- •А.В.Тимофеев, а.В.Сырцев Модели и методы маршрутизации потоков данных в телекоммуникационных системах с изменяющейся динамикой
- •Содержание
- •1. Эволюция глобальных ткс и принципов управления потоками данных
- •1.1. Рост объема и изменение структуры трафика в глобальных ткс
- •1.2. Современные тенденции развития глобальных ткс
- •1.3. Pазвитие ip-технологий маршрутизации и передачи потоков данных
- •1.4. Архитектура глобальных ткс и роль сетевой системы управления
- •1.5. Принципы построения адаптивных и интеллектуальных систем сетевого управления
- •1.6. Анализ ткс как информационного объекта управления
- •1.6.1. Графовые модели ткс
- •1.6.2. Матричные модели ткс и их взаимосвязь
- •1.6.3. Критерии коммуникабельности ткс
- •2. Методы статической маршрутизации потоков данных в мульти-агентных ткс
- •2.1. Задачи маршрутизации потоков данных и их роль в сетевом управлении ткс
- •2.2. Постановка задачи оптимальной статической маршрутизации
- •2.3. Модели и алгоритмы статической маршрутизации
- •2.3.1. Дерево кратчайших маршрутов для ткс с односторонними связями
- •2.3.2. Каталог узлов и оптимальных маршрутов для статических ткс
- •2.3.3. Метод статической лавинной маршрутизации
- •2.3.4. Методы вероятностной маршрутизации
- •2.3.5. Метод оптимальной маршрутизации, основанный на построении остова минимальной стоимости графовой модели ткс
- •2.4. Групповая маршрутизация в статических ткс
- •2.6. Оптимальная статическая маршрутизация в глобальных мульти-агентных ткс
- •3. Методы и средства динамической маршрутизации в глобальных ткс
- •3.1. Постановка задачи динамической маршрутизации
- •3.2. Основные алгоритмы динамической маршрутизации
- •3.2.1. Алгоритм Беллмана-Форда и его модификации
- •3.2.2. Алгоритм Дейкстры
- •3.3. Критерии существования оптимальных маршрутов передачи данных в динамических ткс на основе простых карт и таблиц маршрутизации
- •3.3.1. Критерий маршрутизируемости
- •3.3.2. Оптимальные таблицы и карты маршрутизации и вычисление оптимальных маршрутов
- •3.5. Много-адресная маршрутизация в динамических ткс
- •3.6. Многопотоковая маршрутизация в динамических ткс
- •3.7. Алгоритм 2-потоковой динамической маршрутизации
- •4. Модели и методы адаптивной и нейросетевой маршрутизации в мульти-агентных ткс
- •4.1. Особенности адаптивной маршрутизации в ткс с неопределённой днамикой
- •4.2. Принципы и модели централизованной, децентрализованной и мульти-агентной маршрутизации
- •4.3. Особенности организации распределительных таблиц и карт для адаптивной маршрутизации
- •4.4. Критерии корректности распределяющих карт маршрутизации
- •4.5. Расширение карт маршрутизации и интенсивность потоков данных
- •4.6. Централизованная и распределённая маршрутизации в мульти-агентных ткс
- •4.7. Нейросетевая маршрутизация в мульти-агентных ткс
- •Список литературы
- •Сведения об авторах
1.2. Современные тенденции развития глобальных ткс
С учетом сложившихся тенденций возможны два сценария развития ТКС, а именно: революционный и эволюционный [12].
Революционный сценарий заключается в быстрой замене существующего электронного оборудования ТКС оптическими (фотонными) системами с пропускной способностью до нескольких десятков, сотен или тысяч, Гбит/с. Реализация этого сценария требует очень больших инвестиций для разработки и массового производства стандартизированных оптических компонентов глобальных ТКС, определяемых архитектурой моделей OSI или их модификацией.
Для стандартизации оптического сетевого оборудования в 1998 году был создан международный форум по оптическим сетям (Optical Networking Forum, ONF). Сегодня ожидается, что первые крупномасштабные оптические ТКС будут созданы в США и Европе в ближайшие годы, а их широкое внедрение начнется только через 5-10 лет.
Отличительной чертой полностью оптических (фотонных) ТКС является то, что в них информация передается в форме оптических сигналов. Это означает, что все компоненты фотонных ТКС, включая коммутаторы и маршрутизаторы, фактически обрабатывают только оптические сигналы. Преобразование оптических сигналов в электрические сигналы и обратно осуществляется только в узлах-источниках и узлах-приемниках информационных потоков.
Важной архитектурной особенностью оптических ТКС станет переход от широко используемой сегодня кольцевой топологии связей к топологиям с высоким уровнем связности, вплоть до полносвязных ТКС.
Эволюционный сценарий развития ТКС основывается на их постепенной модернизации и совершенствовании систем и технологий управления передаваемыми информационными потоками. Сегодня реализация этого сценария идет очень быстрыми темпами и приводит к созданию корпоративных и глобальных ТКС новых поколений.
Важную роль в развитии современных глобальных ТКС играет феномен существенного уменьшения влияния расстояний на услуги и тарифы дальней связи, названный в [13] «смертью расстояний». Появляются новые услуги дальней связи, базирующиеся на организации соединений типа «виртуальные расстояния» (например, службы типа Callback), в которых главную долю тарифов связи (до 75%) составляет стоимость услуг, а не «плата за расстояние». Это достигается благодаря «избытку» пропускной способности в ТКС, возникающему при использовании волоконно-оптических и других высокоскоростных систем передачи информации.
Совершенствование глобальных ТКС в значительной степени зависит от развития теории и систем автоматического управления локальными и глобальными потоками данных в динамической и частично неопределенной обстановке. Поэтому сегодня важное значение приобретают методы адаптации и интеллектуализации систем управления ТКС, средства распознавания и разрешения сетевых конфликтов, а также мульти-агентные технологии обработки и передачи информации, связанные с предотвращением или разрешением сетевых конфликтов.
Эволюционный сценарий развития глобальных ТКС предусматривает также развитие сетевых технологий для управляемой передачи и гарантированной доставки информации. К ним прежде всего относятся следующие методы и средства коммутации пакетов и маршрутизации потоков данных в ТКС:
-
коммутация пакетов на базе протокола X.25 в ТКС общего пользования;
-
коммутация кадров (Frame Relay);
-
коммутация ячеек в асинхронном режиме (Asynchronous Transfer Mode, ATM);
-
маршрутизация (коммутация) потоков данных на базе IP-пакетов (Internet Protocol).