Спосіб надання телекомунікаційних послуг з гарантованою якістю в багаторівневій мережі на волоконно-оптичних лініях зв`язку

1. Спосіб надання телекомунікаційних послуг з гарантованою якістю в багаторівневій мережі на волоконно-оптичних лініях зв'язку, за яким з прокладеного магістрального кабелю, виконаного багатожильним з оптичних волокон, формують кільця кількох рівнів ієрархії з різними швидкостями передавання інформації, що охоплюють певні географічні області і які з'єднуються між собою за допомогою вузлів переходів відповідного рівня, до кілець найнижчого рівня під'єднують блоки абонентського устаткування, приймають на вузлах переходів елементи трафіку, такі як спроби виклику, з кожною з яких пов'язані ознаки конкретного виклику, на основі цих ознак здійснюють маршрутизацію, а саме вибирають відповідну альтернативу серед декількох можливих альтернатив керування трафіком, який відрізняється тим, що в мережі зв'язку формують осьові та рокадні лінії зв'язку різних рівнів ієрархії, якими зв'язують вузли переходів такого ж рівня ієрархії в кільцях відповідної географічної області, для об'єднання кілець осьовими та рокадними лініями зв'язку використовують вузли переходів відповідного рівня, число входів яких є щонайменше на два більшим, ніж необхідно для передавання інформації в кільці відповідного рівня ієрархії, маршрутизацію при передаванні інформації проводять з використанням ресурсів всіх вузлів переходів, зв'язаних між собою осьовими та рокадними лініями, маршрутизацію на основі ознаки конкретного виклику розпочинають з перевірки ресурсів вузлів переходів найвищого рівня 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до засобів телекомунікаційних мереж зв'язку, зокрема волоконнооптичних ліній зв'язку. Діючі в країні мережі зв'язку, які в основному виконані за допомогою традиційних кабельних каналів, вже не задовольняють зростаючі потреби споживачів інформації. Очевидною є необхідність реконструкції діючих мереж зв'язку, особливо такої їх складової частини, як транспортна система передачі даних, яка в значній мірі визначає якість передачі та прийому інформаційних об'ємів. Параметрами якості транспортної системи являються, наприклад, пропускна здатність каналів зв'язку, швидкість передачі інформаційних потоків, втрати інформації, наявність резервних каналів зв'язку, надійність окремих її дільниць тощо. Застосування оцифровування сигналів в мережі зв'язку, поява нових систем та матеріалів, в тому числі і волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ), розширення географії мережі зв'язку дозволяє зробити якісний стрибок у наданні телекомунікаційних послуг. З одного боку, враховуючи специфіку надання телекомунікаційних послуг, модернізація мереж зв'язку не має викликати перерви в обслуговуванні абонентів мережі і тому повинна проходити поступово, а з іншого, введення нових технологій, що безперервно з'являються на ринку послуг, впровадження ВОЛЗ тощо забезпечується дуже значними капіталовкладеннями, які інвестор намагається якнайшвидше повернути. Звідси випливає актуальність методів такої побудови транспортної системи передачі даних мережі зв'язку, в тому числі на основі ВОЛЗ, які б мінімізували капітальні вкладення, але забезпечували якісне функціонування мережі зв'язку на протязі значного інтервалу часу. Подібні завдання інтенсивно вирішувались під час впровадження територіальних комп'ютерних мереж, в яких наявні потоки даних, що транспортуються з різною швидкістю. Відомий спосіб побудови мереж зв'язку, реалізований в ієрархічній мережі зв'язку [див. патент RU №2118069, МПК7 H04Q11/06, G06F5/00], за яким ієрархічна мережа зв'язку містить локальні мережі різних рівнів з підключеними до них абонентськими блоками і вузли переходу, що містять приймальний мережний інтерфейс, вхід якого з'єднаний з відповідною локальною мережею, підключеної до виходу передавального мережного інтерфейсу, вузли переходу виконані багато портовими, при цьому порти вузлів переходу різних рівнів з'єднані між собою, вихід прийомного мережного інтерфейсу через перший вузол формування чарунок з'єднаний із входом передавального мережного інтерфейсу, причому між першим і адресним входами першого, а також інших вузлів формування чарунок включені відповідно перший та другий блоки формування та перетворення адреси чарунок, а кожен порт містить послідовно з'єднані приймальний мережний інтерфейс, третій вузол формування чарунок і другий вузол доступу, 15399 4 вихід якого з'єднаний із внутрішньою шиною, що, в свою чергу, з'єднана з послідовно з'єднаними другим вузлом фільтрації, четвертим вузлом формування чарунок і передавальним міжмережним інтерфейсом, вихід якого об'єднаний із входом приймального міжмережного інтерфейсу, при цьому між першим і адресним входами третього, а також четвертого вузлів формування чарунок включені відповідно третій і четвертий блоки формування і перетворення адреси чарунок, при цьому в кожен вузол переходу введений блок обробки, з'єднаний із усіма блоками, вузлами й інтерфейсами вузла переходу, крім того блок формування і перетворення адреси чарунок містить послідовно з'єднані визначник адреси кадру, регістр адреси кадру і блок формування адреси чарунок, другий вхід якого з'єднаний з виходом блока, що задає адресу. Наведений спосіб міг би бути застосований для побудови багатоконтурної багаторівневої мережі на ВОЛЗ, оскільки він достатньо просто реалізується як на апаратному, так і на програмному рівнях, та використовує розподіл мережі на рівні, що відрізняються швидкостями передачі даних, відповідними стандартам SDH: STM-1 (155Мбіт/с), STM-4 (622Мбіт/с) та STM-16 (2,5Гбіт/с). Недоліком наведеного способу є вузька область застосування, яка обумовлена його пристосованістю в більшій мірі до передачі даних, тому дозволяє не дотримуватись режиму реального (квазіреального) часу, що не допустимо у випадку транспортування телефонного трафіку, крім того, не гарантуються якісні параметри надання телекомунікаційних послуг (максимальна затримка, кількість помилок, надійність функціонування тощо). Найбільш близьким по суті до пропонованого способу є спосіб маршрутизації трафіку у вузлі мережі зв'язку та базова мережа для його реалізації [див. патент RU №2146427, МПК7 H04Q3/66], за яким на вузлі зв'язку приймають елементи трафіку, такі, як спроби виклику, на основі яких здійснюють маршрутизацію, вибираючи відповідну альтернативу серед декількох можливих альтернатив керування трафіком, причому кожній альтернативі для вибору відповідає набір ознак, ознаки порівнюються з відповідними їй ознаками виклику під час перевірки зазначеної альтернативи для згаданого елемента трафіку, для здійснення вибору за допомогою набору ознак визначають набір стратегій вибору і порядок, у якому вони використовуються, при цьому за допомогою стратегії вибору визначають щонайменше доступні альтернативи і порядок, у якому згадані альтернативи вибирають для перевірки, причому придатність альтернатив перевіряють у порядку, визначеному стратегією вибору, при цьому використовують дані керування, розміщені щонайменше в трьох керуючих полях, за допомогою даних керування, пов'язаних з ознакою і розміщених в першому керуючому полі, визначають порядок здійснення процедури вибору при отриманні конкретного результату порівняння вказаної ознаки, за допомогою даних керування, 5 15399 6 пов'язаних з ознакою і розміщених в другому кеу випадку перевантаження використовують ресурруючому полі, перетворюють позитивний резульси інших вузлів переходів найвищого рівня, зв'язатат порівняння в бажану форму, за допомогою них осьовими та рокадними лініями найвищого даних керування, розміщених в третьому керуюрівня з вузлами переходів найвищого рівня оптичому полі, визначають альтернативу при негативмального маршруту, після вибору для маршрутиному результаті порівняння. зації вузлів переходів найвищого рівня проводять Наведений спосіб дозволяє застосувати багаперерахунок маршруту і перевіряють ресурси кіто альтернативну маршрутизацію в багаторівневій лець з вибраними вузлами переходів найвищого мережі зв'язку, що дозволяє забезпечити функціорівня на наявність перевантаження, у випадку пенування мережі зв'язку в часи пікового навантаревантаження вибраних каналів кільця найвищого ження за допомогою обхідних маршрутів (передарівня ієрархії, проводять перерахунок маршруту ча інформації в кільцевих структурах проводиться для інших каналів кільця та повторюють перевірку в обох напрямках), крім того, можливий вибір маресурсів вибраних кілець найвищого рівня, у випаршрутів в залежності від необхідної абоненту посдку негативного результату повертаються до вилуги. бору інших вузлів переходів найвищого рівня, зв'яДо недоліків такого способу побудови мережі заних осьовими та рокадними лініями найвищого зв'язку також можна віднести не гарантовані якісні рівня, у випадку позитивного результату перевірки параметри надання телекомунікаційних послуг ресурсів каналів вибраних кілець найвищого рівня (максимальна затримка, кількість помилок, надійна перевантаження аналогічним чином проводять ність функціонування тощо). Крім того, в умовах маршрутизацію на нижчих рівнях ієрархії мережі стрімкого зростання об'єму трафіку збільшується зв'язку, використовуючи при необхідності осьові та ймовірність двох і більше відмов у будь-якому кірокадні лінії відповідних рівнів ієрархії, крім того, льці ієрархії, що може розділити мережу зв'язку на маршрутизацію при наявності в спробі виклику дві і більше не сполучених частин (розрив маршознак, які вимагають гарантованої якості послуги, руту), а тому унеможливить своєчасне надання розпочинають з визначення параметрів послуги та телекомунікаційних послуг, навіть у випадку замопочаткової і кінцевої адрес абонентів, резервують ви абонентом послуги підвищеної якості. ресурси і оптимальний маршрут для виконання Метою корисної моделі є забезпечення наданпослуги відповідно визначеним параметрам та ня телекомунікаційних послуг з гарантованою якіспросувають транспортні потоки в багаторівневій тю незалежно від пікових навантажень в мережі мережі зв'язку зарезервованим маршрутом, після зв'язку, нарощування та зміна конфігурації мережі завершення надання послуги звільняють зарезерзв'язку в залежності від вимог часу та потреб сповований маршрут, при наданні послуг гарантоваживачів телекомунікаційних послуг. ної якості оптимальні маршрути для кожної пари Зазначена задача вирішується тим, що в споабонентів планують завчасно, їх конфігурацію собі надання телекомунікаційних послуг з гарантозберігають у найближчих до абонентів вузлах певаною якістю в багаторівневій мережі на волоконреходів найнижчого рівня і планують їх в залежноно-оптичних лініях зв'язку, за яким з прокладеного сті від виду надаваної послуги. магістрального кабелю, виконаного багатожильДо відмінних від прототипу ознак запропононим з оптичних волокон, формують кільця кількох ваного способу надання телекомунікаційних посрівнів ієрархії з різними швидкостями передавання луг з гарантованою якістю в багаторівневій мережі інформації, що охоплюють певні географічні облана волоконно-оптичних лініях зв'язку відносяться: сті і які з'єднуються між собою за допомогою вузлів - формування осьових та рокадних ліній зв'язпереходів відповідного рівня, до кілець найнижчоку різних рівнів ієрархії, якими зв'язують вузли пего рівня під'єднують блоки абонентського устаткуреходів такого ж рівня ієрархії в кільцях відповідної вання, приймають на вузлах переходів елементи географічної області; трафіку, такі, як спроби виклику, з кожною з яких - об'єднання кілець осьовими та рокадними ліпов'язані ознаки конкретного виклику, на основі ніями зв'язку за допомогою вузлів переходів відпоцих ознак здійснюють маршрутизацію, а саме, вивідного рівня, число входів яких є щонайменше на бирають відповідну альтернативу серед декількох два більшим, ніж необхідно для передавання інможливих альтернатив керування трафіком, згідно формації в кільці відповідного рівня ієрархії; з корисною моделлю в мережі зв'язку формують - проведення маршрутизації при передаванні осьові та рокадні лінії зв'язку різних рівнів ієрархії, інформації з використанням ресурсів всіх вузлів якими зв'язують вузли переходів такого ж рівня переходів, зв'язаних між собою осьовими та рокаієрархії в кільцях відповідної географічної області, дними лініями відповідних рівнів; для об'єднання кілець осьовими та рокадними - першочергова перевірка ресурсів вузлів пелініями зв'язку використовують вузли переходів реходів найвищого рівня оптимального маршруту відповідного рівня, число входів яких є щонаймена наявність перевантаження, у випадку переваннше на два більшим, ніж необхідно для передатаження використання ресурсів інших вузлів перевання інформації в кільці відповідного рівня ієрарходів найвищого рівня, зв'язаних осьовими та рохії, маршрутизацію при передаванні інформації кадними лініями найвищого рівня з вузлами проводять з використанням ресурсів всіх вузлів переходів найвищого рівня оптимального маршрупереходів, зв'язаних між собою осьовими та рокату, дними лініями, маршрутизацію на основі ознаки - проведення перерахунку маршруту і перевірконкретного виклику розпочинають з перевірки ка ресурсів кілець з вибраними вузлами переходів ресурсів вузлів переходів найвищого рівня оптинайвищого рівня на наявність перевантаження мального маршруту на наявність перевантаження, після вибору вузлів переходів найвищого рівня; 7 15399 8 - проведення перерахунку маршруту для інших Для підкреслення неоднакової пропускної здаканалів кільця та повторення перевірки ресурсів тності кілець різного рівня ієрархії вони зображені, вибраних кілець найвищого рівня у випадку перепо-перше, різних розмірів та товщини, а, по-друге, вантаження вибраних каналів кільця найвищого умовно на різних висотах, які пропорційні швидкорівня ієрархії; стям передавання інформації, тобто вона найвища - повернення до вибору інших вузлів переходів в кільці першого рівня ієрархії, наприклад, на рівні найвищого рівня, зв'язаних осьовими та рокадниSTM-16 (2,5Гбіт/с), а в кільці третього рівня ієрархії ми лініями найвищого рівня, у випадку негативного є найнижчою, наприклад, STM-1 (155,2Мбіт/с). результату; Мережа зв'язку, представлена на Фіг., функці- проведення маршрутизації на нижчих рівнях онує таким чином, що блоки даних (включаючи і ієрархії мережі зв'язку з використанням, при необголосовий трафік) взаємозв'язаними маршрутами хідності, осьових та рокадних ліній відповідних від одних блоків абонентського устаткування 7 рівнів ієрархії у випадку позитивного результату (джерел даних) через кільця різного рівня ієрархії, перевірки ресурсів каналів вибраних кілець найв яких дані транспортуються з різною швидкістю (в вищого рівня на перевантаження, кільцях третього рівня ієрархії - з найнижчою, в - початок маршрутизації при необхідності закільцях першого рівня ієрархії - з найвищою) досбезпечення гарантованої якості послуги з визнатавляються до інших блоків абонентського устатчення (з наступним резервуванням ресурсів) опкування 7 (споживачів даних). Кільця різного рівня тимального маршруту для виконання послуги ієрархії 1, 3 та 5, сформовані з магістральних кавідповідно до цих параметрів, просування трансбелів, які виконані з оптичних волокон і є багатопортних потоків в багаторівневій мережі зв'язку жильними. Число оптичних волокон в кабелях визарезервованим маршрутом, після завершення значає, по-перше, число каналів транспортування надання послуги звільнення зарезервованого ма(пропускну здатність кілець), по-друге, дозволяє ршруту; резервувати канали зв'язку, по-третє, (при наявно- при наданні послуг гарантованої якості завсті вільних оптичних волокон) дає можливість розчасне планування оптимальних маршрутів для галужувати та видозмінювати мережу зв'язку в кожної пари абонентів та зберігання конфігурацій залежності від потреб споживачів телекомунікацих маршрутів у найближчих до абонентів вузлах ційних послуг. Це дозволяє гнучко змінювати пропереходів найнижчого рівня; пускну здатність дільниць мережі, розширювати - при наданні послуг гарантованої якості пларяд телекомунікаційних послуг, підвищувати нанування оптимальних маршрутів для кожної пари дійність доставляння блоків даних, враховуючи абонентів в залежності від виду надаваної послунаявність каналів резервування, забезпечувати ги. гарантовану якість телекомунікаційних послуг. На Фіг., що прикладається, подано умовне зоКільцеві структури з можливістю передавання браження багатоконтурної багаторівневої мережі інформації в двох напрямках, що реалізується на зв'язку для реалізації запропонованого способу практиці, дозволяють забезпечити транспортуваннадання телекомунікаційних послуг з гарантованя блоку даних навіть при розриві магістрального ною якістю в багаторівневій мережі на волоконнокабелю. Але для більшого числа відмов у кільці, оптичних лініях зв'язку, зображеної в аксонометрії, наприклад, двох у різних місцях кільця, цілісність де умовно елементи мережі зв'язку груповані за мережі зв'язку порушується - вона розпадається швидкістю передачі інформації у кільцях відповідна дві і більше не сполучених частин і для деякої ного рівня ієрархії. частини абонентів надання телекомунікаційних Для пояснення суті формування багатоконтурпослуг стає неможливим. ної багаторівневої мережі на фіг. умовно показаДля збільшення варіантів маршрутизації проний варіант мережі зв'язку, що складається з кіпонується введення осьових та рокадних ліній лець першого рівня ієрархії 1, вузлів переходів зв'язку різних рівнів ієрархії. Деякі з них наведені першого рівня 2, що зв'язують кільця першого рівна Фіг. Очевидно, що навіть при такому невеликоня ієрархії 1 (на Фіг. зображено всього одне таке му числі додаткових ліній зв'язку, надійність мерекільце) з кільцями другого рівня ієрархії 3, які, в жі в цілому значно підвищується, оскільки з'являсвою чергу, за допомогою вузлів переходів другого ються додаткові можливості зміни маршрутизації рівня 4 зв'язані з кільцями третього рівня ієрархії шляхом вибору альтернатив. Очевидно, що через 5. До кілець третього рівня ієрархії 5 за допомогою вузли переходів різних рівнів 2, 4 та 6 можуть провузлів переходів третього рівня 6 підключені блоки ходити кілька (в загальному випадку k) осьових та абонентського устаткування 7. Багатоконтурна рокадних ліній відповідних рівнів, тому для того, багаторівнева мережа зв'язку доповнена пропонощоб розширення мережі зв'язку відбувалося без ваними осьовими лініями та рокадними лініями введення нового устаткування, число входів відзв'язку різних рівнів, причому на фіг. для прикладу повідних вузлів переходів повинно бути на 2k біпоказано лише декілька з них: осьову лінію зв'язку льшим, маючи на увазі прямий та зворотний напершого рівня 8, осьову лінію зв'язку другого рівня прямки транспортування блоків даних. 9, рокадну лінію зв'язку другого рівня 10, рокадну Зважаючи на збільшення варіантів маршрутилінію зв'язку третього рівня 11. Очевидно, що терзації і враховуючи необхідність мінімізації часових міни «осьові» та «рокадні» є умовними, особливо в затрат на вибір необхідного маршруту при наданні густонаселених місцях, але в більшості випадків телекомунікаційної послуги, зростає важливість до осьових відносять лінії зв'язку в напрямку перевибору алгоритму визначення маршруту, оскільки важно «північ-південь», а до рокадних - в напрямку якість транспортування залежить від якнайшвид«захід-схід». шого пошуку можливого маршруту. А тому марш 9 15399 10 рутизацію при передаванні інформації необхідно надання послуги зарезервований маршрут підлярозпочинати з перевірки ресурсів вузлів переходів гає звільненню. найвищого рівня оптимального маршруту (для Для поточної конфігурації багаторівневої мекожного оптимального маршруту найвищий рівень режі зв'язку для кожної пари чи групи абонентів є свій, оскільки при обміні даними між абонентами між якими здійснюється обмін інформаційними одного й того ж кільця третього рівня 5 найвищим блоками оптимальні маршрути можуть бути визнає 3-ій рівень), оскільки ймовірність їх перевантачені заздалегідь і зберігатися в запам'ятовуючих ження є найвищою. Якщо вузли переходів найвипристроях вузлів переходів найнижчого рівня, що щого рівня перевантажені, є можливість викорисобслуговують зазначених абонентів. Після фіксації тати ресурси інших вузлів переходів такого ж у вузлі переходів найнижчого рівня, що обслуговує рівня, зв'язаних осьовими та рокадними лініями абонента-замовника послуги, ознаки послуги та зв'язку такого ж рівня з вузлами переходів оптипочаткової і кінцевої адрес абонентів конфігурація мального маршруту. оптимального маршруту може бути автоматично Після вибору для маршрутизації вузлів перезчитана із запам'ятовуючого пристрою, що мініміходів найвищого рівня проводять перерахунок зує часові затрати. Очевидним є те, що оптимальні маршруту і перевіряють ресурси кілець найвищого маршрути для однієї і тієї ж пари абонентів в зарівня ієрархії з вибраними вузлами переходів найлежності від виду надаваної послуги можуть відрівищого рівня на наявність перевантаження, у визнятися між собою, оскільки оптимізація проводипадку перевантаження вибраних каналів кільця тися за різними критеріями, в тому числі і за цінонайвищого рівня ієрархії проводять перерахунок вими (надшвидкісна послуга, економ-послуга томаршруту для інших каналів цього кільця та пощо). Тому оптимальні маршрути для кожної пари вторюють перевірку ресурсів вибраних кілець найчи групи абонентів, між якими здійснюється обмін вищого рівня ієрархії, у випадку негативного реінформаційними блоками, для поточної конфігуразультату повертаються до вибору інших вузлів ції мережі зв'язку визначаються заздалегідь в запереходів найвищого рівня, зв'язаних осьовими та лежності від виду надаваної послуги і в запам'яторокадними лініями зв'язку відповідного рівня, у вуючих пристроях вузлів переходів найнижчого випадку позитивного результату перевірки ресуррівня, що обслуговують зазначених абонентів, сів каналів вибраних кілець найвищого рівня ієразберігаються відповідні набори оптимальних маррхії на перевантаження аналогічним чином провошрутів. дять маршрутизацію на нижчих рівнях ієрархії Всі елементи багатоконтурної багаторівневої мережі зв'язку, використовуючи (при необхідності) мережі зв'язку, виконаної з використанням ВОЛЗ осьові і рокадні лінії зв'язку відповідних рівнів. можуть бути реалізовані на основі термінальних Для кожної пари чи групи абонентів, між якими мультиплексорів, маршрутизаторів, концентратоздійснюється обмін інформаційними блоками, ісрів, ретрансляторів та іншого устаткування відонують маршрути, оптимальні з точки зору відповімих фірм Siemens, Alcatel, Watson Links, Ericsson, дних параметрів транспортування інформації. ЯкLucent, Nortel і їм подібних. що споживач замовляє послугу з гарантованою В результаті застосування пропонованого споякістю, про що свідчать відповідні ознаки в спробі собу надання телекомунікаційних послуг з гаранвиклику, то для надання такої послуги, визначивтованою якістю в багаторівневій мережі на волоши попередньо початкову і кінцеву адреси абоненконно-оптичних лініях зв'язку можливе створення тів, визначають оптимальний для такої послуги багатоконтурної багаторівневої мережі зв'язку з маршрут, резервують ресурси та канали зв'язку використанням уніфікованого устаткування, яка оптимального маршруту, після чого просувають може видозмінюватись та розширюватись, забезтранспортні потоки в багаторівневій мережі зв'язку печуючи зростаючі потреби суспільства в наданні зарезервованим маршрутом, забезпечуючи гарантелекомунікаційних послуг з гарантованою якістю товану якість замовленої послуги (швидкість траннезалежно від пікових навантажень в мережі зв'язспортування, цілісність та безобривність пакету ку. даних, відсутність збоїв тощо). Після завершення 11 Комп’ютерна верстка М. Мацело 15399 Підписне 12 Тираж 26 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