Методы и алгоритмы адаптивного управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Шабуневич, Елена Валерьевна

• Шабуневич, Елена Валерьевна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шабуневич, Елена Валерьевна

Оглавление

Список сокращений

Введение

1. Особенности управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах

1.1. Характеристика трафика в распределенных автоматизированных системах

1.2. Классификация алгоритмов управления информационными ресурсами

и выбор стратегии маршрутизации в широкополосных сетях

1.3. Проблемы, особенности и постановка задачи управления доставкой информационных ресурсов в распределенных автоматизированных системах

Выводы по главе 1

2. Модели доставки информационных ресурсов в широкополосных сетях распределенных автоматизированных систем

2.1. Обоснование и разработка критерия оценки эффективности функционирования широкополосной сети

2.2. Построение концептуальной модели доставки информационных ресурсов в широкополосных сетях

2.3. Исследование поведения входного трафика в широкополосной сети и разработка аналитической модели

2.4. Исследование эффективности функционирования широкополосной сети при адаптивном управлении информационными ресурсами

2.4.1. Исследование мультиплексированного трафика в магистральной части B-ISDN

2.4.2. Исследование времени задержки информационных ячеек в

узлах коммутации B-ISDN

Выводы по главе 2

3. Разработка комплекса алгоритмов реализации адаптивного управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах

3.1. Разработка алгоритма измерения и прогнозирования нагрузки информационных ресурсов в широкополосной сети

3.2. Разработка алгоритма обнаружения перегрузки и назначения статусов перегрузки каналам связи широкополосной сети в реальном масштабе времени

3.3. Разработка алгоритма адаптивного управления доставкой информационных ресурсов в РАС

3.3.1. Разработка алгоритма обновления оптимальных

таблиц .маршрутизации

Выводы по главе 3

4. Имитационный эксперимент с процессом адаптивного управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах

4.1. Разработка базы данных имитационного эксперимента

4.2. Разработка имитационной модели процесса обслуживания информационных ресурсов в широкополосной сети

4.3. Разработка имитационной модели процесса принятия решений по управлению функционированием широкополосной сети в РМВ

4.4. Результаты имитационного эксперимента

Выводы по главе 4

Заключение

Литература

Приложение 1. Имитационная модель процесса обслуживания информационных

ресурсов в B-ISDN

Приложение 2. Имитационная модель процесса принятия решений по

управлению функционированием широкополосной сети в РМВ

Приложение 3. Диплом победителя конкурса персональных грантов 1997 года

Приложение 4. Акт об использовании результатов диссертационной работы

Список сокращений

АСУ - автоматизированная система управления;

АУДИР - адаптивное управление доставкой информационных ресурсов; БКП - быстрая коммутация пакетов (FPS - Fast Packet Switching); БП - быстрый пакет; ВК - виртуальный канал;

ВВХ - вероятностно-временная характеристика;

ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи;

ВП - виртуальный путь;

ВС - виртуальное соединение;

ИВС - информационно-вычислительная сеть;

ИР - информационные ресурсы;

ИИ - источник информации;

КС - коммутационная система;

КСВ - дискретный канал связи;

МСЭ-Т - Сектор по стандартизации телекоммуникаций международного союза электросвязи (ITU-T - International Telecommunications Union-Telecommunication Standartisation Sector);

MKKTT - Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии;

МОС - Международная организация стандартов;

СИ - служебная информация;

СМО - система массового обслуживания;

СТИ - статистическая информация;

СУ - система управления;

ПС - пропускная способность;

РАС - распределенная автоматизированная система;

РМВ - реальный масштаб времени;

УК - узел коммутации;

У-ЦСИО - узкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания (N-ISDN -Narrow Band ISDN);

ТМ - таблица маршрутизации;

Ш-ЦСИО - широкополосная цифровая сеть интегрального • обслуживания (B-ISDN - Broadband ISDN); ЦУС - центр управления сетью;

ЦСИО - цифровая сеть интегрального обслуживания (ISDN - integrated Services Digital Network);

ЦУУ - центральное управляющее устройство;

ЭМВОС - эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI - Open Systems Organization);

AAL (ATM Adaptation Layer) - адаптационный уровень ATM;

ABR (Available Bit Rate) - трафик с доступной скоростью передачи;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - асинхронный режим передачи;

САС (Conection Admission Control) - управление допустимыми соединениями;

CBR (Constant Bit Rate) - трафик с постоянной скоростью передачи информации;

NRT-VBR (Non-Real-Time VBR) - трафик с переменной скоростью передачи

информации, без привязки к реальному масштабу времени;

QoS (Quality of Service) - качество обслуживания;

RT-VBR (Real-Time VBR) - трафик с переменной скоростью передачи информации в реальном масштабе времени,

UBR (Unspecified Bit Rate) - трафик с неопределенной скоростью передачи информации;

VBR (Variable Bit Rate) - трафик с переменной скоростью передачи информации; VPI (Virtual Path Indentifier) - идентификатор виртуального пути; VCI (Virtual Channel Indentifier) - идентификатор виртуального канала.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и алгоритмы адаптивного управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах»

Введение

Отличительной особенностью современного этапа развития автоматизированных систем управления (АСУ) является повсеместный переход к распределенным автоматизированным системам (РАС), которые обладают высокой степенью адаптивности, соответствующей новым реалиям завтрашнего дня и удовлетворяют требованиям пользователей к услугам РАС. Распределенные АСУ являются материальной основой информационной структуры, объединяющей средства телекоммуникации и вычислительной техники в единую систему обмена, хранения, обработки и управления, обеспечивающей информатизацию общества [79, 96]. В Указе Президента Российской Федерации от 20.01.94 г. "Об основах государственной политики в сфере информатизации" [77] отмечено, что информатизация является фактором развития общества в целом. При этом подчеркивается необходимость создания и развития федеральных и региональных систем и сетей, совместимых в едином информационном пространстве России, а также обеспечения единства государственных стандартов в сфере информатизации и их соответствия международным рекомендациям и требованиям.

По мере расширения международных рынков и интернационализации бизнеса возрастают требования к производительности РАС. С каждым годом происходит количественное увеличение трафика в телекоммуникационных сетях и качественное усложнение состава этого трафика. За последнее время активизировались наиболее характерные виды информационных потоков: коммерческая информация; справочно-адресная информация; нормативно-правовая информация; финансово-биржевая информация; рекламная информация; рейтинговая информация; экономико-статистическая информация и т.д. Появляются новые технологии, обеспечивающие высокую производительность сети. Выдвигаются новые требования эффективного управления и использования пропускной способности при затратах, соответствующих производительности телекоммуникационной сети, несмотря на разнообразие информационных потоков; предоставления пользователю доступа к территориальным сетям; обеспечения максимальной производительностью и надежностью при решении

задач управления, организации информационных потоков, оптимизации загрузки и предоставления разнообразных видов сервисных услуг [51, 54, 96, 112, 122].

Другой особенностью современного мира телекоммуникаций является территориальная, распределенная схема взаимодействия. Все чаще требуется связать территориально разнесенные АСУ с помощью высокоскоростных магистральных каналов телекоммуникаций.

В настоящее время во всем мире широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО или B-ISDN - Broadband Integrated Services Digital Network) при наличии интеллектуальной технологии обработки запросов пользователей позволяют создавать на их базе различные РАС. В качестве РАС могут рассматриваться учрежденческие, производственные, банковские, корпоративные организации, ориентированные на определенный круг пользователей, имеющих общие интересы и/или обладающие общими финансовыми, материальными, информационными и другими ресурсами.

По мере развития РАС возрастают требования к механизму доставки информационных ресурсов (ИР) территориально удаленным пользователям. Поэтому необходимо обеспечить качественный и своевременный обмен документами в компьютерной форме, надежный и быстрый доступ к информационным ресурсам сети. Улучшить качество доставки ИР в B-ISDN, обслуживающих РАС, можно за счет введения адаптивного управления в модель доставки ИР, позволяющего обеспечить максимальную эффективность использования ресурсов сети и совершенствования принципов нахождения оптимальных маршрутов, гарантирующего требуемое качество обслуживания запросов пользователей. Управление сетью связано с обменом служебной информацией между смежными узлами коммутации (УК) о загруженности дискретных каналов связи (КСВ). Особенностью обмена является запаздывание в управлении, чем определяется его малая эффективность. Устранение этого недостатка управления возможно введением прогноза в оценку состояния о загрузке КСВ.

Наиболее важным положением рекомендаций по B-ISDN является введение технологии асинхронного режима доставки (АРД или ATM - Asynchronous Transfer

Mode) и быстрой коммутации пакетов. Применение технологии коммутации на базе метода ATM определяет ряд новых задач, в том числе и в области управления сетями.

Целесообразность работ в области B-ISDN является общепризнанной, имеются определенные практические результаты, свидетельствующие о верности общей концепции построения B-ISDN и подтверждающие правильность выбранного пути интеграции как одного из важнейших направлений повышения эффективности РАС, реализующих новую информационную технологию [36, 50, 60, 26, 33, 47, 52, 53, 110, 111,125,126].

Недостаточная степень научной проработки ряда вопросов по принципам построения B-ISDN находит свое отражение в основных Международных рекомендациях Сектора по стандартизации телекоммуникационных сетей Международного союза электросвязи - (МСЭ-Т) (ранее Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии - МККТТ), где определены наиболее актуальные задачи, требующие дальнейшего изучения. В число этих задач входят: динамическое управление трафиком, борьба с перегрузками, а также методы распределения ресурсов в реальном масштабе времени. Вопросы эффективного управления информационными потоками в сетях рассматривались в ряде научных работ (Г. П. Захаров, В. Г. Лазарев, И. А. Мизин, С. И. Самойленко, Б. Я. Советов, А. П. Кулешов, Н. Я. Паршенков, Г. Г. Яновский, С. А. Яковлев, Р. Галлагер, М. Герла, JI Клейнрок, М. ТТ.Тварц и др.), однако, целый ряд вопросов, связанных с возможностью применения предложенных методов и алгоритмов в В-ISDN при технологии ATM, их сравнительный анализ и определение условий их наиболее эффективного использования, остаются открытыми. Таким образом, в диссертационной работе решается часть перечисленных выше задач, т.е. разработка методов и алгоритмов адаптивного управления информационными ресурсами в РАС, что и является актуальной научной задачей и соответствует современным тенденциям развития телекоммуникационных технологий.

Основной целью диссертационной работы является исследование эффективности методов управления информационными ресурсами в B-ISDN, разработка аналитической, алгоритмической и имитационной модели доставки ИР в широкополосных сетях, ориентированных на использование их в РАС.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование технологии ATM с целью выявления существующих подходов и методов построения оптимальных маршрутов в B-ISDN.

2. Разработка и обоснование критерия оценки эффективности функционирования B-ISDN при адаптивном управлении доставкой ИР.

3. Построение концептуальной модели доставки ИР в B-ISDN, на базе которой строятся модели для оценки показателей качества доставки информации в B-ISDN.

4. Аналитическое исследование входного трафика от различных источников информации и исследование мультиплексированного трафика в магистральной части широкополосной сети.

5. Создание методики построения оптимальных маршрутов для доставки ИР в B-ISDN, обеспечивающей требуемое качество обслуживания запросов пользователей РАС, за счет введения метода прогнозирования трафика в систему управления сетью.

6. Разработка комплекса алгоритмов адаптивного управления информационными ресурсами в B-ISDN, увеличивающих количество обслуживаехмых запросов пользователей РАС с требуемым качеством сервиса.

7. Построение имитационной модели процесса доставки ИР на основе разработанных алгоритмов на примере участка магистральной части B-ISDN.

При проведении исследований в диссертационной работе использовалась: теория вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, матриц, сетей очередей, графов, телетрафика, управления сложными объектами, прогнозирования временных рядов, автоматов, планирования экспериментов и имитационного моделирования.

В первой главе диссертации на основании отечественных и зарубежных публикаций раскрываются концепции B-ISDN, обслуживающих распределенные автоматизированные системы, и перспективность их дальнейшего развития. Рассматриваются особенности технологии ATM и информационных потоков, циркулирующих в РАС, формулируются проблемы управления информационными ресурсами в B-ISDN, проводится обзор состояния задачи управления ИР на сегодняшний день, на основании которого делаются выводы об актуальности

разработки адаптивных методов и алгоритмов управления ИР в B-ISDN, а также о том, что модель управления ИР должна быть комплексной, т.е. сочетать в себе методы маршрутизации и ограничения интенсивности информационных потоков. В связи с необходимостью построения более эффективной методики доставки ИР рассматриваются наиболее популярные на практике протоколы и алгоритмы маршрутизации и ограничения интенсивности потоков, исследуется их применимость в B-ISDN. Обосновывается целесообразность введения прогноза в управление В-ISDN. Сформулирована задача адаптивного управления доставкой ИР (АУДИР) в реальном масштабе времени (РМВ): используя измеренные и прогнозируемые оценки трафика в широкополосной цифровой сети, требуется выработать списки оптимальных маршрутов для каждого класса трафика ИР таким образом, чтобы предотвратить или ликвидировать перегрузку сети, обеспечить в заданных условиях лучшие характеристики функционирования B-ISDN и уменьшить объем служебной информации в сети, необходимый для осуществления адаптивного управления.

Вторая глава диссертации посвящена разработке аналитической модели доставки ИР в B-ISDN. Выбран критерий оценки эффективности функционирования B-ISDN при АУДИР, который позволяет учесть существующие требования по качеству обслуживания ИР, определяет суммарную ценность обслуженных ИР в сети, отражает интересы пользователей РАС, а также отображает подход к решению задачи адаптивного управления. Предложены структурная схема B-ISDN и функциональная схема узла коммутации широкополосной сети, на основе которых построена концептуальная схема доставки ИР в B-ISDN при использовании обозначений и терминов теории массового обслуживания, служащая основой для разработки имитационной модели доставки ИР пользователям РАС. Построены аналитические модели, позволяющие оценить основные показатели качества обслуживания ИР при технологии ATM для различных классов трафика. Выявлено, что повышение качества обслуживания информационных ресурсов в B-ISDN обеспечивается за счет снижения потерь информационных ячеек в сети и уменьшения времени задержки ячеек в буферных накопителях, что достигается за счет совершенствования методов доставки ИР, так и за счет соответствующего расчета ресурсов сети, в частности, буферных накопителей в виртуальном соединении. Полученные результаты необходимы для

получения параметров качества обслуживания запросов пользователей РАС при проведении имитационного эксперимента.

В третьей главе диссертационной работы разрабатываются: алгоритм измерения и прогнозирования трафика ИР в B-ISDN, на основе использования системы автоматов-счетчиков для измерения трафика и метода экспоненциального сглаживания для прогнозирования; алгоритм обнаружения перегрузки каналов связи (КСВ) широкополосной сети в РМВ, на основе использования адаптивного метода управления порогами возможности обслуживания поступающих ИР, принадлежащих к различным классам трафика, в условиях изменяющейся нагрузки КСВ; алгоритм процедуры обновления таблиц маршрутизации, на основе ранжирования обновленного списка оптимальных маршрутов доставки ИР в соответствии с предпочтительностью параметров КСВ; алгоритм адаптивного управления доставкой ИР в РАС, осуществляющего функции маршрутизации и ограничения интенсивности информационных потоков при доступе в сеть, и реализующий механизм приоритетности доставки ИР в сети. Для каждого из разработанных алгоритмов приводится схема, иллюстрация и описание процедур, поясняющих его работу.

Четвертая глава посвящена построению имитационной модели доставки ИР пользователям РАС и проведению имитационного эксперимента по исследованию эффективности функционирования B-ISDN при введении АУДИР. Ставится цель имитационного эксперимента. Выбираются инструментальные средства, необходимые для программной реализации эксперимента. Разрабатывается база данных имитационной модели процесса функционирования B-ISDN при АУДИР и приводится ее структура. Разрабатываются имитационная модель процесса обслуживания ИР в B-ISDN и имитационная модель процесса принятия решений по управлению функционированием B-ISDN в реальном масштабе времени. Приводятся структуры разрабатываемых моделей, описываются модули моделей и их взаимосвязь с базой данных. Описываются условия проведения и приводятся результаты имитационного эксперимента. Делаются выводы об эффективности функционировании B-ISDN при АУДИР.

В заключении перечислены основные научные и практические результаты диссертационной работы.

1. Особенности управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах

1.1. Характеристика трафика в распределенных автоматизированных системах

Корпоративная сеть РАС обеспечивает коллективный доступ пользователей к информационным и вычислительным ресурсам, обмен служебной информацией между удаленными ЭВМ, а также прямой обмен информацией между удаленными пользователями в различных режимах. Информационные ресурсы сети или составляющие информационный трафик сети, включают: видео, цифровую речь, речевые сообщения с накоплением, факсимильные сообщения, телеграммы, электронную почту и файлы данных. В качестве транспортной основы корпоративных сетей РАС используют цифровые сети интегрального обслуживания (ЦСИО или ISDN - Integrated Services Digital Network), построенные по новым принципам с объединением функций доставки всех видов информации. К достоинствам ISDN многие авторы относят следующие свойства [28, 33, 47, 108, 101, 114, 116, 122, 125, 130, 131, 133]: более высокую производительность и экономическую эффективность; обеспечение абонента значительно более широким спектром услуг связи и высокой скоростью передачи информации; более низким тарифом для телефонного трафика; хорошей основой для развития совместимых международных систем связи.

Широкому распространению интегральных сетей способствовала координация действий разработчиков в рамках международных программ INS (Information Network System), UIS (Universal Information Services), RACE (Research and development in Advanced Communications technologies in Europe и т.д. [54, 70, 92, 114, 128, 134].

Среди ISDN выделяют два ее вида - узкополосные (У-ЦСИО или N-ISDN -Narrow Band ISDN) и широкополосные (Ш-ЦСИО или B-ISDN - Broad ISDN). В качестве более эффективного пути развития цифровых сетей связи общего пользования в последние годы рассматривается именно концепция B-ISDN,

основанная на использовании нового асинхронного режима доставки (АРД или ATM - Asynchronous Transfer Mode) и нового метода коммутации, получившего название быстрой коммутации пакетов (БКП или FPS - Fast Packet Switching) [26, 34, 36, 38, 50, 54,62, 67-69, 92, 110, 113, 126].

В связи с устоявшейся терминологией, часто встречаемой в научных книгах и журналах, будем использовать аббревиатуры ISDN, B-ISDN, N-ISDN, ATM [49, 51, 55, 56, 58, 60, 63, 67,69, 76, 80].

Первые работы по концепции и технологии B-ISDN появились в середине 80-годов практически одновременно .в Европе, Северной Америке и Японии, параллельно проводились исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию B-ISDN, которые являются дальнейшим развитием N-ISDN [54]. Анализ работ до 1990 годов по широкополосным сетям представлен в [26], обзор более поздних работ можно найти в [30]. В ряде западных стран B-ISDN были введены в экспериментальную или коммерческую эксплуатацию [34]: Biarrits System (Франция), BIGFON и BERKOM (ФРГ), Milton Keynes System (Великобритания), Elic (Канада). В 1993 г. введена в эксплуатацию международная B-ISDN (Evro-ISDN) и разрабатывается проект в рамках RACE по созданию банковской B-ISDN с использованием технологии мультимедиа (multimedia) для передачи речи, данных и изображений. При этом помимо традиционных распространение получили новые виды сервиса, такие как видеоконференция (от 2 до 16 % от общего объема), видеотелефон (до 21 %), высокоскоростная передача данных (от 7 до 17 %), дистанционное обучение и высокоскоростной цветной телефакс (до 3 %) [28, 54, 81, 83]. В 1997 г. началась опытная эксплуатация широкополосной радио сети, в 1998 г. введена в США передача цифрового телевидения с высокой четкостью, а в 1999 г. ожидается коммерческая эксплуатация узла коммутации (УК) с оптической коммутацией. Современный этап цифрового периода развития сетей электросвязи характеризуется их активной интеллектуализацией [77, 85]. В связи с этим в последнее время существенно возрос интерес к созданию интеллектуальных ISDN общего пользования (Public Intelligent ISDN). При этом в структуру широкополосных сетей вводятся космические участки [70].

Развитие сетей телекоммуникации в России подробно изложено в [44, 45, 47, 50, 52, 53, 58, 75]. Так, например, в работах [47, 52] отмечается, что группой авторов в Санкт-Петербурге, была предложена и разработана прагматическая стратегия внедрения B-ISDN. Сутью прагматической концепции внедрения является:

- цифровизация первичной сети на основе волоконно-оптических линий связи (BOJIC) и цифровых систем передачи;

- предоставление услуг потребителям связи, характерных как для этапа узкополосных, так и для этапа B-ISDN, за счет внедрения технологии ATM;

- исключение или существенное сокращение этапа N-ISDN в эволюционном развитии телекоммуникационных технологий России, что может дать большую экономию как временных, так и финансовых ресурсов.

Одной из первичных задач развития телекоммуникаций в России является ввод новых цифровых магистралей. Начиная с 1993 г., в работе [75] констатируется, что для ускоренного развития телекоммуникаций и информатизации, в России введены крупные цифровые волоконно-оптические и радиорелейные магистрали емкостью приблизительно 70 тыс. международных каналов, построено 8 международных коммутационных центров. Также Россия участвует в реализации крупных проектов международной глобальной спутниковой связи "Глобалстар", "Иридиум". В течение 10 лет предполагается развернуть наложенную национальную сеть емкостью 20 млн. телефонных номеров и значительно увеличить качество связи, а в течение 30 лет создать крупнейшую глобальную систему спутниковой связи "Ростелесат".

К настоящему времени разработан ряд проектов построения современной транспортной сети России: "Проект 50x50", "Программа РАО ЕЭС", "Программа РОСЦСИО", "Проект ф. Andrew", проект "Грифон" [58].

"Проект 50x50", разрабатываемый в АО "Гипросвязь - 1", ориентирован на широкое использование отечественного оборудования, имеет сроки реализации 7-10 лет и требует больших объемов бюджетного финансирования. "Программа РОСЦСИО" предлагает на первом этапе создать магистральную сеть на основе спутниковых стволов. "Проект РАО ЕЭС", принятый в конце 1994 г., ориентирован на использование отечественных BOJIC плезиохронной цифровой иерархии и оборудование B-ISDN. Однако оборудование B-ISDN, позволяющее создать

законченные фрагменты сетей ATM, в стране отсутствует. В "Проект ф. Andrew" запланировано строительство магистральной BOJIC от Петербурга до Владивостока. В проекте "Грифон" была показана эффективность использования технологии ATM на магистральной SDH-сети. В решениях НТС АО ТЕЛЕКОМ в 1992-1994 г. задача "создания опорной ATM-сети, наложенной на SDH-магистральную сеть", была зафиксирована как первый этап создания B-ISDN в России. Однако в настоящее время эта работа практически остановлена из-за недостаточности финансирования.

Другой задачей развития телекоммуникации в России является повышение эффективности использования пропускной способности магистральных каналов сети, которые позволят уменьшить стоимость характерных для обширной территории России дорогих магистральных каналов. Решение этой задачи и является целью диссертационной работы.

С каждым годом происходит количественное увеличение трафика и качественное усложнение этого трафика. Для решения вопросов, связанных с увеличением нагрузки на сеть, на сегодняшнем рынке существует ряд технологий [45, 59, 73, 78, 103, 124]: Fast Ethernet - скорость передачи данных до 100 Мбит/с; FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - до 100 Мбит/с; ATM (Asynchronous Transfer Mode) -до 622 Мбит/с; Gigabit Ethernet - до 1000 Мбит/с.

Немногие технологии получили за последние несколько лет такое широкое освещение в компьютерной прессе как ATM. Подавляющее большинство публикуемых статей носит проблемный, просветительский, а не научный, аналитический характер. Поясним основные концепции ATM, рассмотрим модель ATM и ряд стандартов, базирующихся на этой модели.

Технология ATM была разработана организациями ANSI, МСЭ-Т и ATM Forum [38, 51, 59, 110, 111, 125, 126]. Базовые принципы, лежащие в основе технологии ATM, могут быть выражены в трех утверждениях [63, 92]:

1. ATM - это трансляция ячеек (cell-relay). Интегральная информация передается по сети небольшими пакетами фиксированного размера, называемыми пакетами ATM или ячейками (cells). Ячейка состоит из 5-байтового адресного поля и 48-байтового информационного поля (т.е. оплачиваемой информации пользователем

РАС [67]). Для краткости в дальнейшем будем называть пакеты АТМ просто ячейками.

2. АТМ - устанавливает соединения (connection-oriented). Перед генерацией ячеек источник сначала устанавливает соединение с получателем, при этом для конкретного соединения резервируется полоса пропускания и гарантируется определенное качество обслуживания (Quality of Service - QoS), т.е. некоторый уровень сервиса, который сеть может обеспечить.

3. АТМ - коммутация. В сети с АТМ все устройства, такие как рабочие станции, серверы, маршрутизаторы и мосты подсоединены к коммутатору. При установлении соединения коммутаторы определяют оптимальный маршрут для передачи интегральной информации, т.е. выполняют функции маршрутизаторов. Когда соединение установлено, коммутаторы пересылают данные только следующему узлу заранее выбранного маршрута - функции моста. Коммутатор действует как простой маршрутизатор, не корректируя ошибок и не восстанавливая путем переспросов ту информацию, которая была потеряна из-за различных причин - ошибок, неверной адресации, переполнения буферной памяти узла коммутации и т.д., протоколы защиты от ошибок и контроля потоков переносятся на верхние уровни и реализуются в межконцевых механизмах.

Форматы ячеек определены в Рекомендациях МСЭ - Т 1.361. При этом в отличие от N-ISDN в B-ISDN кроме интерфейса "пользователь-сеть" (User-Network Interface - UNI) определен также интерфейс "сеть-сеть" (Network-Network Interface -NNI), который используется между УК одной и той же B-ISDN [90, 92, 95, 103, 107, 113, 129, 132]. Соответственно имеются два вида заголовков ячеек для этих двух интерфейсов. Форматы заголовков ячеек представлены на рис. 1.1, где приняты следующие обозначения: GFC (Generic Flow Control) - общее управление потоком; VPI (Virtual Path Indentifier) - идентификатор виртуального пути (ВП); VCI (Virtual Channel Indentifier) - идентификатор виртуального канала (ВК); РТ (Payload Туре) -вид полезного содержания (для информации пользователя РТ = 00); CLP (Cell Loss Priority) - приоритет потери ячейки (0 - приоритетная, 1 - неприоритетная); Res (Reserve) - резервный разряд; НЕС (Header Error Control) - полином для коррекции (обнаружения) ошибок в заголовке. Как видно из рис. 1.1, имеется единственное

а)

биты

б)

биты

8 7 6 5 4 3 2 1 байты 8 7 6 5 4 3 2 1 байты

—1—1—1— GFC —1—1— VPI 1- 1 —|—i— Ч-1-1— VPI 4- i-

VPI VCI 2 VPI VCI

VCI 3 VCI

VCI РТ Res CLF 4 VCI РТ Res CLF

НЕС 5 НЕС

1 2

3

4

5

Рис. 1.1. Форматы заголовков ячеек: а) на интерфейсе "пользователь - сеть", б) на

интерфейсе "сеть - сеть"

МОДЕЛЬ B-ISDN

Общие функции ' административного

..............

'Функции а дмннистр ативного управления по уровням

Функции / Функции управления /пользователя>

Функции и верхних

протоколы уровней

Адаптационный уровень _АТМ_

Уровень АТМ Физический уровень

ЭМВОС

Прикладной уровень

Представительный уровень

Сеансовый уровень

Транспортный уровень

Сетевой уровень

Канальный уровень

Физический уровень

Рис. 1.2. Протокольная модель широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания и эталонная модель взаимодействия открытых систем

различие в заголовках: на интерфейсе "сеть-сеть" отсутствует поле управления потоком GFC, т.е. технология ATM не обеспечивает управление информационными потоками между УК, управление потоками обеспечивается на интерфейсе "пользователь-сеть", и его поле в четыре разряда добавлено к полю VPI, поэтому на интерфейсе "сеть-сеть" может быть образовано значительно большее количество ВП и ВК. Заметное увеличение допустимого числа ВК объясняется также и тем, что на этом интерфейсе используются КСВ со значительно более высокой скоростью, чем абонентские КСВ на интерфейсе "пользователь-сеть".

Определяющая роль в обеспечении эффективного использования распределенных ресурсов B-ISDN (пропускной способности КСВ, ресурсов УК и т.д.) при доставке ИР принадлежит системе управления сетью. Система управления сетью, как и сама B-ISDN, строится на основе концепций и стандартов, принятых для существующих сетей в настоящее время, с выделением установленных уровней управления. Общепринятой моделью сети является эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС), разработанная Международной организацией стандартов. Эталонная модель предусматривает семиуровневую архитектуру, на основе которой могут разрабатываться конкретные протоколы. В настоящее время достаточно глубоко разработаны и описаны уровни управления эталонной модели [20, 33, 59]: управление физическим уровнем; управление канальным уровнем; управление сетевым уровнем; управление транспортным уровнем и т.д.

Управление на каждом уровне характеризуется <S, Z, A, I, U>, где S - задача управления, Z - цель (цели управления), А - алгоритм управления, I - исходная информация, используемая для управления, U - управляемые параметры. Конкретный состав задач управления определяется из соответствующего протокола каждого уровня ЭМВОС.

Модель протоколов B-ISDN переопределяет три низших уровня классической ЭМВОС, относящиеся к технологии ATM, в соответствии с определениями ANSI, ITU и ATM Forum [38, 92, 110, ИЗ, 121, 125, 126, 129]: физический уровень; уровень ATM, который является общим для всех видов сервиса и обеспечивает возможность передачи отдельных ячеек; адаптационный уровень (AAL - ATM Adaptation Layer), зависящий от вида сервиса. Эти три уровня примерно соответствуют задачам

управления S на физическом, канальном и сетевом уровне ЭМВОС. В настоящее время модель B-ISDN не включает в себя никаких дополнительных уровней, т.е. таких, которые соответствуют более высоким уровням модели ЭМВОС [38]. Низший уровень в основном реализуется аппаратным путем, а верхние уровни, обслуживаемые уровнями ATM, реализуются программно и связаны с прикладной системой. На рис. 1.2. представлены для сравнения ЭМВОС и протокольная модель B-ISDN.

Модель протоколов B-ISDN состоит из трех плоскостей: пользователя, управления и администрации. Плоскость пользователя, обеспечивает ввод ИР в совокупности с соответствующими процедурами контроля, такими как, защита от ошибок, контроль потоков ИР, ограничение нагрузки. Плоскость управления, определяет протоколы установления и поддержки управления соединениями, но не включает в состав протоколы сигнализации. Плоскость администрации, включает две группы задач: задачи управления плоскостями, обеспечивающие координацию между всеми "гранями" модели протоколов и относящиеся в целом ко всей системе управления, описывающей B-ISDN; задачи управления уровнями, связанные с распределением сетевых ресурсов, согласованием их с параметрами сетевых ресурсов и с параметрами трафика, обработкой служебной информации (информация контроля, управления и обслуживания) сети. Процедуры сигнализации относятся именно к этой группе задач.

Рассмотрим основные функции управления (или задачи управления S) на каждом уровне. Как в эталонной модели B-ISDN, так и в ЭМВОС стандарты для физического уровня устанавливают, каким образом биты должны проходить через среду передачи. Точнее говоря, стандарты ATM для физического уровня определяют, как получать биты из среды передачи, преобразовывать их в ячейки и посылать эти ячейки уровню ATM (множество задач Si).

Имеется различие между физическими уровнями ATM и ЭМВОС, в отличие от ЭМВОС на физическом уровне ATM реализуется два типа функций. Функции первого типа обеспечивают передачу двоичных сигналов, тактовую синхронизацию и электронно-оптические преобразования, т.е. аналог физического уровня ЭМВОС. Функции второго типа - генерацию и восстановление кадров, структурирование кадров в соответствии с выбранным признаком цифровой передачи;

структурирование потока ячеек; определение циклической последовательности для защиты заголовка ячейки от ошибок (на передающей стороне), проверка и исправление ошибок (на приемной стороне), удаление ячеек с пораженным заголовком; согласование скоростей ячеек, состоящее во вставке и подавление "пустых" ячеек, используемых для согласования свойств потока ИР и передающей системы.

В ЭМВОС стандарты для канального уровня описывают, каким образом устройства могут совместно использовать среду передачи и гарантировать надежное физическое соединение. Стандарты для уровня ATM регламентируют передачу сигналов, управление трафиком и установление соединений в B-ISDN (множество задач S2). Функции передачи сигналов и управления трафиком уровня ATM подобны функциям канального уровня ЭМВОС, а функции установления соединения ближе всего к функциям маршрутизации, которые определены стандартами ЭМВОС для сетевого уровня.

Стандарты для уровня ATM описывают, как получать ячейку, сгенерированную на физическом уровне, добавлять 5-байтный заголовок и посылать ячейку уровню адаптации ATM. Эти стандарты также определяют, каким образом нужно устанавливать соединение с таким качеством обслуживания QoS, которое запрашивает конечная станция пользователя.

В статье [76] описываются стандарты установления соединения для уровня ATM, которые определяют:

1. Соединение виртуальных каналов (СВК или виртуальное соединение ВС) -это логическое соединение, состоящее из одного или более виртуальных каналов, устанавливаемое между двумя конечными устройствами в сети. ВС является двунаправленным; это означает, что после установления соединения каждая конечная станция может как посылать ячейки другой станции, так и получать их от нее.

2. Виртуальный канал (ВК) - это однонаправленное соединение для передачи ячеек с одинаковым идентификатором.

3. Виртуальный путь (ВП) - это путь, объединяющий группу однонаправленных ВК, имеющий свой уникатьный идентификатор.

4. Звено виртуального канала (ЗВК) - часть соединения виртуальных каналов.

5. Звено виртуального пути (ЗВП) - отрезок между точками, где происходит назначение и трансляция идентификаторов ВП. ■

6. Соединение виртуальных путей (СВП) - последовательность звеньев ВП.

В широкополосных сетях СВК обладает следующими характерными особенностями: создается и закрывается функциями верхних уровней; поддерживает качество обслуживания QoS; может быть как коммутируемым, так и постоянным; поддерживает двунаправленный и однонаправленный поток ИР; поддерживает одинаковые или разные значения пропускной способности в обоих направлениях.

На сегодняшний день самыми распространенными являются коммутируемые СВК. К их достоинствам автор статьи [63] относит то, что они используют пропускную способность КСВ, только тогда когда она необходима; требуют меньшей административной работы, так как устанавливаются автоматически; обеспечивают отказоустойчивость, когда выходит из строя коммутатор, находящийся на пути соединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь.

В ЭМВОС стандарты для сетевого уровня определяют, как осуществляется маршрутизация и управление ИР. В модели B-ISDN стандарты для уровня адаптации ATM выполняют три подобные функции: определяют, как форматируются ячейки; предоставляют информацию для уровня ATM, дающую возможность этому уровню устанавливать соединения с различными показателями качества обслуживания QoS; предотвращают блокировки (множество задач S3).

Уровень адаптации ATM состоит из четырех протоколов (называемых протоколами AAL), которые форматируют ячейки. Эти протоколы принимают ячейки с уровня ATM, заново формируют из них данные, которые могут быть использованы протоколами, действующими на более высоких уровнях, и посылают эти данные более высокому уровню. Когда протоколы AAL получают данные с более высокого уровня, они разбивают их на ячейки и передают их уровню ATM. В стандартах B-ISDN определены следующие протоколы AAL: AAL1, AAL2, AAL3/4 и AAL5. Однако ATM Forum разработал только три из них - AAL1, AAL3/4 и AAL5 [26, 59, 63, 129, 110, 113, 125]. Каждый протокол AAL упаковывает данные в ячейки своим способом. Все эти протоколы, за исключением AAL5, добавляют некоторую служебную информацию к 48 байтам данных в ячейке ATM. Эти "издержки"

включают в себя специальные команды обработки для каждой ячейки, которые используются для обеспечения различных категорий сервиса.

В дальнейшем будем рассматривать функции, связанные с технологией ATM.

Общую цель управления B-ISDN Z можно определить как наиболее полное удовлетворение потребностей пользователей РАС в сервисе по доставке ИР, следовательно, оценить достоинства работы широкополосной сети и управления доставкой ИР в ней можно, рассмотрев различные категории сервиса, выполняемые B-ISDN, при обслуживании проходящего трафика. Широкий диапазон скоростей передачи, существенный стохастический характер информационных потоков, большое разнообразие сетевых конфигураций (двухточечные, многоточечные, несимметричные, вещательные и т.д.) - все эти факторы делают проблему описания трафика в B-ISDN существенно более сложной по сравнению с N-ISDN и следовательно, необходима адекватная характеризация разнородного трафика [26, 43, 47,49,68, 84, 97-99, 105, 110, 121].

Описание трафика - это минимальное множество параметров необходимых и достаточных для характеризации трафика, поступающего от источника информации (ИИ), в интересах процедур управления ресурсами. Описание трафика играет важную роль в обеспечении сервиса, управлении доступом, контроле за пользовательскими параметрами, так как параметры трафика должны согласовываться между пользователем сети и сетью и в дальнейшем должны соблюдаться пользователем.

Одним из ключевых понятий описания трафика, авторы статей выделяют скорость передачи информации [43, 26, 121, 124]. В соответствии с этой характеристикой уровень адаптации ATM определяет четыре категории сервиса (табл.1.1) [111, 121, 125]: постоянная скорость передачи информации (Constant Bit Rate - CBR); переменная скорость передачи информации (Variable Bit Rate - VBR); доступная скорость передачи информации (Available Bit Rate - ABR); неопределенная скорость передачиинформации (Unspecified Bit Rate - UBR).

Эти категории используются для обеспечения различных уровней качества обслуживания QoS для разных типов трафика. Качество обслуживания QoS определяет уровень сервиса, который может предоставить широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания.

Таблица 1.1

Категория Сервиса CBR VBR ABR UBR

Скорость передачи Постоянная Переменная

Синхронизация Требуется согласованное взаимодействие между источником и передатчиком Не требуется согласование времени передачи и приема информации

Принцип связи С установлением соединения Без установления соединения

Категория CBR используется для восприимчивого к временным задержкам трафика, при котором ячейки ATM передаются с постоянной скоростью, и требуют малого времени ожидания. Категория CBR гарантирует самый высокий уровень качества сервиса, но использует полосу пропускания КСВ неэффективно. Чтобы защитить трафик CBR от влияния других передач, категория CBR всегда резервирует для соединения определенную часть полосы пропускания, даже если в данный момент в КСВ не происходит никакой передачи. Типичными примерами применений являются службы факсимиле, передачи речи и файлов, использующие средства как узкополосных, так и B-ISDN. При этом источники речи и неподвижных изображений генерируют трафик, относительными свойствами трафика являются: чувствительность ко времени задержки и дисперсии времени задержки, относительно низкие требования к достоверности передаваемой информации. Эти источники не могут быть управляемы со стороны сети, речь идет об управлении интенсивностью ввода информации в сеть. Трафик файлов характеризуется слабой чувствительностью ко времени задержки и дисперсии времени задержки, но при его передаче предъявляются весьма высокие требования к достоверности передаваемой информации. Источники, генерирующие трафик файлов, относятся к управляемым со стороны сети, что необходимо учитывать при построении системы борьбы с перегрузками.

Существует два вида категории VBR, которые используются для различных типов трафика: VBR реального времени (Real-Time VBR - RT-VBR) требует жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает восприимчивый к задержкам трафик, такой как уплотненная речь и видео; VBR без привязки к реальному времени (Non-Real-Time VBR - NRT-VBR) не нуждается в жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает допускающий задержки трафик. Поскольку VBR не резервирует полосу пропускания КСВ, она используется более эффективно, чем в случае с CBR. В отличие от CBR, трафик VBR не может гарантировать качество обслуживания. В службах с VBR скорость передачи может изменяться в определенных пределах и для ее описания вводятся два параметра: максимальная (пиковая) скорость и средняя скорость передачи.

Категория UBR допускает временные задержки. Подобно VBR, категория UBR не резервирует дополнительной полосы пропускания для ВК. В результате один и тот же ВК может многократно применяться для нескольких передач, таким образом полоса пропускания используется более эффективно. Однако поскольку UBR не гарантирует качество сервиса обслуживания, то в сильно загруженных сетях UBR-трафик теряет большое число ячеек и имеет много повторных передач.

Подобно UBR, категория ABR используется для передачи трафика, который допускает временные задержки, и дает возможность многократно использовать виртуальные каналы.

Технология ATM обеспечивает ряд алгоритмов управления трафиком А [87, 88, 89, 92, 93, 97, 105, 121, 126, 134]: управление доступом к обслуживанию (Conection Admission Control - САС); управление используемыми параметрами (Usage Parameter Control - UPC); управление приоритетами (Priority Control - PC); управление перегрузками (Congestion Control - CC).

Перед установлением соединения конечная станция РАС запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть устанавливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и параметры качества обслуживания QoS. Например, если конечная станция РАС запросила соединение CBR для передачи видеоинформации, сеть резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафика и качества обслуживания QoS для обеспечения

допустимых значений скорости передачи, коэффициента потерь ячеек, времени задержки и дисперсии времени задержки.

Проведенный анализ состояния дел и тенденций в области телекоммуникационных сетей позволяет сделать следующие выводы:

- широкое распространение получили АСУ с распределенной структурой;

- резко обозначилась тенденция в развитии широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания на основе технологии ATM и быстрой коммутации пакетов;

- возникла необходимость разработки адекватных моделей процесса обслуживания трафика ИР в РАС, с учетом рассмотренных особенностей технологии ATM, так как от точности получаемых оценок зависит эффективность функционирования B-ISDN;

- повышение качества обслуживания QoS в B-ISDN обеспечивается за счет снижения потерь информационных ячеек в сети и уменьшения времени задержки ячеек в буферных накопителях, что достигается за счет совершенствования методов доставки ИР, так и за счет соответствующего расчета ресурсов сети, в частности, буферных накопителей в виртуальном соединении.

1.2. Классификация алгоритмов управления информационными ресурсами и выбор стратегии маршрутизации в широкополосных сетях

Задача управления информационными ресурсами возникает при организации маршрутизации и ограничения интенсивности потоков. Задача управления интенсивностью потоков заключается в регулировании скорости, с которой информационные ячейки поступают в узлы коммутации B-ISDN и выходят из них. Задача управления маршрутизацией состоит в эффективном выборе пути передачи информационных ячеек, введенных в сеть в соответствии с процедурой управления интенсивностью потоков, адресату. Назначение обеих задач - обеспечить

эффективное использование ресурсов сети и гарантировать требуемые показатели качества обслуживания запросов пользователей. Для достижения этой цели необходимо контролировать перегрузки, направлять данные в обход поврежденных участков сети и вообще эффективным образом производить адаптивное перераспределение мощностей между потоками ячеек.

К основным задачам управления интенсивностью информационных потоков многие авторы относят следующее [5, 11, 14, 32, 109]: предотвращение и устранение перегрузок, блокировок и разрешение тупиковых ситуаций, возникающих в результате перегрузок. Перегрузка всей сети или ее отдельных участков может возникать вследствие случайных всплесков создаваемой пользователями нагрузки, а также из-за появления неисправностей оборудования сети.

В 70-х и в начале 80-х гг. методы управления потоками разрабатывались, в основном, для сетей с однородным трафиком - телефонных, телеграфных и т.д. [3-5, 9, 11, 12, 14, 15, 24]. Появление интегральных сетей и, особенно, высокоскоростных В-1SDN, привело к необходимости создания систем управления, учитывающих особенности неоднородного трафика, формируемого источниками, отличающимися как своими стахостическими характеристиками, так и требованиями к показателям качества обслуживания QoS запросов пользователей РАС [20,29, 36, 86-88, 109].

Существенное влияние на принципы управления потоками оказал также переход к B-ISDN с использованием BOJIC, определивший появление новых протоколов доставки ИР, высокопроизводительных процессоров в УК и созданием оперативных запоминающих устройств большой емкости с очень низкой удельной стоимостью, но все это не освобождает разработчиков сетей B-1SDN от необходимости решения задач контроля потоков и борьбы с перегрузками [64].

На основании выше изложенного материала при рассмотрении классификации методов и алгоритмов управления ИР, будем учитывать следующие особенности широкополосных цифровых сетей:

1. Разнообразие видов информации. Все перечисленные в параграфе 1.1. виды информации передаваемые по B-ISDN являются информацией пользователей РАС. Кроме того, в интегральных сетях при решении задач маршрутизации, ограничения трафика и управление информационными потоками возникает необходимость обмена

между УК вспомогательной информации. Эта информация предназначена для внутренних служб сети и называется служебной информацией (СИ).

2. Реализация в сети технологии ATM и БКП.

3. Большая размерность сети, обслуживающая РАС.

Одним из главных является существенная неоднородность трафика. Именно этот фактор определил появление методов управления информационными потоками, представляющих собой комбинацию двух типов управления - контроля доступа ИР в сеть на этапе установления ВС и управления информационными потоками на этапе передачи ИР по ВС.

Для ATM функции сквозного управления, когда для каждой корреспондирующей пары УК в отдельности, ограничивается общее число посланных ими и находящихся в сети ячеек, переопределяются в функции индивидуального управления потоком ячеек по каждому ВС, что позволяет в любых ситуациях обеспечить защиту сети или пользователя от насыщения и переполнения, замедляя или останавливая при этом не более одного сеанса (одного виртуального соединения) за один раз.

Несмотря на многообразие методов ограничения нагрузки, почти все они осуществляют неравномерное распределение ресурсов между пользователями РАС. Это объясняется тем, что в данных методах управление ограничением нагрузки носит как бы обезличенный характер. Причиной перегрузки может быть один поток ИР, а "урезанию" в одинаковой мере подвергнуться все входящие потоки, в том числе и те, которые могли бы быть без сложностей пропущены через сеть. Таким образом, ясно, что при любом методе, который не различает характеристик источников ИР, принципиально невозможно достичь эффективного и справедливого распределения ресурсов.

Разработка новых методов контроля потоков и ограничения нагрузки в В-ISDN, базирующихся на механизме управления скоростью работы источника, является одной из важных проблем, решению которой посвящены работы зарубежных [84, 86-89, 93, 106] и отечественных авторов [15, 26, 32, 52, 62].

Методы управления пиковой скоростью ячеек, средней скоростью ячеек и состояниями различной нагрузки КСВ постоянно находятся в изучении. Самые общие

алгоритмы включают в себя два основных механизма: метод "окна" и метод "дырявого ведра" ("leaky bucket") [26, 51, 62, 87, 88, 97].

Остановимся подробнее на описании каждого их механизмов. Авторами в статье [52] отмечается, что в течение достаточно длительного периода времени методы управления потоками в системах передачи данных с коммутацией пакетов, а также в N-ISDN, в основном базировались на механизме окна, который может быть реализован как внутри сети, так и на ее границах, получатель определяет допустимое число пакетов, которое должно быть послано отправителем. В соответствии с сигналом обратной связи ("closed loop"), передаваемым получателем, источник мог регулировать "ширину" окна. В основе оконных методов лежит принцип обеспечения гарантированного сетевого ресурса для каждого установленного ВС. В традиционных механизмах окна временные затраты на внутрисетевые протоколы переспросов и повторных передач весьма значительны, что делает их неприемлемыми для использования в B-ISDN, построенных на базе ATM и БКП. В основе оконных методов лежит принцип обеспечения гарантированного сетевого ресурса для каждого ВС, в сетях с БКП использование обычных механизмов окна становится неэффективным, так как в любой момент возможно появление нескольких тысяч ячеек, проходящих через данное "сечение" ВС и методы управления доступом к ресурсам должны обеспечить пустые буферы в УК. Это ведет к двум проблемам: нереальным требованиям к объемам буферов или к весьма низкому коэффициенту использования канальных ресурсов [26, 51, 88].

В настоящее время в работах по B-ISDN определилось новое направление в области систем управления интенсивностью потоков - "open loop", основанное на управлении скоростью источника. С учетом неоднородности трафика механизмы управления скоростью источника позволяют осуществить селективное управление, контролируя количество ячеек в каждом ВС и более справедливо распределять ресурсы сети. Самая популярная схема в этой категории - схема "дырявого ведра", являющаяся регулятором нагрузки в сетях ATM и более эффективная с точки зрения сокращения потерь ячеек. В статьях [62, 88] описан механизм работы системы, использующей этот метод, который сводится к следующему: каждому установленному ВС ставится в соответствие счетчик, содержимое которого увеличивается на единицу

при поступлении ячейки, и соответственно уменьшается при успешной доставке ячейки. Счетчик обладает некоторым порогом М, если содержимое счетчика равно М, доступ ячеек в сеть прекращается и они поступают в буферные накопители, таким образом, при данном методе контролируются два параметра: скорость генерации ячеек источником и порог М.

Проблеме управления маршрутизацией в сетях телекоммуникации посвящено много работ различных авторов [9, 13, 18, 19, 29, 37, 39, 41, 42,46, 64, 65, 97, 98, 101, 109]. По существу маршрутизация состоит из двух функций: вычисление маршрута и передачи ячеек. В работах [64, 65]- автор статьи отмечает, что в традиционных глобальных сетях вычисление маршрутов происходит с использованием протоколов маршрутизации - RIP (Routing Information Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First). Эти протоколы имеют определенные недостатки:

1. В протоколе RIP для регулярного обновления таблиц маршрутизации (ТМ) каждый маршрутизатор периодически передает всю ТМ соседним маршрутизаторам, которые ретранслируют ее своим соседям по сети и т.д. Следует заметить, что в протоколе много времени затрачивается на перенос служебной информации (СИ) об изменении топологии сети в маршрутную базу данных, что увеличивает объем СИ в сети.

2. В протоколе OSPF каждый маршрутизатор сети хранит карту топологии сети, а также таблицы с описанием соседних маршрутизаторов и их соединений. ТМ целиком не передается, а передаются по протоколу приветствия "Hello" только изменения, внесенные в таблицу, всем соседним маршрутизаторам, но данный протокол работает только в сетях с пакетной коммутацией IP.

Используя данные протоколы устройства, участвующие в маршрутизации, обмениваются СИ о топологии сети, на основе этой топологической информации может быть принято решение о том, в какую точку сети послать ячейку для передачи ее по назначению. В этой точке будет вычислен очередной маршрут передачи и т.д., пока ячейка не попадет в пункт назначения. В процессе вычисления маршрута происходит фильтрация трафика (приоритет, ограничение доступа и т.д.). Передача ячейки состоит из обработки входного трафика, т.е. обследования заголовка каждой ячейки на предмет идентификаторов ВП и ВК, и передачи ячейки в нужном

направлении. Обе эти функции выполнялись одним устройством - маршрутизатором. Новые технологии предполагают разделение этих функций следующим образом -"маршрутизировать единожды - коммутировать все остальное время" [78]. Маршрутизатор определяет подходящий маршрут и направляет в коммутатор информацию, описывающую виртуальный путь следования ячейки. После того как однократно был определен маршрут, все ячейки просто коммутируются или пересылаются по выбранному пути. Возможность практически исключить маршрутизаторы из пути следования потока ячеек по сети и есть главное достижение развития коммутационных технологий. Данные технологии решают проблему отделения потока СИ от потока информации пользователя и повышают производительность маршрутизации. Управление трафиком происходит на этапе установления виртуального соединения, СИ передается через маршрутизаторы, а информационный трафик передается по сети коротким путем через коммутаторы.

Для маршрутизации СИ в запросах на установление соединения в B-ISDN используется протокол сетевого интерфейса (PNNI - Private Network Node Interface), обеспечивающий качество обслуживания QoS запросов [69, 84, 109,110,124].

В работе [69] отмечается, что для прокладки соединения через B-ISDN возможны два подхода: пошаговая маршрутизация и маршрутизация источника. Пошаговая маршрутизация является хорошим решением для существующих протоколов, не ориентированных на соединение, обработка ячейки проводится в каждом промежуточном маршрутизаторе и используется большинством протоколов типа IP или IPX. Пошаговая маршрутизация требует применения стандартного алгоритма определения пути на каждом шаге, исключающего опасность зацикливания. Протокол PNNI использует маршрутизацию источника, т.е. исходный маршрутизатор определяет весь маршрут до конечного пункта, опираясь на запрашиваемое качество обслуживания QoS и знания о состоянии сети, и по этому маршруту передаются ячейки. Протокол PNNI намного сложнее любого из существующих протоколов маршрутизации.

Процедура проведения запроса на установление соединения или сигнального запроса через сеть, несмотря на присущую ATM ориентированность на соединение, внешне напоминает процедуру пересылки пакетов для установления соединения в

традиционных сетях с коммутацией пакетов, так как этап, предшествующий установлению соединения, в ходе которого передается сигнальный запрос, сам не является ориентированным на соединение. Из вышесказанного можно сделать вывод, что протоколы маршрутизации могут использовать некоторые особенности, присущие не ориентированным на соединение протоколам маршрутизации, которые разрабатывались в течение нескольких последних лет.

При создании B-ISDN одной из важных задач является выбор построения и базового оборудования маршрутизации. На это оборудование ложится основная работа по организации работы сети в целом. Производители маршрутизаторов предлагают свои собственные нестандартные методы, используя при этом общепринятые метрики для определения наилучшего маршрута. В статье Д.Уиллиса [80] приводятся результаты теста трех коммутаторов ведущих фирм производителей: APEX - MAC фирмы General Data Comm (GDC), 2220 Nways BroadBand Swich Model 500 фирмы IBM и Magellan Passport 160 фирмы Nortel. Выявлено, что хотя Форум ATM уже утвердил спецификацию PNNI - ни один из рассмотренных продуктов ее не поддерживал. Фирма Nortel использует три различных алгоритма определения маршрута, использование которых зависит от типа сервиса и характеристик конечных узлов. Для динамического распространения информации о топологии сети фирма IBM задействует собственную реализацию алгоритма остовного дерева. Фирма GDC предлагает использовать таблицы статических маршрутов. Однако это не означает отсутствия резервных маршрутов и динамической перемаршрутизации, просто при изменении топологии сети новые маршруты не будут генерироваться автоматически.

Подводя итог вышесказанному, мы приходим к выводу о необходимости разработки новых комбинированных алгоритмов адаптивного управления доставкой ИР в B-ISDN, для этого необходимо рассмотреть существующие и возможные методы маршрутизации.

Классификация методов и алгоритмов маршрутизации приводится в ряде работ как отечественных, так и зарубежных авторов [13, 19, 97, 98, 101]. Согласно работе [19] классификацию методов и алгоритмов маршрутизации можно провести по следующим признакам (рис. 1.3).

1. По характеру используемой служебной информации для выбора маршрута:

Рис. 1.3. Классификация методов управления доставкой информационных ресурсов в

распределенных автоматизированных систем

- изолированные (локальные), когда каждый маршрутизатор производит маршрутные вычисления, опираясь только на информацию о своем состоянии и состоянии каналов связи (КСВ), обмен СИ между маршрутизаторами отсутствует. Изолированные алгоритмы могут быть использованы в зонах распределенной широкополосной ISDN, для выбора ВП маршрутизатором в своей локальной зоне, состоящей из коммутаторов. При попадании ячейки на границу данной зоны, она сразу же направляется к маршрутизатору, который рассчитывает ее дальнейший маршрут внутри зоны через коммутаторы;

- глобальные, когда маршрутизатор при выборе ВП пользуется информацией о состоянии всей сети в целом (примером может служить метод рельефа);

- комбинированные, когда обмен частью СИ может носить глобальный характер (информация об отказах и восстановлениях маршрутизаторов, коммутаторов и КСВ), а обмен другой частью СИ - локальный характер (например, между смежными маршрутизаторами).

2. По месту выполнения маршрутных вычислений, в зависимости от топологии

сети:

- централизованные, когда в сети имеется специальный центр управления сетью (ЦУС), который проводит все маршрутные вычисления и формирует таблицы маршрутизации (ТМ) для всех маршрутизаторов (например, так называемая "дельта-маршрутизация"). В зависимости от топологии сети примерами могут служить [64, 65]: сеть с топологией "звезда" с использованием алгоритма Беллмана-Форда (алгоритм вектора расстояний) и наиболее распространенный протокол - RIP); сеть с топологией "матричная" с использованием алгоритма "смещенного" центра, в котором роль центрального маршрутизатора играет первый входной маршрутизатор, который производит все маршрутные вычисления;

- децентрализованные, когда каждый маршрутизатор самостоятельно рассчитывает свою ТМ, (примерами могут служить распределенные децентрализованные алгоритмы, каждый маршрутизатор при расчете собственной ТМ использует результаты аналогичных расчетов, проведенных на других маршрутизаторах и сеть с топологией "дерево"). Рассмотрим алгоритм Дейкстры (алгоритм состояния связи). Более совершенны и рекомендуемы протоколы этого

класса, в них единицей обмена служит описание состояния связи, а ТМ строится на основании полученного множества таких описаний. При изменении топологии сети, измененные новые описания состояния связей быстро распространяются по всей сети. Однако для реализации таких протоколов в маршрутизаторах требуется дополнительная память (для хранения множества описаний состояния связи) и большое быстродействие (для быстрого построения связывающего дерева в узле). Примером может служить межсетевой протокол ÖSPF, получивший широкое распространение в традиционных сетях с пакетной коммутацией IP в последнее время [64, 65];

- комбинированные (иерархические), когда вся B-ISDN разбивается на зоны, в каждой определен собственный зоновый ЦУС. Примером может служить протокол ATM - PNNI [69];

3. По степени реагирования на изменение условий определенного типа (топологии, внешнего трафика, нагрузки сети):

- адаптивные, когда алгоритмы реагируют на изменение условий и определяют новые маршруты;

- статические, когда алгоритмы на изменение условий не реагируют. Статические методы и алгоритмы используются, в основном, для предварительных оценок различных вариантов структуры сети, выбора пропускных способностей и т.п.;

- квазистатические, когда алгоритмы периодически пересчитывают маршруты и не реагируют на изменение условий внутри интервала между пересчетами (пример: кусочно-статические).

В широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания все происходящие события изменения условий определенного типа (топологии, внешнего трафика, нагрузки сети) могут быть распределены по типам, источникам, времени наступления и степени серьезности и сгруппированы по категориям. Действия, которые необходимо выполнить при изменении определенных условий, могут быть сконфигурированы таким образом, что одно и тоже событие, произошедшее на различных источниках, будет вызывать различные автоматические действия.

4. По числу выбранных возможных маршрутов передачи:

- одномаршрутные (последовательные для ATM), когда после расчета ТМ выбирается единственный ВП для передачи ячеек до данного адресата;

- многомаршрутные (бифуркационные или параллельные для ATM), когда определяется множество возможных ВП и ячейки передаются по ВП из некоторого его подмножества с использованием следующих процедур: стохастическая, когда направление передачи разыгрывается случайным образом; циклическая, когда по очереди используются различные направления дальнейшей передачи; процедура, основанная на информации о загрузке исходящих направлений. Примерами могут служить межсетевые протоколы IGRP (Interior Gateway Routing Protocol, Internet) и RIP [64, 65]. В работе [108] предлагаются для ATM многомаршрутные алгоритмы, основанные на сетевой топологии ВП;

комбинированные, когда B-ISDN разбивается на зоны, первым маршрутизатором выбирается последовательный путь между зональными ЦУС до данного адресата, затем в каждой зоне определяется множество возможных параллельных путей через коммутаторы до следующего ЦУС. Это позволяет достигать эффективного использования пропускных способностей КСВ, равномерного распределение нагрузки, обход поврежденных путей, быстроту передачи ячеек по сети.

5. По числу соединений в сети:

- соединение "точка - точка", когда соединение устанавливается между двумя конечными станциями, примером может служить алгоритм кратчайшей очереди Дейкстры;

- соединение "точка - многоточка", когда конечная станция устанавливает соединение с группой станций, пример - протокол Mbone (обеспечивает возможность многих соединений для Internet, кратчайший путь к каждому назначению, использует IP механизм маршрутизации), MOSPF (групповое расширение для протокола OSPF и TCP/IP) и др. [104];

- соединение "многоточка - многоточка", когда группа конечных станций устанавливает сеанс связи с другой группой станций.

В работе [105] рассматриваются централизованная и децентрализованная маршрутизация, приводится их сравнение и выявляется, что проще осуществить

многоточечные соединения в широкополосных цифровых сетях при централизованном управлении.

Сравнивать различные методы управления ИР необходимо с точки зрения конечных результатов их функционирования. При изменяющихся условиях на сети эффективное управление доставкой ИР в B-ISDN возможно лишь при использовании адаптивных методов маршрутизации и адаптивного управления ограничением интенсивности потоков [42].

В случае адаптивного управления процесс принятия решений по управлению доставкой ИР в B-ISDN адаптируется к изменениям ситуации на сети с целью обеспечения оптимального, по отношению к выбранному критерию, функционирования сети при изменяющихся внешних условиях.

Теоретически лучшим методом адаптивной маршрутизации является так называемый метод "идеального наблюдателя", при котором маршрутизация происходит на основе полной информации о будущих ситуациях на сети, так как предполагается, что СИ передается мгновенно. Очевидно, что этот метод практически неосуществим, так как одна из основных особенностей управления процессом доставки ИР состоит в том, что СИ о состоянии сети всегда запаздывает и отражает прошлую ситуацию на сети. Объем служебной информации при использовании в В-ISDN того или иного алгоритма маршрутизации целесообразно оценивать по степени ухудшения качества обслуживания QoS запросов пользователей, вызванного наличием СИ, так как СИ "съедает" информационный ресурс пропускной способности КСВ.

Следовательно, функция вычисления маршрутов тесно связана с используемой при этом СИ, поэтому целесообразно рассмотреть стратегии маршрутизации, классифицированные по месту проведения маршрутных вычислений и типу используемой СИ (рис. 1.4) [3, 84, 109].

1. Децентрализованные изолированные стратегии.

При подобных алгоритмах для маршрутных вычислений может использоваться только информация о состоянии исходящих КСВ. Например:

децентрализованной, изолированной, одномаршрутной, статической стратегией является стратегия фиксированной маршрутизации, при которой маршрут

Рис. 1.4. Классификация стратегий маршрутизации

определяется заранее при генерации сети или при помощи алгоритма выбора кратчайшего пути и не меняется. Фиксированные методы маршрута могут быть использованы в B-ISDN для межзоновой пересылки СИ между маршрутизаторами, для установления постоянных ВП в корпоративных сетях, а также они могут быть полезны, как эталон, с которым можно сравнивать адаптивные методы;

децентрализованной, изолированной, одномаршрутной, адаптивной стратегией является алгоритм "горячей картошки" (алгоритм кратчайшей очереди и нулевого смещения), при котором независимо от адресата для передачи ячейки выбирается направление с наименьшим числом транзитов [3]. Этот алгоритм адаптивен только по отношению к нагрузке и не гарантирует оптимальности всего пути;

децентрализованной, изолированной, многомаршрутной, статической стратегией являются методы "лавины" ("волны"). Метод "лавины", когда любой маршрутизатор направляет копии ячейки во все исходящие КСВ, кроме того, из которого ячейка была получена. Выборочная "лавина", когда копии ячейки направляются не во все исходящие КСВ, а только в определенное множество каналов связи, заданное заранее на каждом маршрутизаторе. Эти алгоритмы статичны относительно любых изменений внешних потоков, топологии или нагрузки сети. Основным недостатком является низкая эффективность использования ресурсов сети. Достоинством алгоритмов является высокая надежность доведения информации, поэтому на практике алгоритмы применяются для доставки информации, имеющей большую ценность. Стратегии относительных частот или "случайное блуждание", когда назначаются частоты использования исходящих КСВ, каждый маршрутизатор посылает ячейку по случайно выбранному КСВ. Ячейка осуществляет "броуновское движение" или "блуждание абсолютно пьяного человека", по сети и в конце концов прибывает к месту назначения.

Главным недостатком всех изолированных стратегий, за исключением алгоритма "лавины", является плохая адаптация к изменениям нагрузки на сети.

2. Децентрализованные, глобальные стратегии:

- децентрализованной, глобальной, распределенной стратегией является метод "рельефа";

- многомаршрутные, децентрализованные, глобальные стратегии задаются выбором параметров и способом реализации маршрутов. Преимуществом стратегий является равномерное распределение нагрузки и более полное использование ресурсов сети. Основной недостаток заключается в большом объеме вычислений, необходимых для расчета нескольких возможных маршрутов доставки ИР. Данные стратегии можно разделить на два класса:

- с разделением нагрузки, когда происходит разделение потока между альтернативными путями доставки ИР в соответствии с заданными пропорциями;

- с перебросом избыточного трафика, когда используется один маршрут, а по альтернативному маршруту отправляется лишь избыточный трафик.

3. Децентрализованные, комбинированные по характеру СИ стратегии являются адаптивными относительно параметров сети, о которых рассылается СИ. Примерами являются:

- стратегия минимального числа транзитных участков, в соответствии с которой осуществляется глобальная рассылка СИ об отказах и восстановлениях любых маршрутизаторов, коммутаторов и КСВ. Данная стратегия является адаптивной к изменениям в топологии сети, но статичной по отношению к внешнему трафику и распределению нагрузки по сети;

- стратегия кратчайшей очереди и смещения, при которой вес маршрута определяется как линейная функция от двух параметров: числа транзитных участков на пути до адресата и длины очереди в исходящем КСВ. Стратегия является адаптивной не только к изменениям в топологии сети, но и к нагрузке исходящих КСВ.

Указанные стратегии несложно модифицируются в многомаршрутные.

4. Централизованные стратегии предполагают глобальную рассылку СИ, направленную от ЦУС до всех маршрутизаторов и обратно - от всех маршрутизаторов к ЦУС. Возможны две альтернативы, в первой ЦУС периодически распределяет рассчитанные ТМ по всем маршрутизаторам, а во второй происходит расчет индивидуального маршрута для каждого запроса пользователя РАС. Достоинством является исключение маршрутных вычислений на маршрутизаторах, кроме ЦУС, а

главный недостаток заключается в том, что надежность сети определяется надежностью ЦУС.

5. Комбинированные по месту маршрутных вычислений стратегии, предполагают глобальный обмен СИ внутри некоторых зон сети, внутри отдельной зоны сети могут использоваться как централизованный, так и децентрализованный алгоритмы маршрутных вычислений и соответственно как глобальная, так и комбинированная СИ (в том числе СИ может полностью отсутствовать).

6. Дельта-маршрутизация объединяет централизованную и децентрализованную стратегии. Средние задержки ячеек в КСВ передаются всеми узлами в ЦУС. Центр управления сетью оценивает задержки на маршрутах, при этом первоначально вычисляется некоторая совокупность альтернативных путей. Если разница в

задержках на альтернативных путях не превосходит заданного значения 5, указания

по выбору маршрута не посылаются, он выбирается самим УК в соответствии с изолированной децентрализованной стратегией, которая выбирает направление с минимальной очередью из числа принадлежащих множеству альтернативных

маршрутов. Если же разница задержек превысила величину 5, то ЦУС посылает

указание о том, какой маршрут следует использовать.

7. Сочетание централизованной и децентрализованной стратегии. В нормальных условиях функционирует централизованная стратегия, при которой каждый УК периодически передает в ЦУС оценки интенсивностей трафика по исходящим КСВ. ЦУС с помощью алгоритма девиации потоков рассчитывает маршрутные переменные для всех УК. На каждом маршрутизаторе имеются ТМ, кратчайших в единичной метрике числа переприемов. При обнаружении отказа маршрутизатор переходит на децентрализованную изолированную стратегию. Он корректирует таблицу кратчайших в числе переприемов путей, передает ее соседям и переходит на маршрутизацию по кратчайшим путям. Так продолжается до тех пор, пока информация об отказе не дойдет до ЦУС, пока он не пересчитает ТМ и не разошлет их всем узлам.

Учитывая вышеизложенное можно сделать следующие выводы:

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Шабуневич, Елена Валерьевна

4. Основные результаты 4 главы диссертационной работы нашли свое отражение в курсе "Распределенные системы обработки данных" (36 часов лекций и 18 часов практических занятий), читаемом для студентов (дневное обучение - 10-й семестр) специальности 220200 - Автоматизированные системы обработки информации и управления.

Основные положения и результаты диссертационной работы излагались и обсуждались на Международной научно-методической конференции "Проблемы и пути совершенствования профессиональной подготовки выпускников высших военно-учебных заведений" (г. Пушкин, 1996), "Современные технологии обучения" (г. Санкт-Петербург, 1998, 1999).

По материалам диссертации опубликовано 5 статей.

Заключение

Основной целью диссертационной работы явилась разработка и исследование методов и алгоритмов адаптивного управления информационными ресурсами в распределенных автоматизированных системах. В ходе диссертационного исследования получены следующие новые научные результаты, обеспечивающие достижение этой цели.

1. Аналитическая модель обмена информационными ресурсами в узле коммутации широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания, с учетом технологии ATM, для получения показателей качества обслуживания запросов пользователей распределенных автоматизированных систем, отличающаяся от известных тем, что учитывает характеристики различных классов трафика широкополосной сети и позволяет оценить основные показатели качества обслуживания информационных ячеек (вероятность потери, время задержки) в узлах коммутации сети с конечными буферными накопителями.

2. Метод управления информационными ресурсами в B-ISDN, который включает в себя функции адаптивной маршрутизации и ограничения интенсивности потоков как на уровне доступа в сеть, так и на уровне виртуальных соединений и реализует механизм приоритетного обслуживания ИР, отличающийся от известным тем, что в качестве метрики принятия решения по управлению информационными ресурсами используется прогнозируемый статус перегрузки каналов связи в выбранном маршруте и позволяющий за счет более эффективного использования ресурсов сети уменьшить вероятность отказа в установлении соединения и увеличить производительность сети при обеспечении гарантированных показателей качества обслуживания ИР.

3. Комплекс алгоритмов, реализующий введение адаптивного управления информационными ресурсами в систему управления B-ISDN, обеспечивающий выбор виртуального пути в узле-источнике и гарантирующий качественное обслуживание ИР, позволяющий ограничивать входящие информационные потоки в зависимости от класса трафика с целью передачи в первую очередь ИР классов трафика, чувствительных ко временным задержкам и потерям, уменьшающий количество служебной информации и дающий возможность исследовать эффективность функционирования B-ISDN методом машинной имитации.

Практическая ценность результатов диссертационной работы состоит в следующем.

1. Разработан комплекс программ имитационного моделирования процесса функционирования широкополосной сети при адаптивном управлении информационными ресурсами в РАС, позволяющий провести анализ последствий изменений входной нагрузки разных классов трафика на качество обслуживания информационных ресурсов пользователей РАС с помощью системы Mathcad PLUS 6.0.

2. Проведено аналитическое и имитационное исследование эффективности функционирования B-ISDN при введении АУДИР в систему управления сетью, позволившее сделать вывод о повышении качества обслуживания запросов пользователей РАС в 2 раза в области средних и больших нагрузок сети по сравнению с другим адаптивным алгоритмом.

3. Получен диплом победителя конкурса персональных грантов 1997 года для студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга в категории "Кандидатский проект" по направлению "Связь". Результаты исследований по кандидатскому проекту "Методы и алгоритмы адаптивного и эволюционного управления информационными ресурсами в интегральных цифровых сетях связи" отражены в соответствующем отчете,

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шабуневич, Елена Валерьевна, 1999 год

Литература

1. Цетлин М. Л. Исследование по теории автоматов и моделированию биологических систем. - М.: Наука, 1969. - 316 с.

2. Клейнрок Л. Коммуникационные сети. - М.: Наука, 1970. - 255 с.

3. Барбер Д., Дэвис Д. Сети связи для вычислительных машин. - М.: Мир, 1976,- 680 с.

4. Мизин И. А., Уринсон Л. С., Храмешин Г. К. Передача информации в сетях с коммутацией сообщений. - М.: Связь, 1977. - 328 с.

5. Сети с коммутацией пакетов/ под ред. С.И.Самойленко. - М.: Мир, 1978. - Т. 66. -№ И. -360 с.

6. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. - М.: Машиностроение, 1979. -

432 с.

7. Редкозубов С. А. Статистические методы прогнозирования в АСУ. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 152 с.

8. Башарин Г. П., Богуславский Л. Б., Самуйлов К. Е. О методах расчета пропускной способности сетей связи ЭВМ// Итоги науки и техники. Серия Электросвязь. - М.: ВИНИТИ АН СССР, 1983. - Т. 13. - С.32-106.

9. Лазарев В. Г., Лазарев Ю. В. Динамическое управление потоками информации в сетях связи. - М.: Радио и связь, 1983. - 216 с.

10. Лукашин Ю. П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования. - М.: Радио и связь, 1983. - 216 с.

11. Богуславский Л. Б. Управление потоками данных в сетях ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 168 с.

12. Чугреев О. С. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений. - М.: Радио и связь, 1984. - 134 с.

13. Обельченко С. Е. Обобщенная классификация методов адаптивного распределения информационных потоков// Техника средств связи/ Серия ВТСС. -1985. -Вып. 3. - С. 51-61.

14. Богатырев В.Ф., Кулешов П. П., Мизин И. А. Сети коммутации пакетов. -М.: Радио и связь, 1986. - 365 с.

15. Абдурахманов Р. П., Яновский Г. Г. Анализ моделей ограничения нагрузки, базирующихся на управлении входным буфером центра коммутации пакетов//Статистические методы в теории связи. - Л.: ЛЭИС, 1987. - С. 96-103.

16. Губенко А. Е. Методы оценивания процессов функционирования информационно - вычислительной сети. - Киев: АН УССР, 1989. - 43 с.

17. Купрюхин А. И. Диалоговая система прогнозирования технических систем на базе законов развития: Тез. докл. Всесоюз. науч. - тех. конф. - 1989. - С. 19-20.

18. Филипиак Д., Чемоуил П. Моделирование и прогнозирование флуктуации нагрузки в телефонных сетях// Экспресс - информация/Серия ПИ. - М.: ВИНИТИ, 1989. -№43,- С. 10-27.

19. Протоколы информационно-вычислительных сетей/С.А. Аничкин, С.А. Белов, A.B. Бернштейн и др.; под ред. И.А. Мизина, А.П. Кулешова. - М.: Радио и связь, 1990,-504 с.

20. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Построение сетей интегрального обслуживания. - Л.: Машиностроение, 1990.- 332 с.

21. Биленко А. И., Громов А. И., Слипченко Ю. А. Применение метода имитационного моделирования для оценки параметров функционирования сетей передачи данных// Механиз. и автоматиз. упр. -1991.- № 3.- С.11-15.

22. Большаков А. А., Присяжнюк С. П. Понятие и основные свойства класса зондовых алгоритмов решения задач контроля и анализа ситуации в сети пакетной коммутации// ПФИС/ Матер, междунар. науч. - тех. конф. -1991. - Ч. 2. - с. 254-261.

23. Виноградов В. Ю., Солонина Н. Б., Титов С. А. Комплекс средств для измерения характеристик узла сети: Тез. докл. 16-й Всес. шк.-сем. по вычислительным сетям. - Москва - Винница, 1991. - Ч.З.- с. 149-153.

24. Турин Л. Г., Завриева М. К., Кононенко А. А. Экспериментальное исследование некоторых алгоритмов краткосрочного прогнозирования. - М.:ВЦРАН, 1991.-36 с.

25. Домрачев А. Н. Структурно - информационная модель сети передачи данных как объекта контроля// 16 Всесоюзная шк.-сем. по выч. сетям. - 1991. - 4.2. -С.181-184.

26. Захаров Г. П., Яновский Г. Г. Принципы построения широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания на базе асинхронного режима доставки// Средства связи. Научно-техн. сб.з. - 1991. - С.23-28.

27. Каграман-заде А. Г., Каграман-заде С. Д. Прогнозирование трафика - основа проектирования современных сетей электросвязи//Информ. Обеспечение ОНТП. - М.,

1991. -Вып.1. -44 с.

28. Обельченко С.Е., Сыцко В.А. Сервисы интегральных информационных систем// Автоматика и вычислительная техника. - 1991. - № 1. - С. 40-47.

29. Паршенков Н. Я., Шерер Р. Г. Игровой метод адаптивного управления входными потоками в комбинированной системе обслуживания// Упр. ресурсами в интегральных сетях. - М.: Наука, 1991. - С. 13-21.

30. Баушев С. В., Тормышев С. А., Яковлев А. А. Режимы доставки для широкополосных сетей интегрального обслуживания// Зарубежная радиоэлектроника. - 1992,-№2,- С.48-61.

31. Савин С. К. Оценка качества функционирования технических систем с использованием априорной информации. - М.: Машиностроение, 1992. - 336 с.

32. Хиджазие М., Яновский Г. Г. Анализ характеристик системы ограничения нагрузки с управляемой интенсивностью входящего потока// Обработка сигналов в системах связи. - Л.: ЛЭИС, 1992. - Вып. 156. - С. 138-142.

33. Шварц М. Сети связи: Протоколы, моделирование и анализ. - М.: Наука,

1992.- 336 с.

34. Донианц В. Н., Лазарев В. Г., Удалова Т. В. Анализ пропускной способности коммутационных систем с буферным коммутационными элементами для широкополосных сетей связи интегрального обслуживания// Управление в распределенных системах. - М.: Наука, 1993. -С.3-7.

35. Дубровинский В. М., Кишиневский Ф. Г., Михайлов В. Ф. Повышение пропускной способности линейных трактов ЦСП на основе асинхронного способа передачи// Электросвязь. - 1993. - №.5. - С.25-29.

36. Ершов В. А. Метод расчета вероятности потерь информационных ячеек на узле быстрой коммутации пакетов с асинхронно-временным

мультиплексированием// Управление в распределенных системах. - М.: Наука, 1993. -С.21-26.

37. Куракин Д.В. Методы и алгоритмы управления информационными потоками в вычислительных сетях, построенных на базе международных стандартов взаимосвязи открытых систем: Автореф. дис. канд.техн.наук,- М.,1993. - 15 с.

38. Лощилов И. Н. Коммутаторы широкополосных сетей интегрального обслуживания//Зарубежная электроника. - 1993. -№7. - С.3-17.

39. Маркин Н. П., Слепова Г. JI. Управление объемами потоков в ЦСИО// Управление в распределенных системах. - М.: Наука, 1993. - С .26-32.

40. Паршенков Н. Я. Метод адаптивного управления доступом к виртуальному каналу// Управление в распределенных системах. - М.: Наука, 1993. - С.14-17.

41. Романюк В. А. Управление построением маршрутов для сети с динамичной топологией//Управляющие системы и машины. - 1993. -№ 1. -С.81-86.

42. Яковлев С. А. Адаптивное управление процессом обмена информацией в системах автоматизации распределенных производственных объектов// Изв. ЭТУ,- С. - Пб., 1994. - Вып.337,- С.39-44.

43. Антонов С. В., Соколов И. А., Шибанов С. Е., Шоргин С. Я. Принципы построения математической модели телекоммуникационной сети с асинхронным режимом передачи (ATM)//7 Информационные сети и системы. - 1995. С.5-7.

44. Булгак В. Б. Электрическая связь сегодня и завтра7/ 100 лет радио. - М.: Радио и связь, 1995. - С. 14-18.

45. Геков В. В., Шибанов В. С. Новые телекоммуникационные технологии// Телекоммуникационные технологии. С-Пб: Политехника, 1995. - Вып. 1. - С. 16-23.

46. Долгов К. А., Лазарев Ю. В. Анализ алгоритмов адаптивного управления пропускной способностью линий связи методом сравнительного моделирования//Информационные сети и системы. - 1995. - С.23-25.

47. Захаров Г. П., Мещеряков С.П., Симонов М. В. Пути внедрения технологии Ш-ЦСИО в России// Электросвязь. - М.: Радио и связь, 1995. - №.5. - С. 15-17.

48. Лазарев В. Г. Проблемы управления потоками информации в интеллектуальных цифровых сетях интегрального обслуживания// Информационные сети и системы. - 1995. - С.3-7.

49. Шоргин С. Я. Модель и алгоритмы расчета характеристик телекоммуникационной сети с асинхронным режимом передачи (ATM)//Информационные сети и системы. - 1995. - С.47-50.

50. Буренин Н.И., Давыдов K.M. Пути развития региональных телекоммуникационных сетей// Проблемы информатизации. - 1996. - Вып. 1. - С.24-29.

51. Владимиров Н. А. Технология ATM: Основные положения// Сети. - 1996.-№2(45). - С .62-71.

52. Захаров Г. П., Симонов М. В., Яновский Г. Г. Широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания. - С - Пб.: СПбГУТ , 1996. -'24 с.

53. Котельников А. П., Печенкин А. Н., Черемисинов Б. Н., Шикин В. X. Перспективы создания и развития единой сети электросвязи РАО "УЭС России" с внедрением новых информационных технологий// Телекоммуникационные технологии. С-Пб: Политехника, 1996. - Вып. 1. -С. 11-16.

54. Лазарев В. Г. Интеллектуальные цифровые сети. - М.: Финансы и статистика, 1996. -223 с.

55. Пороцкий С. М. Дискретная марковская модель функционирования узла ATM-сети// Автоматика и телемеханика. - 1996. - № 4. - С. 110-116.

56. Царев Н. В. Мир TCP-IP. Протокол SNMP// Сети и системы связи. - 1996. -№7.-С. 102-107.

57. Шабуневич Е. В., Яковлев С. А. Моделирующий обучающий комплекс "Имитационные эксперименты с моделями интегральных сетей": Тез. докл. Межвузовской науч.-метод, конф. - Пушкин, 1996. - С. 124-125.

58. Яковлев А. Предоставление услуг ISDN компаниями Comstar, Раском, Метроком//Read.me. - 1996.-№3. -С. 36-38.

59. Буассо М., Деманж М., Мюнье Ж.М. Введение в технологию ATM/ под ред. В.О. Шварцмана. - М.: Радио и связь, 1997. - 128 с.

60. Волобуев В. Технология ISDN в информационных сетях// Сети. - 1997. - № 4,-С. 14-24.

61. Гавриков А. Л., Постельник Д. Я. Задача синтеза информационной архитектуры сети// Информационные технологии. - 1997. - № 2. - С.33-37.

62. Ершов В. А., Ершова Э. Б., Кузнецов Н. А. Телекоммуникационные сети -тенденции развития// Приложение к журналу "Электросвязь". - М.: Радио и связь, 1997. -№.4. - С.2-8.

63. Ковалерчик И. Введение в ATM// Сети. - 1997. - № 5. - С.37-46.

64. Куракин Д.В. Анализ протоколов глобальных сетей телекоммуникации// Информационные технологии. - 1997.-№ 1.-С.13-16.

65. Куракин Д. В. Проблемы маршрутизации информационных потоков при проектировании глобальных сетей телекоммуникаций// Электросвязь. - 1997. № 8. -С.15-17.

66. Mathcad 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. - М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1997. - 712 с.

67. Нейман В. И. Сети с асинхронным способом передачи ATM// Автоматика, телемеханика и связь. - 1997. - № 4. - С. 19-23.

68. Роберте Дж. Моделирование и расчет трафика в широкополосных ЦСИОЮлектросвязь. - М.: Радио и связь, 1997. - №11. - С.15-18.

69. Тормышев С. А. Технология ATM для профессионалов//Компьютер Пресс. -1997. -№3,- С.168-170.

70. Тормышев С. А., Баушев С. В. Космический участок широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания// Зарубежная радиоэлектроника. - 1997. -№3. -С. 18-34.

71. Шабуневич Е. В., Яковлев С. А. Оценка эффективности адаптивных алгоритмов управления маршрутизацией потоков в цифровых сетях интегрального обслуживания с учетом ограниченности ресурсов// Изв. ТЭТУ: Сб. науч. Тр. - С,-Пб.:ГЭТУ, 1997. - Вып.514. - С. 40-48.

72. Шабуневич Е. В., Яковлев С. А. Системное моделирование процессов управления информационными ресурсами в цифровых сетях интегрального обслуживания// Выч.техн. и новые информ. технол. Уфа, 1997. - С. 16-21.

73. Ахметов К. Рынок информационных технологий - вид со стороны СOMDEXZ/Компьютер Пресс. - 1998. - № 1. - С.11-16.

74. Бакланов И.Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. -М.:ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998. - 139 с.

75. Крупное А. Е. На пути интеграции Российской национальной телекоммуникационно-информационной инфраструктуры в глобальную// Электросвязь. - 1998. - № 2 (6). - С. 12-17.

76. Кульгин М. Виртуальные соединения в ATM//LAN - журнал сетевых решений. - 1998. - Том 4. - № 9. - С. 115-121.

77. Лазарев В.Г., Пийль Е. И. Интеллектуализация телекоммуникационных сетей// Технологии и средства связи. - 1998. - № 2. - С. 28-33.

78. Ложкин С. Технологии коммутации Ethernet// Компьютер Пресс. - 1998. -№3.-С. 2-8.

79. Основы управления связью Российской Федерации/В.Б.Булгак, Л.Е.Варакин, А.Е.Крупнов; под ред.А.Е.Крупнова, А.Е.Варакина. - М.: Радио и связь, 1998. - 184 с.

80. Уиллис Д. Магистральные коммутаторы ATM для распределенных корпоративных сетей// Сети и системы связи. - 1998. - № 2 (24). - С. 76-82.

81. Шабуневич Е. В. Доставка информационных ресурсов в системе дистанционного обучения с использованием широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания:Тез.докл. Межд. конф. - С-Петербург, 1998. - Том 2. - с. 108-109.

82. Бакланов И.Г. ISDN и Frame Relay: Технология и практика измерений/ под ред. А.Б.Иванова. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1999. - 186 с,

83. Шабуневич Е, В. Управление доставкой информационных ресурсов в распределенных автоматизированных системах дистанционного обучения с использованием новых телекоммуникационных технологийгТез.докл. 5-й Межд. конф. - С-Петербург, 1999. - Том 2. - с. 103-105.

84. Gerla М., Kleinrok L. Flow controkA Comparative Survey// IEEE Transactions on Communs. - 1980. - V.28. - № 4. - P. 553-574.

85. Ambrosch W. D., Maher A., Sasscer В. E. The Intelligent Network. A Joint Studi by Bell Atlantic. IBM and Siemens. - 1989. - 434 p.

86. Fratta L., Galassi G., Musumeci L., Verri L. Congestion Control Strategies in ATM Networks//European Transactions on Telecommunications. - 1992. - Vol.3/2. - P. 183-193.

87. Chlamtac M., Zhang T. A counter based congestion control (CBC) for ATM networks// Computer Network and ISDN Systems. - 1993. - V.26. - №1. - P.5-27.

88. Mark J. W., Wu G-L. Discrete time analysis of leaky-bucket congestion control// Computer Networks and ISDN Systems. - 1993. - V. 26. - № 1. - P. 79-94.

89. Sriram K. Methodologies for bandwidth allocation transmission scheduling and congestion avoidance in brosdband ATM networks// Computer Network and ISDN Systems. - 1993. - V. 26. - № 1. - P. 43-59.

90. Dysan D.E., Spohn D.L. ATM: Theory and application. McGraw-Hill Series on Computer Communications, 1994. - 621 p.

91. Huang N-F., Wu C-S., Wu Y-J. Some routing problems on Broadband ISDN//Computer Network and ISDN Systems. - 1994. -V. 27. -№ 1. -P. 101-115.

92. Kim J. B., Suda T., Yoshimura M. International standardiration of B-ISDN// Computer Network and ISDN Systems. - 1994. - V. 27. - № 1. - P. 5-27.

93. Hammond J. L., Tipper D., Yeh W. P. Design and evaluation of a method for admission control for broadband packet netwoks// Computer Network and ISDN Systems. - 1995. -V. 27. - P. 1349-1366.

94. Onvural R.O. Asynchronous Transfer Mode Networks: Perfomamance issues. Secoond Edition. Artech House, 1995. - 517 p.

95. Prycrer M. Asynchronous Transfer Mode: Solution for Broadband ISDN. -NJ.: Prentice Hall, 1995. - 377 p.

96. Terplan K., Huntington-Lee J. Applications for distributed systems and network management. -USA, 1995. - 390 p.

97. Agrawala A.K., Radhakrishnan S., Raghvan S. V. A flexible traffice shaper for high speed networks: Design and comparative study with leaky bucket//Computer Network and ISDN Systems. - 1996. - V. 28. - № 4. - P. 453-469.

98. Bolla R., Davoli F., Marchese M. Simple schemes for traffic integration at call set-up level in ATM Networks// Computer Communications. - 1996. - V.19. - № 8. - P. 645-652.

99. Bruncel H., Wittevrongel S. An appoximate analytical technique for the performance evaluation of ATM switching elements with burst routing// Computer Network and ISDN Systems. - 1996. - V. 28. - P. 325-343.

100. Burger J., Dokling B.. Freedman D., Metz C. Internetworking over ATM: An introduction. - NY., 1996. - 249 p.

101. Cherukuri R., Onvural R.O., Sandick H. Structure and use of signaling in B-ISDN// Computer Network and ISDN Systems. - 1996. - V. 28. - № 4. - P. 307-323.

102. Daniel M., Golwav T., Smith N.P. Planning and managing ATM Networks. - USA: Manning, 1996. - 311 p.

103. Gensburg D. ATM: Solutions for enterprise internetworking. USA: Addison-Wesley, 1996. - 557 p.

104. Jia X., Lee C., Makki K., Pissinou N. Effecient multicast tree algorithm in ATM networks//Computer Communications. - 1996. - V. 19. - № 8. - P.637-644.

105. Lyndon Y.O., Schwartz M. Design of resource control protocols for Release 2/3 Broadband ISDN services// Computer Network and ISDN Systems. -1996. -V. 28.-№3. - P. 269-282.

106. Pitts J.M., Schormans J.A. Introduction to ATM design and performance: with applications analysis software. John Wiley & Sons, 1996. - 187 p.

107. Sackett G.C., Metz C.Y. ATM and Multiprotocol Networking. McGraw-Hill Series on Computer Communications, 1996. - 321 p.

108. Schwartz M. Broadband Integrated Networks. - NJ.: Prentice Hall, 1996. -

504 p.

109. Ash G. R. Dynamic Routing in Telecommunications Networks. - NY.: McGraw-Hill, 1997. - 733 p.

110. Clark M.P. ATM Networks: Principles and use.- NY, 1997. - 221 p.

111. Daniel M., Schmidt A. Client/Server applications on ATM Networks. -USA: Manning, 1997. - 289 p.

112. Darnell T. LAN Times Guide to Wide Area Networks. - NY.: McGraw-Hill, 1997. - 513 p.

113. Dziong Z. ATM Network Resource Management. - ATM Professional Reference Press. - 1997. - 309 p.

114. James S., Piscitello D., Phifer L., Tittel E. ISDN: Clearly Explained. AP Professional. - 1997. -413 p.

115. Kang K., Kim C. Perfomance analysis of statistical multiplexing of heterogeneous discrete-time Marcovian arrival processes in an ATM network// Computer Communications. - 1997. - V. 20. - № 11. - P. 970-978.

116. Kwok T. ATM. The new paradigm for Internet, Intranet and Residential Broadband Services and Applications. - Washington. 1997. - 331 p.

117. Landry R., Stavrakakis I. Multiplexing ATM traffic streams with time-scale-dependent arriva! processes// Computer Network and ISDN Systems. - 1997. -V. 29. -№3. - p. 293-313.

118. Lee. R.E. A stress-tree wide to High-Speed communications. - NJ, 1997. -

229 p.

119. Lye K. M., Seah C. C. Perfomance of a Delta ATM switch/ZComputer Communications. - 1997. - V.20. - № 13. - P. 1203-1215.

120. Medhi D. Models for network design, servicing and monitiring of ATM networks based on the virtual path concept// Computer Network and ISDN Systems. -1997. -V. 29.-№3. - P. 373-386.

121.Oliver C. I. Essentials of ATM Networks and Services. - MA.: Addison-Wesley, 1997,- 217 p.

122. Piedmo G., SapienM. Mastering ISDN. - USA, 1997.- 553 p.

123. Raju N. N.. Ravi Mittal. ASET: Asimulator toolkit for perfomance evaluation of ATM switches// Computer Communications. - 1997. - V.20. - № 9. -P.759-771.

124. Schwaderer W.D, See V.R. Interprise Networking with Fast Ethernet and ATM. A Complete Guide to High Bandwidth Communication. - USA:Adaptec Press, 1997. -233 p.

125. Stallings W. Data and computer communications. - NJ.: Prentice Hall, 1997. - 791 p.

126. Wu T-H, Yoshikai N. ATM transport and network integrity. - USA: Academic Press, 1997. - 349 p.

127. Amoss J., Minoli D. IP Applications with ATM. McGraw-Hill Series on Computer Communications, 1998,- 363 p.

128. Cabe J.D. Practical computer network analysis and design. Morgan Kaufmann Publishing company.- 1998. - 357 p.

129. Dysan D.E. Hands-on ATM. McGraw-Hill Series on Computer Communications, 1998. - 629 p.

130. Griffiths J.M. ISDN Explained Worldwide Network and Applications Technology. USA, 1998. - 289 p.

131. Kessler G., Southwick P. ISDN. - NY.: McGraw - Hill, 1998. - 795 p.

132. Handel R., Huber M. N., Schroder S. ATM Networks: Concepts protocols, applications. - USA, 1998. - 315 p.

133. Kumar B. Broadband Communications. - NY.: McGraw-Hill, 1998. -

595p.

134. Schwartz M. Telecommunication networks: Protocols, modeling and analysis. Addison-Wesley Publishing company, 1998. - 743 p.

КОМПЛЕКС А НАЛ И Г И К О - И М И ТА Ц И О Н Н Ы X МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ B-ISDN ПРИ АДАПТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ ДОСТАВКОЙ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМ

РАС