткс
- •2.6. Оптимальная статическая маршрутизация в глобальных мульти-агентных ткс
- •3. Методы и средства динамической маршрутизации в глобальных ткс
- •3.1. Постановка задачи динамической маршрутизации
- •3.2. Основные алгоритмы динамической маршрутизации
- •3.2.1. Алгоритм Беллмана-Форда и его модификации
- •3.2.2. Алгоритм Дейкстры
- •3.3. Критерии существования оптимальных маршрутов передачи данных в динамических ткс на основе простых карт и таблиц маршрутизации
- •3.3.1. Критерий маршрутизируемости
- •3.3.2. Оптимальные таблицы и карты маршрутизации и вычисление оптимальных маршрутов
- •3.5. Много-адресная маршрутизация в динамических ткс
- •3.6. Многопотоковая маршрутизация в динамических ткс
- •3.7. Алгоритм 2-потоковой динамической маршрутизации
- •4. Модели и методы адаптивной и нейросетевой маршрутизации в мульти-агентных ткс
- •4.1. Особенности адаптивной маршрутизации в ткс с неопределённой днамикой
- •4.2. Принципы и модели централизованной, децентрализованной и мульти-агентной маршрутизации
- •4.3. Особенности организации распределительных таблиц и карт для адаптивной маршрутизации
- •4.4. Критерии корректности распределяющих карт маршрутизации
- •4.5. Расширение карт маршрутизации и интенсивность потоков данных
- •4.6. Централизованная и распределённая маршрутизации в мульти-агентных ткс
- •4.7. Нейросетевая маршрутизация в мульти-агентных ткс
- •Список литературы
- •Сведения об авторах
1.4. Архитектура глобальных ткс и роль сетевой системы управления
Глобальная ТКС служит для представления пользователям информационных и вычислительных ресурсов, распределённых в глобальной компьютерной сети (КС). Архитектура глобальных ТКС представлена на рис. 1.4.1.
Рис.1.4.1. Архитектура глобальных ТКС как средства доступа пользователей к распределенным информационным и вычислительным ресурсам.
Глобальная ТКС состоит из четырёх основных (базисных) подсистем [29,44,52]:
1. Распределённая система связи (РСС);
2. Сетевая система управления (ССУ);
3. Распределённая информационная система (РИС);
4. Распределённая транспортная система (РТС).
Эти подсистемы связаны между собой и предназначены для управляемой передачи пользователям глобальной ТКС распределённых информационных и вычислительных ресурсов, хранящихся в глобальной КС.
РСС состоит из распределённых средств доступа и пользовательских интерфейсов, а также портов и шин данных, обеспечивающих прямую и обратную связь между пользователями глобальной ТКС, различными подсистемами ТКС и связанной с ней глобальной КС, состоящей из распределённых (удалённых на значительные расстояния) локальных КС.
В качестве пользователей глобальной ТКС могут выступать клиенты, администраторы, операторы и провайдеры ТКС.
ССУ получает через РСС запросы клиентов и команды сетевых администраторов и операторов от ТКС, обрабатывает внутреннюю информацию о текущем состоянии РТС и внешнюю информацию о состоянии информационных и вычислительных ресурсов в КС, поступающую от РИС, и формирует управление РТС, обеспечивающее удовлетворение запросов пользователей путём передачи им необходимых информационных и вычислительных ресурсов КС.
РИС получает сигналы внутренней и внешней обратной связи о текущем состоянии РТС как объекта управления и доступных информационных и вычислительных ресурсов, хранящихся в глобальной КС. Она передаёт эти сигналы в ССУ для формирования или коррекции управления потоками данных, передаваемых через РТС.
РТС состоит из коммуникационных узлов (в роли которых могут выступать специальные коммуникационные процессоры) и каналов связи между ними. Она играет роль распределённого объекта управления и служит для управляемой адресной передачи потоков данных от пользователей к КС через ТКС и обратно.
Все указанные подсистемы глобальной ТКС имеют распределённый характер, взаимосвязаны и активно взаимодействуют между собой в процессе обслуживания пользователей информационными и вычислительными ресурсами, хранящимися в глобальной КС.
Главную роль в целенаправленной и высококачественной обработке информации и адресной передаче потоков данных по запросам пользователей играет ССУ.
Основной задачей ССУ глобальных ТКС нового поколения, работающих на больших скоростях передачи данных, является автоматическое формирование такого управления потоками данных в РТС, которое поддерживает трафик гетерогенных данных большого объёма с надёжными гарантиями высокого качества обслуживания (Quality of Service, QoS) пользователей ТКС.
Решение этой глобальной задачи сетевого управления распадается на локальные задачи управления потоками данных, адаптации к изменяющемуся трафику, предотвращения перегрузок и разрешения сетевых конфликтов. Практическая реализация решения этих задач осуществляется с помощью специальных сетевых протоколов передачи информационных и управляющих сигналов и потоков данных.
В общем случае указанные проблемы сетевого управления должны решаться для двух основных платформ глобальных ТКС:
- объединённые IP-сети, взаимодействующие через маршрутизаторы потоков данных по протоколу IP (Internet Protocol) из набора протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol);
- АТМ-сети, использующие протоколы АТМ (Asynchronous Transfer Mode).
Сегодня эти платформы активно развиваются и конкурируют на рынке сетевых инфокоммуникационных услуг, что проявляется в так называемой “битве между IP и АТМ” [12]. В этой связи представляется особенно важной такая эволюция ССУ, которая обеспечит конвергенцию и интеграцию IP- и АТМ-сетей в глобальных ТКС нового поколения и их дальнейшее развитие.