Оптимизация емкости параллельного виртуального маршрута с требуемой оперативностью доставки многопакетных сообщений на сети передачи данных промышленного назначения

• Автор: Черный, Роман Алексеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Серпухов
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОСТРОЕНИЯ СПД ПН И ИХ ПРОТОКОЛОВ ДОСТАВКИ СООБЩЕНИЙ И МАРШРУТИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Обобщенный анализ архитектуры СПД ПН
1.2 Особенности протоколов доставки сообщений и маршрутизации в СПД ПН
1.2.1 Анализ структуры и протоколов информационного обмена и маршрутизации в СПД ПН
1.2.2 Анализ существующих протоколов параллельной передачи сообщений на сети передачи данных
1.3 Постановка задачи нахождения минимального числа одновременно проключаемых параллельных виртуальных каналов в соединении «точка- точка», достаточного для своевременного доведения МПС в СПД ПН
Выводы по первому разделу
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДОСТАВКИ СООБЩЕНИЙ В СПД ПН НА БАЗЕ ПКМЦ
2.1 Системный анализ процесса доставки сообщений в СПД ПН
2.2 Математическая модель процесса доставки МПС в соединении «точка-точка» с транзитными узлами на СПД ПН с процедурой «скользящее окно» на основе ПКМЦ
2.2.1 ПКМЦ процесса доставки однопакетного сегмента
2.2.2 ПКМЦ доставки многопакетных сегментов
2.2.3 Алгоритм автоматизированного синтеза матриц переходных вероятностей ПКМЦ для доставки сегментов с произвольным числом пакетов

2.3 Анализ процесса обработки пакетов в УК СПД ПН и его
моделирование
2.3.1 Модель промышленного маршрутизатора в УК СПД ПН с учётом 81 разнородности направлений связи
2.3.2 Математическая модель процесса обработки неординарных 84 потоков сегментов сообщений в УК СПД с учётом разнородности направлений связи
Выводы по второму разделу
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВХ И ВВХ ПРОЦЕССА ДОВЕДЕНИЯ
МНОГОПАКЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВИРТУАЛЬНОМ МАРШРУТЕ СПД ПН
3.1 Исследование ВХ процесса доведения многопакетных сообщений в СПД ПН в соединении «точка-точка» с транзитными УК
3.2 Исследование ВХ процесса обработки многопакетных сегментов в
УК СПД ПН с учётом разнородности направлений связи
3.3 Оптимизация числа каналов в параллельном виртуальном маршруте «точка-точка» с транзитными УК, достаточного по ВВХ для доведения 107 многопакетных сообщений в СПД ПН
3.3.1 Расчёт ВВХ доставки многопакетных сообщений по
одноканальному виртуальному маршруту
3.3.2 Расчёт ВВХ доставки многопакетных сообщений по
параллельному виртуальному маршруту
3.3.3 Методика определения минимального числа каналов в параллельном
виртуальном маршруте типа «точка-точка», достаточного для
своевременного по ВВХ доведения многопакетных сообщений в СПД ПН
Выводы по третьему разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АНД аппаратура передачи данных
АСУ - автоматизированная система управления
ВВХ - вероятностно- временные характеристики
ВХ - временные характеристики
ЕСЭ - единая сеть электросвязи
МПВ - матрица переходных вероятностей
МПС многопакетное сообщение
МШП - матрица шагов переходов
овм одноканальный виртуальный маршрут
ПВМ - параллельный виртуальный маршрут
пкмц - параллельная конечная марковская цепь
ПКС - полнодоступная коммутационная схема
ПСВ - приведенное среднее время
СКО - среднее квадратичное отклонение
СЛАУ - система линейных алгебраических уравнений
СМЦ - стратегия маршрутизации централизованная
СПД ПН - сеть передачи данных промышленного назначения ТСОИ - транспортная сеть обмена информацией
УК - узел коммутации
ЭМВОС - эталонная модель взаимодействия открытых систем
DVA - Distance Vector Algorithms
IS-IS - Intermediate System to Intermediate System
LVA - Link State Algorithms
OSPF - Open Shortest Path First
RIP - Routing Internet Protocol
TTL - Time-To-Live
TCP - Transport Control Protocol

Нужно отметить, что адаптивная маршрутизация имеет ряд недостатков:
- усложняется выбор маршрута, поэтому маршрутизаторы должны больше тратить время на обработку;
- чем больше объем информации, которой обмениваются маршрутизаторы, и чем чаще они ею обмениваются, в связи с этим улучшается решение о выборе маршрутов, принимаемых каждым узлом. С другой стороны, сама эта информация оказывает нагрузку на сеть, тем самым вызывает снижение производительности;
- применение адаптивной стратегии может привести к патологиям, таким как зацикливание и флаттер.
Флаттером (fluttering) называют быструю циклическую смену маршрута. Это явление происходит при попытке маршрутизатора распределить или сбалансировать нагрузку. В RFC 1812 распределение нагрузки описывается следующим образом: «К концу работы процесса выбора следующего ретрансляционного участка могут остаться несколько маршрутов. Маршрутизатор может выбрать более одного маршрута и пытаться разделить трафик между ними» [73]. Данное распределение приводит к ненормальной работе сети. Такое поведение флаттера может вызвать ряд проблем таких как:
- если флаттер происходит только в одном направлении, характеристики маршрута в разных направлениях будут разными;
- при наличии двух разных маршрутов между отправителем и получателем усложняется определение времени прохождения сигнала в оба конца.
Более серьезной патологией является зацикливание (looping), при котором пакеты, переданные маршрутизатором, возвращается на тот же маршрутизатор. Такое явление может возникнуть, когда в объединенной сети происходит изменение связности и информация об этом изменении не успевает распространиться по всем маршрутизаторам. Но несмотря на недостатки, данный вид маршрутизации преобладает над статическим видом маршрутизации так как [54, 73]: