Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи

Изобретение относится к области электросвязи. Технический результат – повышение точности оценки эффективности информационного обмена системы связи за счет использования повторно определенного КПД передачи информации системы связи. Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи включает: определение КПД передачи информации системы связи и оценку ее информационной эффективности, вычисление величины изменения входного трафика через выбранный интервал времени относительно входного трафика, при котором было определено значение КПД передачи информации системы связи, определение ее модуля и сравнение с порогом, в случае превышения порога, при текущем значении входного трафика повторное определение КПД передачи информации системы связи, а также оценку эффективности информационного обмена системы связи по результатам двух измерений КПД. 2 ил.

 

Изобретение относится к электросвязи, в частности к способам оценки эффективности информационного обмена (информационной эффективности) систем связи. Оно может быть использовано при создании новых и совершенствовании существующих каналов связи, узлов коммутации, автоматизированных систем управления, локальных вычислительных сетей, сетей связи с коммутацией сообщений, сетей связи с коммутацией пакетов, в том числе быстрой коммутацией пакетов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ оценки информационной эффективности системы связи (патент RU 2477928, МПК H04L 29/00, 20.03.2013. Бюл. №8), основанный на измерении: среднего за выбранный интервал времени общего количества находящейся в системе связи информации в блоке запоминающих устройств и в блоке устройств передачи информации, а также средней за этот же интервал времени производительности системы связи; вычислении кибернетической мощности (KW) системы связи, а также измерении: емкостей буферов блока запоминающих устройств и пропускных способностей каналов связи блока устройств передачи информации; вычислении полной кибернетической мощности системы связи (KW_полн) и с учетом полученных результатов определении КПД передачи информации системы связи:

,

где - кибернетическая мощность системы связи; N - измеренное количество информационных сообщений в системе связи; G - измеренная производительность системы связи; Т - выбранный временной интервал усреднения; - полная кибернетическая мощность системы связи; N_i - измеренные емкости каждого буфера блока запоминающих устройств; - измеренные суммарные пропускные способности каналов связи блока устройств передачи информации для каждого элемента блока запоминающих устройств; n - количество буферов блока запоминающих устройств; s - число каналов связи блока устройств передачи информации, для обслуживания каждого i-го буфера блока запоминающих устройств.

Недостаток прототипа заключается в низкой точности оценки информационной эффективности системы связи при изменении входного трафика.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности оценки эффективности информационного обмена системы связи при изменении входного трафика за счет определения скорости и направления изменения информационной эффективности системы связи, а также режима работы системы связи в смысле информационного обмена.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки эффективности информационного обмена системы связи, основанном на определении КПД передачи информации системы связи и оценке ее информационной эффективности, согласно изобретению, через выбранный интервал времени вычисляют величину изменения входного трафика, относительно входного трафика, при котором было определено значение КПД передачи информации системы связи, определяют ее модуль и сравнивают с порогом, в случае превышения им порога, при текущем значении входного трафика повторно определяют КПД передачи информации системы связи, а оценку эффективности информационного обмена системы связи производят по результатам двух измерений КПД.

Сущность изобретения заключается в том, что через выбранный интервал времени вычисляют величину изменения входного трафика, относительно входного трафика, при котором было определено значение КПД передачи информации системы связи, определяют ее модуль и сравнивают с порогом, в случае превышения им порога, при текущем значении входного трафика повторно определяют КПД передачи информации системы связи, а оценку эффективности информационного обмена системы связи производят по результатам двух измерений КПД.

Сущность изобретения поясняется следующим. Известно [Межуев A.M., Пасечников И.И. Определение полосы пропускания информационной сети по входному трафику на основе использования значения ее кибернетической мощности. - Воронеж: Вестник ВИ ФСИН, №3, 2016. - С. 22-27], что при изменении интенсивности входного трафика изменяются значения кибернетической мощности и, как следствие, КПД передачи информации системы связи. Так на рис. 2 стр. 25 данной статьи приведена зависимость КПД от интенсивности входного трафика, из которой видна эффективная работа информационной сети только в заданной полосе, что может быть использовано, например, для уточнения оценки эффективности информационного обмена системы связи при изменении входного трафика (фигура 1). В статье Межуева A.M., Пасечникова И.И. «Тангенс угла полосовой эффективности при решении задачи оценки качества работы информационной сети» [Тамбов: Вестник Тамбовского Университета, том 21, вып. 6, 2016. - С. 2340-2346], показано, что повторные измерения КПД передачи информации обеспечивают определение скорости и направления изменения информационной эффективности системы связи при изменении входного трафика, а также режимов работы системы связи в смысле информационного обмена, например, путем вычисления величин приращений входного трафика, КПД передачи информации и производной КПД (тангенса угла полосовой эффективности). Задача выбора порога для величины изменения входного трафика может быть решена аналогично задаче выбора шага приращения входного трафика при оценке эффективности информационного обмена системы связи, решаемой, например, в книге Межуев A.M. Тензорные методы в теории оценки информационной эффективности и анализа элементов цифровых радиосетей (монография) [Тамбов: Интеграция, 2008 г. - С. 144-148]. В статье Межуева A.M. «Совместное решение задач алгоритмической и структурной адаптации в инфокоммуникационных системах» [С.-Пб.: Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли, Т. 7, №6, 2015. - С. 36-43] на основе анализа направления приращения КПД передачи информации производится оценка эффективности информационного обмена системы связи при этом отмечена возможность определения основных режимов работы системы в смысле информационного обмена. Таким образом, определение двух значений КПД передачи информации системы связи с вычислением величины изменения входного трафика обеспечивает повышение точности оценки эффективности информационного обмена системы связи за счет определения скорости и направления изменения информационной эффективности, а также оценки режима работы системы связи в смысле информационного обмена.

Этим достигается указанный в изобретении технический результат.

Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи, может быть осуществлен следующим образом. Определение КПД передачи информации системы связи η производят по известному прототипу способа [патент RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013 Бюл. №8]. Первое значение КПД передачи информации системы связи η₁ и первое значение входного трафика γ_{вх 1} (при котором вычислено η₁) запоминают, например, с помощью оперативно-запоминающего устройства. Затем, например, через выбранный интервал времени, определяемый условиями информационного обмена в системе связи [Пасечников И.И. Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей: Монография. - М.: Машиностроение - 1, 2004. - С. 136-141] измеряют второе (текущее) значение входного трафика γ_{вх 2} и находят величину изменения входного трафика

например, с помощью вычитающего устройства. Находят модуль полученного значения Δγ_вх и сравнивают его с пороговым значением, например, с помощью схемы сравнения

где N_kan - число каналов связи блока устройств передачи информации системы связи, Δγ_{вх min} - минимальное приращение интенсивности входного трафика в каждом канале связи равное величине 1 пакет/с [Межуев A.M. Тензорные методы в теории оценки информационной эффективности и анализа элементов цифровых радиосетей (монография). - Тамбов: Интеграция, 2008 г. - С. 144-148].

В случае, если , то вычисляют значение КПД передачи информации системы связи η₂ и оценивают эффективность информационного обмена системы связи по результатам двух измерений КПД. В противном случае, если измерение γ_{вх 2} и вычисления повторяют через выбранный интервал времени.

Оценка эффективности информационного обмена системы связи может быть выполнена, например, по методике, изложенной в работе [Межуев A.M., Пасечников И.И. «Тангенс угла полосовой эффективности при решении задачи оценки качества работы информационной сети» Тамбов: Вестник Тамбовского Университета, том 21, вып. 6, 2016. - С. 2340-2346]. Для этого, например, с помощью вычитающего устройства, находят приращение КПД передачи информации системы связи

Далее путем выполнения операции деления Δη на Δγ_вх, например, с использованием делителя, определяют тангенс угла наклона полосовой эффективности системы связи

по значениям которого оценивают скорость (величина параметра), и направление (знак параметра) изменения информационной эффективности системы связи.

Затем оценивают режим работы системы связи в смысле информационного обмена. Для чего определяют и сравнивают его, например, в схеме сравнения, с пороговым уровнем Δη_доп=0,1%, который определяется системно-техническими характеристиками системы связи для конкретных условий информационного обмена [Межуев A.M. Интервальная оценка качества информационного обмена в цифровых радиосетях. - Воронеж: Вестник ВИ ФСИН, №2, 2015. - С. 21-26]. В случае, если значение принимают решение, что система связи работает в оптимальном режиме информационного обмена и выводят данную информацию, например, с помощью блока индикации. Противном случае , сравнивают, например, в схеме сравнения, полученное значение tgα с пороговым уровнем 0. Если tgα>0, то принимают решение, что система связи работает в недонапряженном режиме информационного обмена, а если tgα<0, то принимают решение, что система связи работает в перенапряженном режиме информационного обмена и выводят данную информацию, например, с помощью блока индикации.

Все представленные выше операции вычислений и записи, могут быть реализованы, например, с использованием микроконтроллеров [Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. - С.-Пб.: Наука и Техника, 2008. - 544 с.].

Отличие предложенного способа от прототипа состоит в том, что он обеспечивает оценку информационной эффективности системы связи, путем определения скорости и направления изменения информационной эффективности системы связи, а также режима работы системы связи в смысле информационного обмена при изменении входного трафика. Это позволяет судить о качестве работы системы связи с точки зрения условий информационного обмена по входному трафику, а также может быть применено для определения области максимума функции информационной эффективности при решении задач адаптации [Межуев A.M. Совместное решение задач алгоритмической и структурной адаптации в инфокоммуникационных системах. - С.-Пб.: Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли, Т. 7, №6, 2015. - С. 36-43], что дополнительно подтверждает практическую значимость предложенного способа. Кроме того, изобретение может быть использовано для оценки степени устойчивости системы связи к изменениям интенсивности входного трафика в условиях высокой нагрузки и сравнительной оценки устойчивости информационного обмена различных систем связи в одном и том же интервале изменений входного трафика (фигура 2).

Доказательством технической реализуемости способа оценки эффективности информационного обмена системы связи, является то, что для его осуществления требуются стандартные элементы микроэлектроники, существующие средства измерительной и вычислительной техники, а также программное обеспечение, основой которого являются элементарные математические операции.

Способ оценки эффективности информационного обмена системы связи, основанный на определении КПД передачи информации системы связи и оценке ее информационной эффективности, отличающийся тем, что через выбранный интервал времени вычисляют величину изменения входного трафика, относительно входного трафика, при котором было определено значение КПД передачи информации системы связи, определяют ее модуль и сравнивают с порогом, в случае превышения им порога, при текущем значении входного трафика повторно определяют КПД передачи информации системы связи, а оценку эффективности информационного обмена системы связи производят по результатам двух измерений КПД.