Математическое обеспечение автоматизированного проектирования сети передачи данных оптико-электронных средств полигонного измерительного комплекса

• Автор: Лукьянов, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 189 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ ИНФОРМАЦИИ
1.1 Организация процесса сбора измерительной информации при обеспечении испытаний изделий РКТ. Общие сведения
1.2 Назначение, цели и задачи оптико-электронного комплекса полигона
1.2.1 Общие сведения
1.2.2 Организация обработки данных оптико-электронных средств измерений
1.3 Программно-ориентированные сети SDN
1.4 Сетевые структуры для многопотоковой передачи информации. Алгоритм сетевого управления TRUMP
1.5 Масштабирование потоков через сети OpenFlow, оптимизация показателей качества
1.5.1 Введение
1.5.2 Оптимизация маршрутизации QoS
1.6 Выводы
Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ БАЗОВОГО КАНАЛА ДВУХФАЗОВЫХ СЕТЕЙ
ПЕРЕДАЧИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ С МНОГОПОТОКОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИЕЙ
2.1 Характеристики информационных потоков
2.2 Модель базового канала передачи измерительной информации
2.3 Передача потока по агрегированному каналу
2.4 Получение распределения времени передачи потока на основе теории аналитических функций
2.5 Нахождение значений действительной и мнимой частей характеристической функции времени передачи потока
2.6 Расчет тракта сети передачи измерительной информации с защитой каналов

2.7 Нахождение характеристик времени передачи кадра
2.8 Основные результаты
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ БАЗОВЫХ СТРУКТУР ПЕРЕДАЧИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
3.1 Введение
3.2 Нахождение скрытого параллелизма протоколов для улучшения характеристик сети передачи данных оптико-электронных средств полигонного измерительного комплекса
3.3 Нахождение периода занятости сети передачи данных ОЭС полигонного измерительного комплекса
3.4 Сеть передачи измерительной информации с разделением трафика на профили
3.5 Основные результаты
Глава 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАНАЛОВ И СЕТИ
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ОПТО-ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ПОЛИГОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
4.1 Постановка задачи имитационного моделирования
4.2 Проведение имитационного эксперимента (обычный и агрегированный каналы)
4.3 Моделирование пути в VLB-сети
4.4 Моделирование сети передачи данных ОЭС ПИК
4.5 Основные результаты
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ФРАГМЕНТА СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛИГОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
5.1 Расчет характеристик фрагмента сети космической линии связи
5.2 Планирование потоков в базовом фрагменте сети передачи измерительной информации
5.2.1 Определение вероятностей мутации генетического алгоритма в сетях с двухфазной маршрутизацией
5.2.2 Нахождение числа полезных особей в популяции генетического алгоритма для планирования потоков в сетях с двухфазной маршрутизацией
5.3 Основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перечень сокращений
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Тексты программных модулей
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт внедрения результатов кандидатской диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Оптико-электронные измерительные комплексы нового поколения для передачи информации о проведении испытаний летательных аппаратов должны обеспечивать передачу разнородного трафика одновременно от множества объектов: ракет различного назначения, беспилотных летательных аппаратов, самолетов различных типов, ракет и самолетов, выполняющих функции мишеней, и т. п. Этот класс объектов может быстро менять свои координаты в пространстве, динамически изменяя профили трафика в трактах передачи измерительной информации. На ряд этих объектов может передаваться управляющая информация, например на самоликвидацию при возникновении аварийной ситуации или на изменение траекторий полета. Другим классом источников информации являются сами измерительные системы, которые осуществляют групповое сопровождение летательных аппаратов. В частности из-за ограниченной дальности сопровождения систем съема и передачи оптико-электронной информации (ОЭИ) и сигнальной информации (СИ), например в инфракрасном диапазоне, систем они должны передавать сопровождение объектов друг другу по трассе полета. Кроме того, могут возникать нештатные ситуации, например срывы сопровождения отдельных измерительных средств (по дальности, по углу места объекта). В этом случае, те измерительные системы, которые сопровождают данный объект в штатном режиме, обязаны передать целеуказания своим соседям, «потерявшим» объект для повторного «захвата» и дальнейшего нормального сопровождения. Такие команды должны иметь наивысший приоритет и передаваться гарантированно за минимальное время. В целом можно отметить, что к сетям передачи ОЭИ нового поколения предъявляются повышенные требования по задержкам передачи информации, надежности и отказоустойчивости в условиях динамически изменяющегося трафика.
В течение длительного времени проектировщики базовых магистралей полигонных измерительных комплексов, предназначенных для передачи ОЭИ при проведении испытаний летательных аппаратов, пытались решить проблему повышения производительности сетей на основе нескольких подходов. Одним из

(1) определяют максимальное допустимое расстояние (задержку) новых маршрутов QoS.
Решением этой задачи является минимальная стоимость маршрута гх из допустимого множества маршрутов, имеющих меньшую длину, чем L |1ЫХ. Вес Л
определяет относительную важность длины нового маршрута и потерь пакетов. Для больших Л, выбор маршрута становится более чувствительным к потерям пакетов по маршруту QoS. И наоборот, для малых Л задача сходится к алгоритму кратчайшего пути. Интернет-маршрутизация текущего трафика best effort обеспечивается алгоритмом кратчайшего пути, в котором принимается во внимание вся длина пути. Когда кратчайший маршрут перегружен, производительность видеопотока будет ущербной из-за потерь, особенно для SVC базового слоя. В качестве решения этой проблемы предлагается задача оптимизации, разработанная в [42], решение которой гарантирует передачу базового слоя SVC без каких-либо потерь перенаправлением потоков QoS на другие доступные некратчайшие маршруты.
Оптимизация задачи I. В задаче I определяется базовый как слой без потерь и дополнительные слои трафика QoS с потерями, так что обе - базовый и дополнительные слои перенаправляются. Целью является такое перенаправление потоков QoS (как базы и дополнительного слоя пакетов), что не было бы никаких потерь пакетов в потоках QoS, соответствующих базовому слою SVC, в то время как потери пакетов по линиям, которые перенаправляются дополнительным слоем, сведены к минимуму. Формулировка задачи I выглядит следующим образом:
minimize (l - Л){ Lrt'k + L\ }+ Л [pLT^ (t)+ PLT£ (/)}

subjectto Lr,'k,Lr,l i = ,2,..,,N;k = l,2,...,N; rx,r2 = 1,2, ...,N,k, 0 < Л <
в предположении, что r = rj такое, что Сy,'k(t)>Or,'k(t), и удовлетворяет условию
PLOylk(t)= 0. Ключевой разницей между формулировками задача II и I является
способ обработки дополнительных уровней видео SVC. В задаче II, трафик дополнительного слоя передается с “максимальными усилиями” в то время как в задаче I - это перенаправляемый трафик QoS, который может иметь потери пакетов.