3.5. УПРАВЛЕНИЕ В СЕТЯХ ПДС

Современные сети ПДС охватывают огромные территории с удаленными друг от друга разнообразными ОП и УК, большим числом систем передачи разных типов и действуют в сложных условиях постоянного изменения потоков сообщений, состояния систем передачи, узлов коммутации. Обеспечение нормальной работы сети и ее развития в условиях изменяющихся внешних воздействий осуществляется системой управления. Таким образом, к перечисленным в разд. 3.1 трем основным элементам сети ПДС: ОП, УК и каналам — следует добавить четвертый — систему управления. Именно система управления призвана объединить в одну слаженно действующую структуру отдельные элементы сети и обеспечить выполнение возложенных на нее задач.

Основной задачей системы управления сетью ПДС являются обеспечение доставки сообщения по адресу в заданное время с установленным качеством, включая поддержание в рабочем состоянии отдельных технических средств (ОП, УК, каналов), выбор путей передачи сообщений в УК в соответствии с адресом и приоритетом с учетом состояния сети, преобразование сообщений в соответствии с заданным алгоритмом, управление потоками сообщений в УК и ОП.

В задачи управления входят также материально-техническое обеспечение нормальной работы и развития сетей, планирование этого развития, создание правил пользования сетями и тарификация услуг связи, регулирование отношений с абонентами.

Функции управления реализуются с помощью трех основных процессов:

сбора сведений о заявках абонентов на обслуживание сетью, о состоянии каналов и оборудования ОП и УК, ходе технологического процесса, включая передачу управляющей информации от объектов контроля к устройствам управления;

выработки решения о необходимости и возможности принятия тех или иных мер по обеспечению оптимального функционирования отдельных средств или сети в целом на основе имеющейся информации о состоянии сети и в соответствии с алгоритмами системы управления;

реализации принятого решения путем выдачи необходимых команд и передачи сигналов управления на исполнительные органы объектов управления и (или) обслуживающему персоналу.

Из вышеизложенного следует, что система управления может выполнять свои функции техническими средствами, действующими по заранее заданному алгоритму, либо часть функций выполнять техническими средствами, а часть — обслуживающим персоналом, либо только обслуживающим персоналом. Системы первого типа называются автоматическими, второго типа — автоматизированными. Большинство существующих систем управления в сетях ПДС относится ко второму типу.

На принцип организации системы управления сетью ПДС накладываются два противоположных требования. С одной стороны, оптимизация работы сети в целом требует возможности воздействия из единого центра на все ресурсы на основе знания потоков сообщений и состояния средств всей сети, т. е. так называемого централизованного управления. С другой стороны, сложность и большие пространственные размеры сетей, быстротечный характер изменения потоков сообщений, высокие требования к надежности и живучести сети и, наконец, неэффективность передачи на большие расстояния значительных потоков контрольной и управляющей информации требуют децентрализации управления. Компромиссное решение заключается в сочетании того и другого принципов на основе многоуровневой системы управления: централизованной в отдельных регионах и децентрализованной в масштабах сети в целом.

Функции системы управления и алгоритмы ее работы зависят от того, является ли сеть коммутируемой или нет и какая система коммутации принята на сети. В некоммутируемых сетях ПДС применение концентрации приводит к тому, что при превышении интенсивности нагрузки некоторого предела информация будет теряться (в системах с отказами) или накапливаться (в системах с ожиданием). Избежать перегрузки системы можно путем управления входящими в сеть потоками сообщений, т. е. путем введения запоминающих устройств у абонентов-источников сообщений (что в теории передачи сигналов называется управляемым источником).

При передаче сообщений из одного узла коммутируемой сети к другому может использоваться несколько путей, проходящих через различные УК. Порядок выбора таких путей определяется так называемым планом распределения сообщений. План распределения сообщений определяет очередность выбора исходящих направлений из данного узла ко всем остальным УК сети. План распределения сообщений для сети представляет собой совокупность планов распределения для всех узлов. Принцип, который заложен в основу большинства используемых в сетях ПДС планов распределения сообщений, следующий. Сообщения должны, как правило, проходить по кратчайшему пути. При невозможности использования кратчайшего пути могут предусматриваться обходные пути, причем для каждой связи предусматривается определенное число обходных направлений, используемых в заданной очередности или в случайном порядке. Крайним является случай передачи сообщений с применением всех возможных путей. Критерием длины пути обычно служит число транзитных участков. Необходимо иметь в виду, что передача по обходному пути, с одной стороны, увеличивает вероятность уменьшения задержки сообщений, но, с другой стороны, более длинный путь увеличивает загрузку сети и тем самым ухудшает условия доставки сообщений. Наряду с числом транзитных участков критериями длины пути могут служить длина пути (в километрах), надежность пути, время задержки в УК и др.

План распределения информации рассмотрим на примере фрагмента сети, представленного на рис. 3.14. Для передачи некоторого потока сообщений из в можно использовать пути, содержащие разное число транзитных участков. Кратчайшим является путь АГ, который принято называть направлением первого выбора. Более длинный путь АБГ, содержащий два транзитных участка, называется соответственно направлением второго выбора. Аналогично определяются направления третьего и последующих выборов. Пути выбора всех узлов фрагмента сети с УК обозначены на рис. 3.14 стрелками с цифрами. В случае совпадения по длине нескольких путей, как это имеет место в рассматриваемом примере для направлений ДЕГ и ДАГ, содержащих по два транзитных участка, очередность выбора устанавливается произвольно или с учетом других факторов (длины пути в километрах, надежности пути и т. д.).

Рис. 3.14 Фрагмент коммутируемой сети

Рис. 3.15. Зависимость коэффициента использования канала К от емкости пучка

Пример плана распределения сообщений в виде матрицы распределения маршрутов для части сети (без узлов В и Ж), изображенный на рис. 3.14, имеет следующий вид:

При получении на УК адреса узла, в который включен абонент-получатель сообщений, в соответствии с планом отыскивается свободный канал в направлении первого выбора и производится соединение (в УК систем с КК) или передача сообщения (в УК систем с КН). Если свободные каналы в направлении первого выбора отсутствуют, то в зависимости от принятого алгоритма обслуживания сообщений данного приоритета или отыскивается свободный канал в направлении второго выбора и т. д., или абоненту передается сигнал отказа (сигнал «Занято» в УК систем с КК), или сообщение записывается в ЗУ (в УК систем с КН). Аналогичный процесс повторяется во всех УК по выбранному пути передачи сообщений.

В процессе функционирования при значительных изменениях нагрузок или пропускных способностей ветвей и УК сети первоначальный план распределения сообщений может оказаться неоптимальным. Система управления, обеспечивающая оперативную коррекцию плана распределения сообщений в соответствии с изменяющейся ситуацией на сети, называется системой динамического управления. Методы динамического управления распределения сообщений в УК делятся на детерминированные и статистические. В свою очередь, оба эти метода делятся на разовые и групповые. В детерминированных методах маршруты определяются применительно к ситуации на сети в данный момент времени без учета предшествующих ситуаций.

Статистические методы позволяют корректировать маршруты на основе анализа накапливаемых данных о вероятности установления соединения или о задержках в передаче сообщений (пакетов) в том или другом направлении, полученных в процессе обслуживания предыдущих заявок. Разовые методы определяют маршруты для каждой заявки в отдельности, а групповые — для группы заявок.

При выборе того или иного метода управления стремятся по возможности уменьшить служебную управленческую информацию, передаваемую по сети. Важным требованием является также исключение возможности образования «петель», что может происходить в случае занятия или неисправности каналов всех направлений к какому-либо УК. Если, например, при передаче сообщений из УКА в УКБ (рис. 3.14) ветви окажутся неисправны или перегружены, система управления должна не допускать возникновения циркуляции сообщений по кольцу