Способ моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения

Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при планировании функционирования динамически взаимодействующих элементов сетей связи с различными элементами сопряжения. Техническим результатом изобретения является обеспечение доступности ресурсов стационарных сетей связи для подключаемых к ним мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения за счет определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого сопрягаемого узла. Технический результат достигается за счет определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого сопрягаемого узла. Моделируют начальное состояние сети связи с учетом физико-географических условий, состава и потребностей корпоративной системы управления, телекоммуникационной оснащенности местности и изначального положения мобильной составляющей сети связи. Моделируют функционирование сети связи с учетом текущих изменений состава, структуры и требований системы управления. Собирают статистику о результатах сопряжения узлов связи. Определяют минимальный перечень необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола, для выполнения требования по вероятности сопряжения любого мобильного узла с любым стационарным узлом. 7 ил.

 

Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при планировании динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов с различными элементами сопряжения для определения вероятности подключения любого мобильного узла связи к любому стационарному узлу.

В корпоративных системах управления могут возникать задачи, решение которых требует наличие мобильных пунктов управления, в которых размещены органы управления для решения частных задач в ограниченный, короткий период времени на ограниченной территории. Примерами таких задач могут выступать строительство протяженных объектов (газо-, нефтепроводов; автомагистралей), ликвидация последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф, разведка ресурсов, экспедиции и т.п.

Элементы корпоративной системы управления при решении таких задач, в условиях ограниченности ресурсов и времени, должны достаточно часто перемещаться между объектами и территориями, на которых решаются частные задачи. Эти объекты и территории, как правило, не оборудованы телекоммуникационной инфраструктурой, либо эта инфраструктура может быть повреждена.

Для обеспечения эффективного функционирования корпоративной системы управления в целом, между всеми ее стационарными и мобильными элементами необходим своевременный обмен информацией. Задача переноса информации между элементами системы управления решается ее сетью связи. Строительство собственной сети связи для решения каждой частной задачи на разнесенных территориях дорогостоящее мероприятие и зачастую невыполнимое в условиях возникновения оперативных задач, на решение которых время ограничено (например, предупреждение чрезвычайных ситуаций и техногенных катастроф и ликвидация их последствий). Поэтому в таких системах управления целесообразно применение мобильных узлов связи с возможностью сопряжения с сетями связи общего пользования. Эти узлы связи должны обеспечить органы управления всем перечнем необходимых услуг.

Доступность ресурсов стационарных сетей связи для сопрягаемых с ними мобильными узлами определяется физико-географическими условиями и возможностями сопряжения между собой оборудования стационарных и мобильных узлов.

Необходимо отметить, что если раньше Единая сеть электросвязи проектировалась и строилась по единому замыслу, который был заложен в долгосрочную программу развития системы связи страны, то в наше время на рынок вышло огромное количество операторов связи, каждый из которых самостоятельно строит свои сети связи и системы управления ими (Федеральный закон от 7 июля 2003 г. N126-ФЗ «О связи»), что влечет преобразования Единой сети электросвязи в части касающейся.

Вследствие этого особенностями современных информационно-телекоммуникационных сетей являются:

- большое число пунктов присоединения, узлов связи и обмена трафиком, их неоднородность по составу, типу и характеристикам оборудования;

- неоднородность пропускной способности линий связи;

- множество систем управления интегрированными ресурсами Единой сети электросвязи;

- территориальная неоднородность и неоднородность тяготения между отдельными элементами сетей связи (Патент 2546318 Российская Федерация, МПК G06F 17/10 (2006.01), G06F 17/50 (2006.01), H04W 16/22 (2009.01). Способ моделирования сетей связи. / Алисевич Е.А., Синев С.Г., Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Чукариков А.Г., Шаронов А.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет». – 2014103873; заявл. 04.02.2014; опубл. 10.04.2015. бюл. № 10 – 21 с.).

Информационно-телекоммуникационные системы относятся к классу больших систем этапы проектирования, внедрения, эксплуатации и эволюции которых невозможны без использования различных видов моделирования (Советов Б.Я., Яковлев С.А. «Моделирование систем». – М.: Высшая школа, 2009, – 343 с).

Перечисленные выше факторы указывают на необходимость разработки способов моделирования динамически изменяющихся сетей связи с учетом разнотипности сопрягаемого оборудования и физико-географических условий.

Термины, используемые в заявке.

Сеть связи – технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи (Федеральный закон от 7 июля 2003 г. N 126-ФЗ «О связи»).

Разнородные сети связи – сети связи, различающиеся по структуре, плотности расположения узловых элементов, организации системы управления, составу оборудования и др.

Информационное направление – совокупность технических средств связи, обеспечивающая перенос информации между элементами системы управления для обеспечения деятельности ее органов.

Линия привязки – линия связи для подключения мобильного узла к узлу связи стационарной сети.

Протокол – набор правил и действий, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включенными в сеть связи устройствами.

Стек протоколов – иерархически организованный набор сетевых протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети.

Интерфейс (в заявке понятие интерфейс используется в его физическом смысле) – разъем принятого (стандартизованного) форм-фактора, определяющийся набором связей и характеристиками сигналов (электрических, оптических).

Так, известен способ моделирования сети связи (патент РФ №2476930 G06N 99/00, H04W 16/22, H04L1 2/26, опубл. 27.02.2013 г. Бюл. №6) обеспечивающий возможность моделирования с учетом перемещения абонентов сети связи и вероятности смены узлов сети связи, обслуживающих данных абонентов. Способ содержи этапы, на которых: задают исходные данные для моделирования и вычисляют маршруты прохождения информационного графика. Для этого имитируют подключение абонентов к узлам сети связи, для чего измеряют значение ячейки памяти, содержащей номер узла сети связи, сравнивают значение текущего времени с интервалом времени стационарного состояния абонента, генерируют интервал времени перемещения абонента. Генерируют по случайному закону номер узла, на который перемещают абонента, оценивают возможность подключения m-го абонента к узлу сети связи. После подключения всех абонентов к узлам сети связи формируют матрицу, описывающую связность сети связи. Определяют маршруты прохождения информационного трафика между абонентами сети связи. Изменяют топологию и структуру сети связи и повторяют действия по определению маршрута прохождения информационного графика. Вычисляют вероятность наличия маршрута в каждом информационном направлении за весь период моделирования.

Недостатком данного способа является то, что в нем не учитываются различия оборудования сетей связи по применяемым протоколам и интерфейсам.

Известен способ моделирования сети связи (патент РФ №2379750, G06F 11/22, H04W, опубл. 20.01.2010 г. бюл. №2), который обеспечивает возможность имитации перемещения элементов сетей связи (узлов и средств связи) и абонентов (пользователей) сетей связи; моделирование особенностей физико-географических условий района, где функционирует сеть связи и находятся абоненты (пользователи); моделирование изменения топологии сети, изменение емкости каналов (линий) связи; а также повышение адекватности моделирования с учетом процессов функционирования реальной сети связи за счет реализации измерений значений показателей функционирования реальной сети связи, моделирования процессов функционирования моделируемой сети связи, сравнения значений показателей.

Недостатком данного способа является то, что в нем не учитываются различия оборудования сетей связи по применяемым протоколам и интерфейсам.

Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом) к заявленному способу является способ моделирования сетей связи (Патент 2546318 Российская Федерация, МПК G06F 17/10 (2006.01), G06F 17/50 (2006.01), H04W 16/22 (2009.01). Способ моделирования сетей связи. / Алисевич Е.А., Синев С.Г., Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Чукариков А.Г., Шаронов А.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет». – 2014103873; заявл. 04.02.2014; опубл. 10.04.2015. бюл. №10 – 21 с.), заключающийся в том, что задают исходные данные, формируют в каждом из статистических экспериментов граф вероятностной сети, имитируют перемещение абонентов, генерируют начальную топологию и структуру разнородных сетей, при этом исходные данные для моделирования формируют исходя из топологической структуры реальной сети и затем моделируют расположение неоднородностей в заданном фрагменте и расположение элементов в каждой неоднородности.

Недостатком способа-прототипа является отсутствие оценки доступности ресурсов разнородных стационарных сетей связи для мобильных узлов с различными элементами сопряжения.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое решение, является низкая доступность в заданный период времени ресурсов стационарных сетей связи для мобильных узлов различного назначения, сопряжение которых зачастую затруднено ввиду использования отличающихся протоколов и интерфейсов и обусловлено применением разнородного оборудования.

Техническая проблема решается за счет последовательного и обоснованного определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого элемента сопрягаемых узлов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение доступности ресурсов стационарных сетей связи для подключаемых к ним мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения за счет определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого сопрягаемого узла.

Технический результат достигается тем, что в способе моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения задают площадь S реального географического фрагмента территории, на котором планируется размещение корпоративной системы управления, исключают локальные фрагменты территории S_нi на которых невозможно развертывание мобильных узлов связи, где i = 1, 2,…I, задают количество органов и структуру корпоративной системы управления, требования к услугам связи; генерируют начальную топологию и структуру сети связи, состоящей из разнородных N стационарных сетей связи и сопряженными с ними M мобильными узлами, при этом для каждой разнородной сети связи осуществляется генерация координат размещения ее элементов, формируют матрицу информационных направлений между органами управления корпоративной системы, генерируют варианты маршрутов между узлами сети связи в необходимых информационных направлениях; для каждого узла связи генерируют набор протоколов и интерфейсов, формируют базу данных номенклатур H протоколов, обеспечивающих функционирование сети связи на каждом узле, и D_h интерфейсов при заданном h-ом протоколе на всех узлах связи; дополнительно задают время T моделирования сети связи, период ∆t проверки параметров корпоративной системы управления и сетей связи, максимальную длину линии привязки R_max m каждого мобильного узла связи, требуемую вероятность P_тр сопряжения любого мобильного узла связи с любыми стационарным сетями, требуемую вероятность P^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам, требуемую вероятность P^и_тр сопряжения узлов связи по интерфейсам, при заданном протоколе; вычисляют необходимое число Z модельных экспериментов достаточное для заданной точности и достоверности моделирования, проводят Z модельных экспериментов. Моделируют функционирование сети связи, для чего с периодом ∆t определяют изменение параметров корпоративной системы управления, информационных направлений и требований к услугам связи, перемещают мобильные узлы связи в соответствии с изменившейся структурой корпоративной системы управления так, чтобы в их зоне R_max m находились стационарные узлы связи любой сети, изменяют топологию и структуру сети связи при перемещении как минимум одного мобильного узла связи, запоминают координаты размещения перемещаемых узлов связи и формируют перечень территориально взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи; проверяют возможность сопряжения каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи по протоколам и интерфейсам, для этого: извлекают из базы данных номенклатур протоколов и интерфейсов перечень протоколов и интерфейсов каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, сопоставляют доступные в текущий период ∆t протоколы и интерфейсы всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, определяют и запоминают количество успешных и неуспешных сопряжений пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, количество успешных сопряжений по каждому типу протоколов и количество успешных сопряжений по каждому типу интерфейсов при заданном типе протокола, полученных в результате проверки всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи на предмет возможности их сопряжения; переходят к следующему шагу моделирования через время ∆t. После проведения Z модельных экспериментов рассчитывают вероятность P сопряжения любого мобильного узла связи с любой стационарной сетью и сравнивают ее с требуемой; при P ≥ P_тр выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи; при P < P_тр строят вариационный ряд совпадающих элементов номенклатуры протоколов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей, в соответствии с распределением элементов номенклатуры протоколов в вариационном ряду определяют минимальный перечень Hꞌ протоколов, обеспечивающих требуемую вероятность P^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам, строят вариационные ряды совпадающих элементов номенклатуры интерфейсов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей при заданном протоколе из Hꞌ, в соответствии с распределением элементов номенклатуры интерфейсов в вариационных рядах определяют необходимый перечень минимального количества и типов дополнительных интерфейсов, обеспечивающих требуемую вероятность P^и_тр сопряжения узлов связи по интерфейсам, при заданном протоколе из Hꞌ, выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи.

Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов моделирования сетей связи, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие способ.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг. 1 – обобщенная блок-схема способа моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения;

фиг. 2 – блок-схема способа моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения;

фиг. 3 – графическое представление заданного географического фрагмента территории с локальными фрагментами, непригодными для развертывания мобильных узлов связи;

фиг. 4 – графическое представление начального состояния корпоративной системы управления и сети связи;

фиг. 5 – графическое представление изменения состояния корпоративной системы управления и сети связи через время ∆t;

фиг. 6 – графическое представление состояния корпоративной системы управления и сети связи в конце цикла моделирования.

Основные этапы способа моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения представлены на фиг.1.

В блоке 1 моделируют начальное состояние сети связи с учетом физико-географических условий, состава и потребностей корпоративной системы управления, телекоммуникационной оснащенности местности и изначального положения мобильной составляющей сети связи.

В блоке 2 моделируют процесс функционирования сети связи с учетом текущих изменений состава и структуры корпоративной системы управления, ее требований к услугам связи и структуры сети связи, изменяющийся в соответствии с изменившейся структурой системы управления. Набирают статистику о результатах сопряжения мобильных узлов связи с узлами стационарных сетей.

В блоке 3, по данным набранной статистики о результатах сопряжения мобильных узлов связи с узлами стационарных сетей, рассчитывают вероятность сопряжения любого мобильного узла связи с любой стационарной сетью и сравнивают ее с требуемой. При выполнении требований переходят к блоку 5. Если требования не выполняются, переходят к блоку 4.

В блоке 4 определяют минимальный перечень протоколов Hꞌ, обеспечивающих выполнение требований функционирования интегрированной сети связи, и необходимое количество и типы интерфейсов при заданном протоколе из Hꞌ, для выполнения требования по вероятности сопряжения любого мобильного узла с любым узлом стационарных сетей.

В блоке 5 выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи.

Заявленный способ реализован в виде блок-схемы моделирования, представленной на фиг. 2.

В блоке 6 задают площадь S реального географического фрагмента территории, на котором планируется размещение корпоративной системы управления.

Географические координаты, описывающие площадь реального географического фрагмента территории могут быть заданы путем ввода указанных данных в память ЭВМ (либо на другие носители информации) при помощи известных устройств ввода, либо при помощи известного программного обеспечения (например, Программное обеспечение. SAS.Планета. Режим доступа: http://www.sasgis.org/sasplaneta/).

В блоке 7 исключают локальные фрагменты территории S_нi, на которых невозможно развертывание мобильных узлов связи (фиг. 3), где i = 1, 2,…I. Данное действие может быть также выполнено, например, путем ввода указанных данных в память ЭВМ (либо на другие носители информации) при помощи известных устройств ввода, либо при помощи известного программного обеспечения (например, Программное обеспечение. SAS.Планета. Режим доступа: http://www.sasgis.org/sasplaneta/).

В блоке 8 задают:

время T моделирования сети связи, определяемое временем функционирования корпоративной системы управления (фиг. 4);

период ∆t проверки параметров корпоративной системы управления и сетей связи, определяемый минимальным временем стационарного состояния корпоративной системы управления (фиг. 4);

максимальную длину линии привязки R_{max m} (фиг. 5) каждого мобильного узла связи, в соответствии с типовым комплектом средств привязки к стационарным узлам связи (зависит от рода связи, технических характеристик и состояния средств связи, физико-географических условий);

требуемую вероятность P_тр сопряжения любого мобильного узла связи с любыми стационарным сетями;

требуемую вероятность P^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам;

требуемую вероятность P^и_тр сопряжения узлов связи по интерфейсам, при заданном протоколе. При этом должно выполняться условие:

.

Заданные величины записывают в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) электронно-вычислительной машины (ЭВМ).

В блоке 9 задают количество органов и структуру корпоративной системы управления, включающую мобильные пункты управления и определяющую порядок взаимодействия, и информационные направления между органами управления. Заданные величины записывают в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 10 задают требования корпоративной системы управления к услугам связи. Перечень услуг связи задают для каждого должностного лица в зависимости от его функциональных обязанностей и назначения органа системы управления в заданный период времени. Совокупность услуг связи каждого должностного лица органа управления определяет необходимые информационные направления органа управления с другими элементами корпоративной системы управления и нагрузку на эти информационные направления в заданный период времени. Заданные величины записывают в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 11 генерируют начальную топологию и структуру сети связи, состоящей из разнородных N стационарных сетей связи и сопряженными с ними M мобильными узлами, при этом для каждой разнородной сети связи осуществляется генерация координат размещения ее элементов (фиг. 5). При этом топологию и структуру стационарных сетей связи принимают в соответствии с текущей телекоммуникационной оснащенностью заданного реального географического фрагмента территории либо моделируют при помощи известных способов моделирования фрагментов сетей связи, инвариантных реальных фрагментам сетей связи, при помощи способов, описанных в (Патент 2546318 Российская Федерация, МПК G06F 17/10 (2006.01), G06F 17/50 (2006.01), H04W 16/22 (2009.01). Способ моделирования сетей связи. / Алисевич Е.А., Синев С.Г., Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Чукариков А.Г., Шаронов А.Н.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет». – 2014103873; заявл. 04.02.2014; опубл. 10.04.2015. бюл. № 10 – 21 с.; Беликова И.С., Закалкин П.В., Стародубцев Ю.И., Сухорукова Е.В. Моделирование сетей связи с учетом топологических и структурных неоднородностей // Информационные системы и технологии. 2017. № 2 (100). С. 93-101). Мобильную составляющую сети связи генерируют в соответствии с исходной структурой и составом корпоративной системы управления (Проектирование и моделирование сетей связи. Лабораторный практикум / В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков. СПб.: Лань, 2019 –240 с.; Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации / Е.В. Иванов. СПБ: ВАС, 1992 – 206 с.; Программное обеспечение. Bentley Fiber. Режим доступа: www.bentley.com/ru/products/product-line/utilities-and-communications-networks-software/bentley-fiber). Данное действие может быть выполнено путем выполнения операций по разработанным и указанным в перечисленных источниках алгоритмам при помощи ЭВМ.

В блоке 12 для каждого узла связи генерируют набор протоколов и интерфейсов, выполняющий требования корпоративной системы управления исходной структуры и состава. (Проектирование и моделирование сетей связи. Лабораторный практикум / В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков. СПб: Лань, 2019 –240 с.).

В блоке 13 формируют базу данных (БД) номенклатур H протоколов, обеспечивающих функционирование сети связи на каждом узле, и D_h интерфейсов при заданном h-ом протоколе на всех узлах связи. Базу данных формируют путем определения структур ее таблиц, создания схемы данных, определяющей связь между таблицами, и записи соответствующих данных в соответствующих строках и столбцах таблиц баз данных. При этом могут быть использованы следующие способы ввода данных в БД: ручной ввод данных с клавиатуры; сохранение данных, сформированных при помощи иного специализированного программного обеспечения; импорт базы данных из других программных источников (Учебные материалы ОКСО 210000. Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов ВУЗ. Электронный ресурс. https://siblec.ru/informatika-i-vychislitelnaya-tekhnika/informatika-i-vychislitelnaya-tekhnika/11-rabota-s-bazami-dannykh#11.2.2 . Дата обращения 07.11.2019).

В блоке 14 формируют матрицу информационных направлений между органами управления корпоративной системы, исходя из заданных количества органов и структуры корпоративной системы управления. Матрица информационных направлений является квадратной матрицей размером n×n, где n - количество органов управления. Если информационное направление между органами управления существует, то в ячейки памяти, хранящие значения матрицы информационных направлений записывают «1», в противном случае, в ячейки памяти записывают «0». Пример матрицы информационных направлений представлен в (Патент 2481629 Российская Федерация, МПК G06F 17/50. Cпособ моделирования разнородных сетей связи/ Алисевич Е.А., Гусев А.П., Евграфов А.А., Панкова Н.В., Семенов С.С., Стародубцев Г.Ю., Стародубцев Ю.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт» – 2012100119; заявл. 10.01.2010; опубл 10.05.2012.) в Сформированную матрицу записывают в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 15 формируют варианты маршрутов между узлами сети связи в необходимых информационных направлениях.

Формирование маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам (Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Патент 2690213 Российская Федерация, G06N 5/00 (2018.08); H04W 16/22 (2018.08). Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования/Вершенник А.А., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И., заявитель Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. – 2018118104; заявл. 16.05.2018; опубл. 31.05.2019. бюл. № 16 – 17 с.), например:

Алгоритм Дейкстры (находит кратчайший путь от одной из вершин графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер должен быть положительным);

Алгоритм Беллмана – Форда (находит кратчайшие пути от одной вершины графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер может быть отрицательным);

Алгоритм поиска A* (находит маршрут с наименьшей стоимостью от одной вершины (начальной) к другой (целевой, конечной), используя алгоритм поиска по первому наилучшему совпадению на графе);

Алгоритм Флойда – Уоршелла (находит кратчайшие пути между всеми вершинами взвешенного ориентированного графа).

Алгоритм Джонсона (находит кратчайшие пути между всеми парами вершин взвешенного ориентированного графа).

Алгоритм Ли (волновой алгоритм, находит путь между вершинами планарного графа, содержащий минимальное количество промежуточных вершин (ребер).

Алгоритм Килдала.

В блоке 16 вычисляют необходимое число Z модельных экспериментов достаточное для заданной точности и достоверности моделирования, так как проведение одного модельного эксперимента в течение времени T с шагом модельного времени ∆t может не хватить для набора необходимых статистических данных, позволяющих обеспечить заданную точность и достоверность моделирования (фиг. 4). (Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962 – 564 с.).

Проводят Z модельных экспериментов, для чего:

В блоке 17 принимают . Записывают значение в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 18 моделируют функционирование сети связи.

В блоке 19 принимают . Записывают значение в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 20 определяют изменение параметров корпоративной системы управления путем сравнения ее текущего состава и структуры с составом и структурой предыдущего модельного шага, при этом определяют переместившиеся органы управления, координаты их нового размещения, изменения порядка взаимодействия всех органов корпоративной системы управления (фиг. 6, 7) и требований органов управления к услугам связи.

В соответствии с изменившимися на данный период времени составом и структурой корпоративной системы управления в блоке 21 определяют изменения информационных направлений между органами управления, в том числе изменения нагрузки на эти информационные направления.

В блоке 22 перемещают мобильные узлы связи в соответствии с изменившейся структурой корпоративной системы управления так, чтобы в их зоне R_{max m} находились стационарные узлы связи любой сети (фиг. 6, 7).

В блоке 23 изменяют топологию и структуру сети связи при перемещении как минимум одного мобильного узла связи (Проектирование и моделирование сетей связи. Лабораторный практикум / В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков. СПб: Лань, 2019 –240 с.; Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации / Е.В. Иванов. СПБ: ВАС, 1992 – 206 с.; Программное обеспечение. Bentley Fiber. Режим доступа: https://www.bentley.com/ru/products/product-line/utilities-and-communications-networks-software/bentley-fiber).

В блоке 24 запоминают координаты размещения перемещаемых узлов связи путем записи в ПЗУ ЭВМ.

В блоке 25 формируют перечень территориально взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи. В перечень заносятся все пары по каждому из мобильных узлов связи. Для различных мобильных узлов связи могут формироваться пары с одним стационарным узлом. Если в зоне доступности мобильного узла есть другой мобильный узел с привязкой к стационарной сети связи, то с ним также формируется пара.

Проверяют возможность сопряжения каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи по протоколам и интерфейсам, для этого проводят действия 26 – 31 блоков.

В блоке 26 извлекают из базы данных номенклатур протоколов и интерфейсов перечень протоколов и интерфейсов каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи.

В блоке 27 в извлеченном фрагменте базы данных номенклатур протоколов и интерфейсов определяют и сопоставляют на предмет возможности сопряжения доступные в текущий период ∆t протоколы и интерфейсы всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи.

В блоке 28 определяют и запоминают количество успешных и неуспешных сопряжений пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи.

В блоке 29 определяют и запоминают количество успешных сопряжений по каждому типу протоколов, полученных в результате проверки всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи на предмет возможности их сопряжения. Сопряжение узлов связи, как правило, производится на физическом и канальном уровне стека протоколов модели взаимодействия открытых систем. К таким протоколам относятся – FDDI, Token ring, Ethernet, ATM и др. (Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2016. – 992 с.: ил.).

В блоке 30 определяют и запоминают количество успешных сопряжений по каждому типу интерфейсов при заданном типе протокола, полученных в результате проверки всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи на предмет возможности их сопряжения. Например: к физическим интерфейсам протокола FDDI относятся – FC, SC, ST, LC, MU и др. интерфейсы стационарного исполнения, а также нестандартные интерфейсы защищенного полевого исполнения (http://optic-com.ru/produktsiya/mobilnyj-opticheskij-kabel-svyazi-moks, Патент 2383041 Российская Федерация, G02B 6/38 (2006.01). Волоконно-оптический соединитель / Балакин С.И., Иванов С.А., Лапшин Б.А., Левицкий В.И., Матвейкин Г.В., Политыкин Р.В., Чахкиев М.А.Ю. заявитель Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного – 2008130218; заявл. 21.07.2008; опубл. 27.02.2010. бюл. № 6 – 11 с.).

В блоке 31 переходят к следующему шагу моделирования через время ∆t:

.

В блоке 32 проверяют, истекло ли модельное время T. Если t > T, то переходят к следующему модельному эксперименту; если t ≤ T, то переходят блоку 16.

В блоке 33 переходят к следующему модельному эксперименту .

В блоке 34 проверяют все ли Z модельные эксперименты проведены. Если z > Z, то переходят к блоку 31. если z < Z, то проводят следующий модельный эксперимент – переходят блоку 14.

В блоке 35 после проведения Z модельных экспериментов рассчитывают вероятность P сопряжения любого мобильного узла связи с любой стационарной сетью

,

где X_у – количество успешных сопряжений пар территориально взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, X_н – количество неуспешных сопряжений. Значения X_у и X_н получены в результате проведения Z модельных экспериментов.

В блоке 36 сравнивают вероятность P с требуемой P_тр

При P ≥ P_тр переходят к блоку 37. При P < P_тр переходят к блоку 33.

В блоке 37, по результатам полученных статистических данных в Z экспериментах, строят вариационный ряд совпадающих элементов номенклатуры протоколов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей (Вариационные ряды и их характеристики / И.Г. Венецкий. М.: Статистика, 1970 – 160 с.).

В блоке 38 в соответствии с распределением элементов номенклатуры протоколов в вариационном ряду определяют минимальный перечень Hꞌ протоколов, обеспечивающих требуемую вероятность P^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам (Вариационные ряды и их характеристики / И.Г. Венецкий. М.: Статистика, 1970 – 160 с.; Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962 – 564 с.).

В блоке 39 строят вариационные ряды совпадающих элементов номенклатуры интерфейсов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей. При этом для каждого протокола из определенного выше минимального перечня Hꞌ, строят свой вариационный ряд совпадающих элементов номенклатуры интерфейсов.

В блоке 40 в соответствии с распределением элементов номенклатуры интерфейсов в вариационных рядах определяют необходимый перечень минимального количества и типов дополнительных интерфейсов. Этот перечень формируют для каждого протокола из Hꞌ. Вероятность сопряжения узлов связи по интерфейсам P^и при заданном протоколе должна быть не менее требуемой P^и_тр.

В блоке 41 выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность P_тр интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи.

Таким образом, за счет определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого сопрягаемого узла, обеспечивается доступность ресурсов стационарных сетей связи для сопрягаемых с ними мобильных узлов.

Способ моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения, заключающийся в том, что задают площадь S реального географического фрагмента территории, на котором планируется размещение корпоративной системы управления, исключают локальные фрагменты территории S_нi, на которых невозможно развертывание мобильных узлов связи, где i=1,2, …I, задают количество органов и структуру корпоративной системы управления, требования к услугам связи, генерируют начальную топологию и структуру сети связи, состоящей из разнородных N стационарных сетей связи и сопряженными с ними М мобильными узлами, при этом для каждой разнородной сети связи осуществляется генерация координат размещения ее элементов, формируют матрицу информационных направлений между органами управления корпоративной системы, формируют варианты маршрутов между узлами сети связи в необходимых информационных направлениях, отличающийся тем, что для каждого узла связи генерируют набор протоколов и интерфейсов, формируют базу данных номенклатур Н протоколов, обеспечивающих функционирование сети связи на каждом узле, и D_h интерфейсов при заданном h-ом протоколе на всех узлах связи, дополнительно задают время Т моделирования сети связи, период Δt проверки параметров корпоративной системы управления и сетей связи, максимальную длину линии привязки R_{max m} каждого мобильного узла связи, требуемую вероятность P_тр сопряжения любого мобильного узла связи с любыми стационарным сетями, требуемую вероятность P^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам, требуемую вероятность P^и_тр сопряжения узлов связи по интерфейсам, при заданном протоколе, вычисляют необходимое число Z модельных экспериментов, достаточное для заданной точности и достоверности моделирования, проводят Z модельных экспериментов, заключающихся в том, что на каждом шаге моделирования моделируют функционирование сети связи, определяют изменение параметров корпоративной системы управления, информационных направлений и требований к услугам связи, перемещают мобильные узлы связи в соответствии с изменившейся структурой корпоративной системы управления так, чтобы в их зоне R_{max m} находились стационарные узлы связи любой сети, изменяют топологию и структуру сети связи при перемещении как минимум одного мобильного узла связи, запоминают координаты размещения перемещаемых узлов связи, формируют перечень территориально взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, проверяют возможность сопряжения каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи по протоколам и интерфейсам, для чего извлекают из базы данных номенклатур протоколов и интерфейсов перечень протоколов и интерфейсов каждой пары взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, сопоставляют доступные в текущий период Δt протоколы и интерфейсы всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, определяют и запоминают количество успешных и неуспешных сопряжений пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи, количество успешных сопряжений по каждому типу протоколов и количество успешных сопряжений по каждому типу интерфейсов при заданном типе протокола, полученных в результате проверки всех пар взаимнодоступных мобильных и стационарных узлов связи на предмет возможности их сопряжения; после проведения Z модельных экспериментов рассчитывают вероятность Р сопряжения любого мобильного узла связи с любой стационарной сетью и сравнивают ее с требуемой, при выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи, при строят вариационный ряд совпадающих элементов номенклатуры протоколов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей, в соответствии с распределением элементов номенклатуры протоколов в вариационном ряду определяют минимальный перечень Н' протоколов, обеспечивающих требуемую вероятность Р^п_тр сопряжения узлов связи по протоколам, строят вариационные ряды совпадающих элементов номенклатуры интерфейсов при сопряжении перемещаемых мобильных узлов связи с узлами связи стационарных сетей при заданном протоколе из Н', в соответствии с распределением элементов номенклатуры интерфейсов в вариационных рядах определяют необходимый перечень минимального количества и типов дополнительных интерфейсов, обеспечивающих требуемую вероятность Р^и_тр сопряжения узлов связи по интерфейсам, при заданном протоколе из Н', выводят по всем узлам связи номенклатуру интерфейсов и сетевых протоколов, обеспечивающих заданную вероятность интеграции мобильных узлов связи с любой стационарной сетью связи.