Спосіб управління пульсуючими потоками протокольних блоків даних

Спосіб управління пульсуючими потоками протокольних блоків даних на портах телекомутаційного пристрою, згідно з яким приймають протокольні блоки даних, оброблюють їх згідно з попередньо встановленими параметрами обробки та 3 що не потрапили до цієї пам’яті, підлягають стиранню. Подібний спосіб передавання потоків PDU, згідно якого здійснюють розділення трафіка на приоритетний та непріоритетний, і відповідно до цього передають PDU до місця призначення, описаний в заявці DE №2004111800 (МПК7: H04Q1/00, 2005.05.10). Окрім недоліку, вказаному у вищезазначеному патенті США, обидві технології об’єднує спільний недолік - низька продуктивність комутаційних пристроїв мережі передавання даних в умовах пульсуючого трафіку. Низька продуктивність є наслідком вимушеного недозавантаження комутаційного обладнання пакетним трафіком. Інакше у разі збільшення навантаження неприпустимо часто будуть виникати ситуації, коли потоки PDU переповнюють буферну пам’ять портів комутаційного обладнання, що призводить до незворотних втрат інформації її одержувачами. Управління потоками в умовах, коли інтенсивність трафіку зазнає періодичних змін, описане в патенті РФ №2272362 (МПК8: Н04L12/56, 2006.03.20). У порівнянні з вищеописаними аналогами, викладена в цьому патенті методика управління потоками є більш продуктивною, тому що дозволяє знизити кількість повторних передач пакетів даних, викликаних переповненням пам’яті, шляхом адаптації часових інтервалів передавання підтверджень факту отримання відповідних пакетів даних при одночасній мінімізації обмежень на передавання приоритетного трафіку. Методика надає можливості визначати поточні параметри навантажень, які надходять до центру комутації, інтенсивність обслуговування пакетів в центрі комутації, ступінь заповнення пам’яті та приймати рішення щодо допуску пакетів до пам’яті центру. Але, як і всі описані вище способи управління потоками, її важко віднести до ряду високоефективних, тому що їй також властиві недоліки, обумовлені властивостями механізму пріоритезації пакетів. За прототип корисної моделі прийнято спосіб управління пульсуючими потоками протокольних блоків даних на портах телекомутаційного пристрою, згідно якого приймають протокольні блоки даних, оброблюють їх згідно попередньо встановлених параметрів обробки та передають до місця призначення (В.Г.Олифер, Н.А.Олифер "Компьютерные сети." 3-е изд., Учебник для ВУЗов.: изд. Питер, 2003, с.708-710). Цей спосіб має назву "способу дірявої цеберки", він спирається на механізм застосування алгоритму відра маркерів, який дозволяє оцінювати та обмежувати середню швидкість і величину пульсації потоку пакетів. Він заснований на порівнюванні потоку пакетів з деяким еталонним потоком, що представлений маркерами, заповнюючими умовне відро маркерів. Характерною ознакою цього способу є те, що він допускає пульсацію трафіку у визначених межах і не здатен передавати дані на вихід зі швидкістю, що перевищує пропускну здатність вихідного інтерфейсу. За типових умов використання (що припускають можливість виникнення проміжків 42903 4 часу у процесі обробки пакетів, коли інтенсивності потоків перевищують інстальовані значення пропускних здатностей портів) цей спосіб, завдяки застосуванню механізмів пріоритезації та згладжування трафіку, забезпечує досягнення коефіцієнту корисного навантаження на обладнання в МПД лише до рівня, який не перевищує 0,55. Підсумовуючи викладений матеріал, можна констатувати, що описаний у прототипі спосіб, як і всі вищеописані методи підвищення завантаженості обладнання, що засновані на пріоритезації та формуванні пульсуючого трафіку, не забезпечують можливості динамічної переінсталяції параметрів портів комутаційного обладнання і, отже, не спроможні змінювати параметри настроювання портів цього обладнання синхронно з пульсаціями трафіку. Через це на практиці, щоб запобігти перенавантаженням за умов пульсацій трафіку, доводиться використовувати обладнання, що здатне витримувати лише короткотривалі пікові навантаження, а саме обладнання встановлювати в режим недозавантаженої експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу управління пульсуючими потоками протокольних блоків даних шляхом оптимізації умов розподілу пропускної спроможності комутаційного пристрою між його портами, зокрема, виділенням порту, на якому відбулись зміни інтенсивності потоку PDU в бік збільшення, більшої частки від загальної пропускної спроможності комутатора за рахунок частки порту, на якому спостерігається зменшення або незмінність інтенсивності трафіку, в результаті чого відбувається динамічне переналагодження смуг пропускання портів комутаційних пристроїв телекомунікаційного обладнання синхронно з поточними пульсаціями потоків протокольних блоків даних, що просуваються через ці порти, та мінімізується кількість проміжків часу, коли інтенсивності потоків PDU перевищують смуги пропускання портів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі управління пульсуючими потоками протокольних блоків даних на портах телекомутаційного пристрою, згідно якого приймають протокольні блоки даних, оброблюють їх згідно попередньо встановлених параметрів обробки та передають до місця призначення, згідно до корисної моделі, у періоди збільшення інтенсивності потоку протокольних блоків даних на, щонайменше, одному із портів виділяють цьому порту більшу частку від загальної пропускної спроможності телекомутаційного пристрою за рахунок відповідного зменшення пропускної спроможності, щонайменше, одного порту, на якому в цей період спостерігається зменшення або незмінність інтенсивності потоку протокольних блоків даних. Зазначений вище технічний результат, який досягається в процесі реалізації запропонованого способу, обумовлений ознаками, які відрізняють його від ознак подібних методів управління потоками PDU, описаних згідно відомого рівня техніки, зокрема, у джерелі інформації, прийнятому за прототип. 5 Стисло суть технічного рішення, яке заявляється, можна визначити як включення до підсистеми розподілу пропускної спроможності комутаційного пристрою певного адаптивного механізму регулювання, який у реальному часі забезпечує динамічні зміни пропускних спроможностей портів синхронно із поточними змінами інтенсивностей потоків PDU, що проходять через ці порти. Завдяки тому, що у період зміни інтенсивності потоку PDU будь-який порт має можливість "підживитись" часткою пропускної спроможності іншого порту (і при цьому підтримується обов'язкова умова не перевищення сумарною смугою пропускання портів загальної пропускної здатності обладнання), кількість часових проміжків, коли інтенсивності потоків PDU перевищують смуги пропускання портів, мінімізується настільки, що навіть в умовах великого навантаження кількість втрачених PDU будуть меншими за норму. Це означає, що завдяки проведенню технологічних операцій, передбачених запропонованим технічним рішенням, створюються реальні умови для продуктивного функціонування телекомунікаційного обладнання, за яких відпадає необхідність застосування механізму пріоритезації пульсуючого трафіку, який має місце у відомих способах, і про негативні наслідки якого було сказано вище. А це, в свою чергу, надає змогу використовувати обладнання, що здатне витримувати тривалі пікові навантаження, і суттєво збільшувати його завантаження. Описана стратегія "підживлення" портів надає вагомі переваги запропонованій технології - дані не тільки надійно передаються, а і зберігається порядок їх передачі, що є важливим фактором для одержувачів цих даних. Здійснення способу наглядно демонструє схема адаптивного керування смугами пропускання портів комутаційного пристрою, що наведена на кресленні. Параметри інтенсивності увідних потоків PDU на кожному з увідних портів, які на кресленні зображені стрілками, вимірюють за допомогою вимірювального блоку (В). Акти вимірювань здійснюють послідовно у реальному часі із наперед заданим інтервалом. Результати вимірювань надсилають до регулятору розподілу пропускної здатності комутаційного пристрою (Р) між його портами. Також на кожному кроці вимірювань на регулятор Р від комутаційного пристрою (КП) надсилають інформацію щодо поточних значень величин смуг пропускання кожного з портів, що були інстальовані на попередньому інтервалі вимірювань. За допомогою регулятора Р у реальному часі здійснюють ітеративну процедуру вирівнювання поточних значень коефіцієнтів завантаження портів комутатору таким чином, щоб сума цих коефіцієнтів зберігалась незмінною. Алгоритм вимірювання вибирають, виходячи із технічних умов застосування обладнання. У будь-якому випадку швидкодію системи регулювання узгоджують з параметрами пульсацій трафіку. 42903 6 На кожному етапі ітеративної процедури здійснюють перерахунок знайдених нових значень коефіцієнтів завантаження у нові значення ширини смуг пропускання портів комутаційного пристрою. Таким чином, на виході регулятора Р виробляється потік керуючих впливів, які ініціюють роботу механізму перерозподілу пропускної здатності КП між його портами. Приклад здійснення способу. Процес керування пульсуючими потоками PDU здійснюється відповідно до наданих вище пояснень на основі схеми, що наведена на кресленні. Припустимо, ставиться завдання підвищити коефіцієнт використання обладнання чотирьохпортового пакетного комутатора (КП), що розташований у вузлі пакетної IP-мережі, шляхом реалізації запропонованого способу управління потоками пакетів IP, що просуваються через порти цього комутатора. Вирішення цього завдання здійснюється наступним чином. До складу компонентів КП додається вимірювач В, що виконує функцію вимірювання швидкості потоку пакетів на кожному із чотирьох увідних портів комутатора. Діапазон припустимих значень вимірюваної величини - від 0 до 105 пакетів/с. Довжина кожного пакета - 1500 байт. Вимірювання здійснюються із періодичністю 100мс, тобто на виході В через кожні 100мс з'являється виміряне значення швидкості потоку для кожного із портів. Результати вимірювань подаються на вхід іншого нового елементу КП - регулятора розподілу пропускної здатності комутаційного пристрою (Р). Кожен раз, коли Р отримує від В чергове значення швидкості потоку, він здійснює обчислення першої та другої похідної від цієї швидкості. Звісно, що значення першої похідної визначає швидкість зміни інтенсивності потоку, а друга похідна - напрямок цієї зміни. Дані щодо цих двох параметрів потоку на кожному із портів, а також дані щодо поточних значень ширини смуг пропускання портів, що подаються на інший вхід регулятора, є достатніми, щоб регулятор Р мав можливість визначити величину та напрямок необхідних змін ширини смуг пропускання портів комутатора. Регулятор Р реалізує наступний процес управління. Якщо значення другої похідної щодо якогось порту виявиться більше, ніж нуль, то регулятор Р подає на виконавчий механізм КП команду на збільшення ширини смуги цього порту. Якщо значення другої похідної щодо якогось порту виявиться менше, ніж нуль, то регулятор Р на виконавчий механізм КП подає команду на зменшення ширини смуги цього порту. Якщо значення другої похідної щодо якогось порту виявиться рівним нулю, то на виконавчий механізм КП команда щодо зміни ширини смуги цього порту не подається. Величину ширини смуги кожного порту регулятор змінює пропорційно величині першої похідної. Із збільшенням (зменшенням) значень першої похідної щодо якогось порту ширину смуги пропускання цього порту відповідно збільшують (зменшують), але так, щоб сумарна смуга усіх портів КП дорівнювала пропускній здатності цього комутатора. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 42903 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601