[go: up one dir, main page]

RU2737702C1 - Method for dynamic routing of traffic in communication network - Google Patents

Method for dynamic routing of traffic in communication network Download PDF

Info

Publication number
RU2737702C1
RU2737702C1 RU2020109819A RU2020109819A RU2737702C1 RU 2737702 C1 RU2737702 C1 RU 2737702C1 RU 2020109819 A RU2020109819 A RU 2020109819A RU 2020109819 A RU2020109819 A RU 2020109819A RU 2737702 C1 RU2737702 C1 RU 2737702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
packet
route
packets
transmission
routes
Prior art date
Application number
RU2020109819A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Геннадьевич Воробьёв
Сергей Александрович Падишин
Кирилл Александрович Грищенко
Наталья Юрьевна Кравченко
Original Assignee
федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2020109819A priority Critical patent/RU2737702C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737702C1 publication Critical patent/RU2737702C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/54Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56Packet switching systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/54Organization of routing tables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: proposed invention relates to network information technologies and can be used in development of new, as well as improvement of existing routing protocols used in packet switched communication networks. Method of dynamic routing of traffic in a communication network consists in the fact that beforehand on the sender node messages are received from the source node, dividing the message into packets, storing the number thereof and placing in the transmission queue, wherein prior to transmitting each of the received packets, on the sending node, reading and storing its parameters, forming a routing table with a dynamic metric, which is adapted to the given packet parameters, after which each packet is sent along the route determined by the generated routing table, then recalculating metric of involved routes and repeating actions until packet queue is released.
EFFECT: technical result consists in providing more efficient use of available routes bandwidth.
3 cl, 6 dwg

Description

Заявленный способ относится к области сетевых информационных технологий и может быть использован при разработке новых, а также совершенствовании существующих протоколов маршрутизации, применяемых на сетях связи с коммутацией пакетов.The claimed method relates to the field of network information technologies and can be used in the development of new, as well as the improvement of existing routing protocols used in packet-switched communication networks.

Известен способ гибридной коммутации и адаптивной маршрутизации и устройство для его осуществления по Патенту РФ №2305374, опубл. 27.08.2007 г. бюл. №24, при котором измеряют длину сообщения L и сравнивают с пороговым значением Ln, если длина сообщения превышает пороговое значение L>Ln, то устанавливают физическое соединение и передачу осуществляют в режиме коммутации каналов, а при длине сообщения L<Ln сообщение разбивают на пакеты, переписывают в буферную память и передают в режиме коммутации пакетов по каналам с максимальной пропускной способностью в соответствии с маршрутной таблицей.The known method of hybrid switching and adaptive routing and a device for its implementation according to RF Patent No. 2305374, publ. August 27, 2007 bull. No. 24, in which the length of the message L is measured and compared with the threshold value L n , if the length of the message exceeds the threshold value L> L n , then a physical connection is established and transmission is carried out in circuit switching mode, and when the message length is L <L n, the message is split into packets, are rewritten into the buffer memory and transmitted in the packet-switched mode over the channels with the maximum throughput in accordance with the routing table.

Недостатком аналога является то, что в нем не учитывается загруженность линий разной пропускной способности при передаче сообщений в конкретный момент времени. При потоке сообщений, длина которых превышает пороговое значение L>Ln, все сообщения будут отправляться по линии с максимальной пропускной способностью, без учета ее возможностей по передаче.The disadvantage of the analogue is that it does not take into account the load of lines of different throughput when transmitting messages at a particular moment in time. With a stream of messages, the length of which exceeds the threshold value L> L n , all messages will be sent over the line with the maximum bandwidth, without taking into account its transmission capabilities.

Известен способ многомерной гибридной коммутации и адаптивной маршрутизации пакетов сообщений по Патенту РФ №2416170, опубл. 10.04.2011 г. бюл. №10 заключающийся в том, что устанавливают соединения с приемом информации об адресе вызываемого сообщения и записывают сообщение в оперативную память, при этом измеряют длину сообщения L и сравнивают ее с пороговым значением Ln, если длина сообщения превышает пороговое значение L>Ln, то устанавливают физическое соединение и передачу осуществляют в режиме коммутации каналов, а при длине сообщения L≤Ln сообщение разбивают на пакеты, переписывают в буферную память и передают в режиме коммутации пакетов по каналам с максимальной пропускной способностью в соответствии с маршрутной таблицей, в фазе установления соединения анализируют по обобщенному критерию, включающему скорость передачи данных, максимальное число использованных каналов связи и надежность доставки сообщения, существующие физические соединения путем сравнения их с другими удаленными (N-мерными) маршрутизаторами, через которые может быть доставлено сообщение, и передают его с учетом результатов сравнительного анализа по нескольким параллельным маршрутам в виде пакетов, объемы которых пропорциональны скоростям передачи выбранных каналов с указанием адресов промежуточных маршрутизаторов, при этом по каждому направлению передачи производят выбор режима коммутации в соответствии с длиной сообщения L и порогового значения Ln.The known method of multidimensional hybrid switching and adaptive routing of message packets according to RF Patent No. 2416170, publ. 10.04.2011 bull. No. 10 consisting in the fact that they establish connections with the reception of information about the address of the called message and write the message into the RAM, while measuring the length of the message L and comparing it with the threshold value L n , if the length of the message exceeds the threshold value L> L n , then a physical connection is established and the transmission is carried out in circuit switching mode, and when the message length is L≤L n, the message is split into packets, rewritten into the buffer memory and transmitted in packet switching mode over the channels with the maximum bandwidth in accordance with the routing table, in the connection establishment phase are analyzed according to a generalized criterion, including the data transfer rate, the maximum number of used communication channels and the reliability of message delivery, the existing physical connections by comparing them with other remote (N-dimensional) routers through which the message can be delivered, and transmit it taking into account the results of the comparative analysis on several parallel routes in the form of packets, the volumes of which are proportional to the transmission rates of the selected channels, indicating the addresses of intermediate routers, while for each transmission direction, the switching mode is selected in accordance with the message length L and the threshold value L n .

Недостатком данного способа является то, что не учитываются данные по загруженности транзитных узлов в конкретный момент времени. Загруженность транзитных узлов изменяется из-за поступления сообщений с других направлений, что может привести к ошибке в выборе оптимального маршрута при передаче сообщений.The disadvantage of this method is that the data on the congestion of transit nodes at a particular point in time are not taken into account. The workload of transit nodes changes due to the arrival of messages from other directions, which can lead to an error in choosing the optimal route when transmitting messages.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу является способ динамической маршрутизации в сети связи с многомерными маршрутами и пакетной передачей сообщений по патенту РФ №2457628, опубликованный 27.07.2012 г. бюл. №21.The closest in technical essence to the claimed method is a method of dynamic routing in a communication network with multidimensional routes and packet transmission of messages according to RF patent No. 2457628, published on July 27, 2012, byul. No. 21.

Способ-прототип заключается в том, что в узле связи, являющимся источником сообщения, анализируют качество каналов связи, составляющих одномерные маршруты передачи, оценивают пропускную способность каналов связи, затем на основании пропускной способности каналов связи получают пропускную способность одномерных маршрутов передачи, из одномерных маршрутов передачи формируют многомерный маршрут передачи сообщения, включая в него сначала одномерные маршруты передачи с наибольшей пропускной способностью, затем одномерные маршруты передачи с меньшей пропускной способностью, далее оценивают вероятности доведения пакетов по одномерным маршрутам передачи, а всего сообщения - по многомерному маршруту передачи, и при величине вероятности доведения сообщения по многомерному маршруту передачи менее заданного значения, перераспределяют пакеты по одномерным маршрутам передачи, оптимизируя вероятность доведения всего сообщения по многомерному маршруту передачи и далее передают сообщение по многомерному маршруту передачи.The prototype method consists in the fact that in the communication node, which is the source of the message, the quality of the communication channels constituting the one-dimensional transmission routes is analyzed, the throughput of the communication channels is estimated, then, based on the throughput of the communication channels, the throughput of the one-dimensional transmission routes is obtained from the one-dimensional transmission routes form a multidimensional message transmission route, including first one-dimensional transmission routes with the highest throughput, then one-dimensional transmission routes with a lower throughput, then the probabilities of bringing packets along one-dimensional transmission routes are estimated, and the entire message - along a multidimensional transmission route, and with a probability value bringing a message along a multidimensional transmission route less than a specified value, redistribute packets along one-dimensional transmission routes, optimizing the probability of bringing the entire message along a multidimensional transmission route and then transmit the message along a multidimensional transmission y transmission route.

Недостатком способа-прототипа является нерациональное использование полосы пропускания доступных маршрутов при которой возможна потеря пакетов при передаче, так как при распределении пакетов по сформированным многомерным маршрутам не учитывают длины пакетов, находящихся в очереди на передачу.The disadvantage of the prototype method is the irrational use of the bandwidth of the available routes in which the loss of packets during transmission is possible, since when distributing packets along the generated multidimensional routes, the length of packets in the transmission queue is not taken into account.

Целью настоящего изобретения является обеспечение более рационального использования полосы пропускания доступных маршрутов и уменьшение вероятности потерь пакетов при передаче за счет маршрутизации пакетов с заданными параметрами на основе сформированной таблицы маршрутизации с динамической метрикой.The aim of the present invention is to provide more rational use of the bandwidth of available routes and reduce the probability of packet loss during transmission by routing packets with specified parameters based on the generated routing table with dynamic metric.

Заявленный способ динамической маршрутизации трафика в сети связи обеспечивает выбор маршрута, который учитывает характеристики пакетов, составляющих передаваемый трафик (реального времени (речь, видео) или эластичного (передача файлов)). Так для передачи трафика реального времени формируются пакеты относительного небольшого размера (от 70 до 200 байт и для обеспечения одного телефонного разговора требуется пропускная способность от 6 до 85 кбит/с, в зависимости от используемого кодека). Увеличение пропускной способности на линии связи на качество предоставляемой услуги связи не влияет. Относительно больше пропускной способности требуется для передачи видео (от 380 кбит/с до 2 мбит/с в зависимости от используемого кодека и качества видео) и увеличение пропускной способности на линии связи также не влияет на качество предоставляемой услуги.The claimed method for dynamic routing of traffic in a communication network provides a route selection that takes into account the characteristics of packets that make up the transmitted traffic (real-time (voice, video) or elastic (file transfer)). So for the transmission of real-time traffic, packets of a relatively small size are formed (from 70 to 200 bytes and to ensure one telephone conversation, a bandwidth of 6 to 85 kbps is required, depending on the codec used). The increase in bandwidth on the communication line does not affect the quality of the communication service provided. Relatively more bandwidth is required for video transmission (from 380 kbps to 2 Mbps depending on the codec used and video quality) and an increase in bandwidth on the communication line also does not affect the quality of the service provided.

При передаче электронных сообщений, то есть передачи файлов большого размера. В данном случае формируются пакеты максимального объема, которые позволяет используемая технология (1500 байт). Увеличение пропускной способности на линии связи пропорционально сокращению времени передачи файла.When sending e-mail messages, that is, transferring large files. In this case, packets are formed with the maximum size that the technology used (1500 bytes) allows. The increase in throughput on the communication line is proportional to the reduction in the file transfer time.

Поэтому, в предлагаемом способе, за счет учета параметров пакетов при расчете динамической метрики маршрута, решается задача более рационального использования пропускной способности маршрутов, увеличения качества связи при передачи файлов большого размера (уменьшение времени доставки сообщения за счет выбора маршрутов с большей пропускной способностью).Therefore, in the proposed method, by taking into account the parameters of packets when calculating the dynamic metric of the route, the problem of more rational use of the bandwidth of the routes is solved, the increase in the quality of communication when transferring large files (reduction of the message delivery time due to the selection of routes with higher bandwidth).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе динамической маршрутизации трафика в сети связи, заключающемся в том, что предварительно на узле-отправителе, принимают сообщения от узла-источника, разделяют сообщение на пакеты, запоминают их количество и помещают в очередь на передачу, кроме того формируют таблицу маршрутизации и передают пакеты по нескольким маршрутам в соответствии со сформированной таблицей маршрутизации, на узле-отправителе перед передачей каждого из полученных пакетов считывают и запоминают его параметры, формируют таблицу маршрутизации с динамической метрикой, которую адаптируют к заданным параметрам пакета, после чего отправляют каждый пакет по маршруту, определенному сформированной таблицей маршрутизации, далее пересчитывают метрику задействованных маршрутов и повторяют действия до момента освобождения очереди на передачу пакетов, динамическую метрику m-маршрута рассчитывают по формуле:

Figure 00000001
где
Figure 00000002
- текущая пропускная способность m-маршрута, BWm - номинальная пропускная способность m-маршрута в отсутствии передачи,
Figure 00000003
- приращение объема входящего потока пакетов, сравнивают Mi, Mj, распределяют пакеты на маршрут с наименьшей метрикой, для адаптации таблицы маршрутизации к параметрам пакета, в качестве параметра выбирают значение размера пакетов, находящихся в очереди на передачу, формируют таблицу соответствия размера пакета и его номера в очереди, формируют таблицу соответствия номера маршрута и его динамической метрики.This goal is achieved by the fact that in the known method of dynamic routing of traffic in a communication network, which consists in the fact that, in advance, at the sending node, messages are received from the source node, the message is divided into packets, their number is stored, and they are placed in a queue for transmission, except In addition, a routing table is formed and packets are transmitted along several routes in accordance with the generated routing table, at the sending node, before transmitting each of the received packets, its parameters are read and stored, a routing table is formed with a dynamic metric, which is adapted to the specified parameters of the packet, and then sent each packet along the route defined by the generated routing table, then the metric of the involved routes is recalculated and the actions are repeated until the queue for packet transmission is released, the dynamic metric of the m-route is calculated by the formula:
Figure 00000001
Where
Figure 00000002
is the current capacity of the m-route, BW m is the nominal capacity of the m-route in the absence of transmission,
Figure 00000003
- increment in the volume of the incoming packet flow, compare M i , M j , distribute the packets to the route with the smallest metric, to adapt the routing table to the packet parameters, select the value of the size of packets in the transmission queue as a parameter, form a packet size correspondence table and its numbers in the queue, form a table of correspondence between the route number and its dynamic metric.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе, при формировании таблицы маршрутизации ее в динамическом режиме адаптируют к заданным параметрам пакета, для обеспечения выбора маршрута передачи пакетов с наименьшей среди рассчитанных динамической метрикой, чем достигается более рациональное распределение пакетов с учетом текущей пропускной способности маршрутов и обеспечивает снижение вероятности потерь пакетов данных.Due to the new set of essential features in the claimed method, when forming the routing table, it is dynamically adapted to the given packet parameters to ensure the choice of the packet transmission route with the smallest among the calculated dynamic metrics, which achieves a more rational distribution of packets taking into account the current throughput of the routes and provides reducing the likelihood of data packet loss.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых представлены:The claimed method is illustrated by drawings, which show:

Фиг. 1 - Модель сети пакетной передачи сообщенийFIG. 1 - Model of a packet messaging network

Фиг. 2 - Схема реализации адаптивной таблицы маршрутизации.FIG. 2 - Implementation diagram of the adaptive routing table.

Фиг. 3 - Данные для моделирования передачи потоков по пакетной сети передачи данныхFIG. 3 - Data for modeling the transmission of streams over a packet data network

Фиг. 4 - График изменения объема общего потока, распределенного по маршрутамFIG. 4 - Graph of changes in the volume of the total flow distributed along the routes

Фиг. 5 - График изменения рассчитанных метрик маршрутов, с приращением объема потокаFIG. 5 - Graph of changes in the calculated route metrics, with an increase in the flow volume

Фиг. 6 - График изменения текущих пропускных способностей маршрутовFIG. 6 - Schedule of changes in current route capacities

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Передачу сообщений между узлом-отправителем 1 (Фиг. 1) и узлом-получателем 2 (Фиг. 1), осуществляют в виде кадров по технологии Ethernet. Формат кадра известен и подробно описан в главе 12 «Технологии локальных сетей на разделяемой среде» книги «Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы: Учебник для ВУЗов», Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е издание - СПб.: Питер, 2010 стр. 361-362.The transmission of messages between the sending node 1 (Fig. 1) and the receiving node 2 (Fig. 1) is carried out in the form of frames using Ethernet technology. The frame format is known and is described in detail in chapter 12 "Technologies of local area networks on a shared environment" of the book "Computer networks. Principles. Technologies, Protocols: A Textbook for Universities ", VG Olifer, NA Olifer. 4th edition - SPb .: Peter, 2010 pp. 361-362.

Узел-отправитель 1 (Фиг. 1) содержит в своем составе источники сообщений 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3, коммутатор пакетов 1.4, маршрутизатор пакетов 1.5.The sending node 1 (Fig. 1) contains message sources 1.1.1, 1.1.2, 1.1.3, packet switch 1.4, packet router 1.5.

Маршрутизатор пакетов 1.5 (Фиг. 2) содержит в своем составе буфер пакетов 1.5.1, таблицу маршрутизации 1.5.2, арифметико-логическое устройство 1.5.3, включающее вычислительные блоки 1.5.3.1, 1.5.3.2, 1.5.3.3, внешние интерфейсы 1.5.4, 1.5.5, внутренний интерфейс 1.5.6, информационная шина 1.5.7 (Фиг. 1). Буфер пакетов 1.5.1 (Фиг. 1) предназначен для записи поступивших от источников пакетов 111.1-131.с (см. также Фиг. 2) в память пакетного маршрутизатора 1.5. Информационная шина 1.5.7 предназначена для обмена управляющими сигналами в форме инструкций между составными частями маршрутизатора 1.5.The packet router 1.5 (Fig. 2) contains a packet buffer 1.5.1, a routing table 1.5.2, an arithmetic logic unit 1.5.3, including computing units 1.5.3.1, 1.5.3.2, 1.5.3.3, external interfaces 1.5 .4, 1.5.5, internal interface 1.5.6, data bus 1.5.7 (Fig. 1). The packet buffer 1.5.1 (Fig. 1) is intended for recording packets 111.1-131.c (see also Fig. 2) received from the sources into the memory of the packet router 1.5. The information bus 1.5.7 is intended for the exchange of control signals in the form of instructions between the components of the router 1.5.

Источники сообщений 1.1, 1.2, 1.3 (Фиг. 1) подключены к интерфейсам 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3 коммутатора пакетов 1.4. Маршрутизатор пакетов 1.5 подключен своим внешним интерфейсом 1.5.6 (Фиг. 1) к интерфейсу 1.4.4 коммутатора пакетов 1.4. Маршрутизатор 1.5 (Фиг. 1) подключен к транспортной сети 100 посредствам внешних интерфейсов 1.5.4, 1.5.5. Маршрутизатор 2.5 узла-получателя 2 (Фиг. 1) подключен к транспортной сети 100 посредствам внешних интерфейсов 2.5.4, 2.5.5. На узле-получателе 2 (Фиг. 1) осуществляют подключение маршрутизатора пакетов 2.5, коммутатора пакетов 2.4, источников сообщений 2.1, 2.2, 2.3 в локальную вычислительную сеть аналогичным с узлом-отправителем 1 образом.Sources of messages 1.1, 1.2, 1.3 (Fig. 1) are connected to interfaces 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3 of the packet switch 1.4. The packet router 1.5 is connected by its external interface 1.5.6 (Fig. 1) to the 1.4.4 interface of the packet switch 1.4. Router 1.5 (Fig. 1) is connected to the transport network 100 through external interfaces 1.5.4, 1.5.5. The router 2.5 of the receiving node 2 (Fig. 1) is connected to the transport network 100 by means of external interfaces 2.5.4, 2.5.5. At the receiving node 2 (Fig. 1), the packet router 2.5, the packet switch 2.4, the message sources 2.1, 2.2, 2.3 are connected to the local area network in the same way as the sending node 1.

В транспортной сети 100 (Фиг. 1) описывают маршруты 100.5, 100.10 между маршрутизаторами 1.5, 2.5 узлов-отправителей 1, и получателей 2 соответственно. Описание маршрутов 100.5 и 100.10 (Фиг. 1) осуществляют посредствам формирования таблиц маршрутизации 1.5.2, 2.5.2, которые предназначены для описания характеристик доступных маршрутов. Общие принципы, формат и поля таблиц маршрутизации, описываемых в пакетных маршрутизаторах известны и подробно описаны в разделе «Упрощенная таблица маршрутизации» главы 16 «Протоколы межсетевого взаимодействия» книги «Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы: Учебник для вузов» Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е издание - СПб.: Питер, 2010, стр. 514-603.In the transport network 100 (Fig. 1), routes 100.5, 100.10 are described between routers 1.5, 2.5 of the sending nodes 1, and recipients 2, respectively. Description of routes 100.5 and 100.10 (Fig. 1) is carried out by means of forming routing tables 1.5.2, 2.5.2, which are intended to describe the characteristics of available routes. The general principles, format and fields of the routing tables described in packet routers are known and are described in detail in the "Simplified Routing Table" section of Chapter 16 "Interworking Protocols" of the book "Computer Networks. Principles. Technologies, Protocols: Textbook for Universities ”Olifer V.G., Olifer N.A. 4th edition - SPb .: Peter, 2010, pp. 514-603.

При описании таблицы маршрутизации 1.5.2 (Фиг. 2) помимо основных полей, формируют таблицы 1.5.2.1, 1.5.2.2. Формируемые таблицы предназначены для адаптации таблицы маршрутизации 1.5.2 к заданным параметрам передаваемых пакетов.When describing the routing table 1.5.2 (Fig. 2), in addition to the main fields, tables 1.5.2.1, 1.5.2.2 are formed. The generated tables are designed to adapt the routing table 1.5.2 to the specified parameters of the transmitted packets.

В таблице 1.5.2.1 задают соответствие длины р-го пакета Szp, номера np его записи в буфере пакетов 1.5.1 (Фиг. 2), множества из доступных маршрутов nm, описанных в таблице 1.5.2.2. (Фиг. 2). Значения размеров пакетов содержатся в поле «total length» заголовка пакета. Пакетам задают различные значения длины Szk. Значение длины пакета зависит от протокола, который работает на канальном уровне ЭМВОС - «Эталонной модели взаимодействия открытых систем», которая подробна описана в главе 4 «Архитектура и стандартизация сетей» книги «Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы: Учебник для вузов» Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е издание - СПб.: Питер, 2010, стр. 108-134.Table 1.5.2.1 sets the correspondence between the length of the p-th packet Sz p , the number n p of its entry in the packet buffer 1.5.1 (Fig. 2), the set of available routes n m described in Table 1.5.2.2. (Fig. 2). The packet sizes are contained in the "total length" field of the packet header. The packets are given different values of the length Sz k . The value of the packet length depends on the protocol that operates at the data link layer EMVOS - "Reference Model for Open Systems Interconnection", which is described in detail in Chapter 4 "Network Architecture and Standardization" of the book "Computer networks. Principles. Technologies, Protocols: Textbook for Universities ”Olifer V.G., Olifer N.A. 4th edition - SPb .: Peter, 2010, pp. 108-134.

В таблице 1.5.2.2. (Фиг. 2) задают соответствие порядкового номера записи маршрута nm его динамической метрике Mdin.Table 1.5.2.2. (Fig. 2) assign the correspondence of the sequence number of the route record n m to its dynamic metric M din .

Характеристики маршрутов описывают значением их текущей пропускной способности BWm_tec в килобит за секунду (kbps). В отсутствии передачи пакетов текущая пропускная способность равна номинальной пропускной способности маршрута BWm_tec=BWm. Порядок расчета номинальной пропускной способности BWm известен и подробно описан в разделе «Соотношение полосы пропускания и пропускной способности» главы 8 «Линии связи» книги «Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы: Учебник для вузов» Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е издание - СПб.: Питер, 2010, стр. 246-254.Route characteristics are described by the value of their current throughput BW m_tec in kilobits per second (kbps). In the absence of packet transmission, the current throughput is equal to the nominal throughput of the BWm_tec = BW m route. The procedure for calculating the nominal bandwidth BW m is known and is described in detail in the section "The ratio of bandwidth and bandwidth" chapter 8 "Communication lines" of the book "Computer networks. Principles. Technologies, Protocols: Textbook for Universities ”Olifer V.G., Olifer N.A. 4th edition - SPb .: Peter, 2010, pp. 246-254.

Описание последовательности действий при реализации способа.Description of the sequence of actions when implementing the method.

Отправляют потоки пакетов 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1 от источников 1.1, 1.2, 1.3 (Фиг. 1) в пакетный коммутатор 1.4 через его интерфейсы 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3 соответственно. Отправленные потоки пакетов объединяют на интерфейсе 1.4.4 коммутатора пакетов 1.4 в общий поток 1.4.5. Общий поток 1.4.5 передают через внутренний интерфейс 1.5.6 в буфер пакетов 1.5.1 маршрутизатора пакетов 1.5 (Фиг. 2).Packets 1.1.1, 1.2.1, 1.3.1 are sent from sources 1.1, 1.2, 1.3 (Fig. 1) to packet switch 1.4 through its interfaces 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3, respectively. The sent streams of packets are combined on the interface 1.4.4 of the packet switch 1.4 into a common stream 1.4.5. The general stream 1.4.5 is transmitted through the internal interface 1.5.6 to the packet buffer 1.5.1 of the packet router 1.5 (Fig. 2).

Записывают каждый пакет в память буфера 1.5.1, одновременно присваивают ему порядковый номер в буфере np (Фиг. 2).Each packet is written into the memory of the buffer 1.5.1, at the same time it is assigned a sequence number in the buffer n p (Fig. 2).

Отправляют инструкцию от арифметико-логического устройства 1.5.3 (Фиг. 2) в буфер пакетов 1.5.1 на считывание значения размера Szp пакета np из буфера 1.5.1 и внесения в поля np и Szp таблицы 1.5.2.1 считанных из буфера пакетов значений (Фиг. 2).An instruction is sent from the arithmetic logic device 1.5.3 (Fig. 2) to the packet buffer 1.5.1 to read the value of the size Sz p of the packet n p from the buffer 1.5.1 and enter the fields n p and Sz p of Table 1.5.2.1 read from value packet buffer (Fig. 2).

Рассчитывают в блоке 1.5.3.1 арифметико-логического устройства 1.5.3 (Фиг. 2) номинальные значения пропускных способностей BW5 и BW10 маршрутов 100.5, 100.10, описанных в таблице 1.5.2.2 (Фиг. 2). Порядок расчета номинальной пропускной способности маршрута известен и подробно описан в разделе «Соотношение полосы пропускания и пропускной способности» главы 8 «Линии связи» книги «Компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы: Учебник для вузов» Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е издание - СПб.: Питер, 2010, стр. 246-254).Calculate in block 1.5.3.1 of the arithmetic logic device 1.5.3 (Fig. 2) the nominal values of the throughput BW 5 and BW 10 routes 100.5, 100.10, described in table 1.5.2.2 (Fig. 2). The procedure for calculating the nominal throughput of a route is known and is described in detail in the section "The ratio of bandwidth and bandwidth" Chapter 8 "Communication lines" of the book "Computer networks. Principles. Technologies, Protocols: Textbook for Universities ”Olifer V.G., Olifer N.A. 4th edition - SPb .: Peter, 2010, pp. 246-254).

Рассчитывают в блоке 1.5.3.1 (Фиг. 2) арифметико-логического устройства 1.5.3 начальное значение динамических метрик М5, М10 маршрутов 100.5, 100.10, описанных в таблице 1.5.2.2 по формулам:Calculate in block 1.5.3.1 (Fig. 2) of the arithmetic logic device 1.5.3 the initial value of the dynamic metrics M 5 , M 10 routes 100.5, 100.10, described in Table 1.5.2.2 by the formulas:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Записывают рассчитанные начальные значения динамических метрик маршрутов М5, М10 в поле Mdin таблицы 1.5.2.2 в соответствии с порядковым номером маршрута nm.The calculated initial values of the dynamic metrics of the routes M 5 , M 10 are recorded in the M din field of Table 1.5.2.2 in accordance with the ordinal number of the route n m .

Формируют, исходя из значения поля «адрес получателя» заголовка пакетов, номера которых записаны в таблице 1.5.2.1, набор доступных для каждого пакета маршрутов и записывают сформированный набор в поле nm таблицы 1.5.2.1 для каждого пакета, номер которого записан в поле np таблицы 1.5.2.1 (Фиг. 2).Based on the value of the field "recipient address" of the header of packets, the numbers of which are recorded in table 1.5.2.1, a set of routes available for each packet is formed and the generated set is written in the n m field of table 1.5.2.1 for each packet, the number of which is written in the n field p of Table 1.5.2.1 (Fig. 2).

Передают значения: np, Szp, nm, Mdin в блок 1.5.3.2 арифметико-логического устройства 1.5.3 (Фиг. 2).The values are transmitted: n p , Sz p , n m , M din to the block 1.5.3.2 of the arithmetic-logic device 1.5.3 (Fig. 2).

Сравнивают в блоке 1.5.3.2 арифметико-логического устройства значения динамических метрик М5, М10 маршрутов 100.5, 100.10 и выявляют наименьшую.The values of dynamic metrics M 5 , M 10 of routes 100.5, 100.10 are compared in block 1.5.3.2 of the arithmetic-logic device and the smallest one is revealed.

Отправляют инструкцию от арифметико-логического устройства 1.5.3 в буфер 1.5.1 на отправку пакета n111.1 по маршруту с наименьшей метрикой (Фиг. 2).An instruction is sent from the arithmetic logic device 1.5.3 to buffer 1.5.1 to send packet n 111.1 along the route with the lowest metric (Fig. 2).

Отправляют пакет n111.1 из буфера 1.5.1 через интерфейс 1.5.5 маршрутизатора 1.5, которому соответствует маршрут с наименьшей из рассчитанных метрик по маршруту.Packet n 111.1 is sent from buffer 1.5.1 through interface 1.5.5 of router 1.5, which corresponds to the route with the lowest metric along the route.

Отправляют инструкцию от буфера 1.5.1 в блок 1.5.3.3 арифметико- 4"" логического устройства 1.5.3 на пересчет текущей метрики задействованного маршрута 100.10 (Фиг. 2).An instruction is sent from buffer 1.5.1 to block 1.5.3.3 arithmetic-4 "" logical device 1.5.3 to recalculate the current metric of the involved route 100.10 (Fig. 2).

Вычисляют в блоке 1.5.3.3 арифметико-логического устройства 1.5.3 (Фиг. 2) значение суммарного потока отправляемых по каждому маршруту пакетов по формуле:Calculate in block 1.5.3.3 of the arithmetic-logical device 1.5.3 (Fig. 2) the value of the total flow of packets sent along each route by the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

где N - количество отправленных пакетов по маршруту 100.10, Sz111.1 - размер пакета n111.1.where N is the number of packets sent along the route 100.10, Sz 111.1 is the size of the packet n 111.1 .

Вычисляют в блоке 1.5.3.3 арифметико-логического устройства 1.5.3 значение измененной текущей пропускной способности задействованного маршрута по формуле:Calculate in block 1.5.3.3 of the arithmetic logic device 1.5.3 the value of the changed current throughput of the involved route according to the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Отправляют рассчитанные значение измененной пропускной способности задействованного маршрута BW'10_tec из блока 1.5.3.3 в блок 1.5.3.1 арифметико-логического устройства 1.5.3.The calculated value of the changed throughput of the enabled route BW ' 10_tec is sent from block 1.5.3.3 to block 1.5.3.1 of the arithmetic logic device 1.5.3.

Используют значение измененной пропускной способности BW'10_tec задействованного маршрута в качестве исходных данных для пересчета его метрики.Use the modified bandwidth value BW ' 10_tec of the involved route as input to recalculate its metric.

Повторяют описанные операции до полного освобождения буфера пакетов 1.5.1 (Фиг. 2).The described operations are repeated until the packet buffer 1.5.1 is completely emptied (Fig. 2).

Возможность достижения технического результата подтверждается результатами экспериментальной проверки (Фиг. З, Фиг. 4, Фиг. 5, Фиг. 6)The possibility of achieving the technical result is confirmed by the results of experimental verification (Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6)

Размер суммарного потока отправляемых пакетов FLобщ (Фиг. 3) при нулевой итерации задается равным FLобщ=0 kbps (kbps - величина равная количеству килобит переданных за одну секунду). При каждой следующей итерации он увеличивается на заданную Δfl=720 kbps (Фиг. 3). В отсутствии потока пакетов значения текущих пропускных способностей маршрутов BWi_tec, BWj_tec равны номинальным BWi_tec=10000 kbps и BWj_tec=5000 kbps соответственно.The size of the total flow of sent packets FL total (Fig. 3) at zero iteration is set equal to FL total = 0 kbps (kbps is a value equal to the number of kilobits transmitted per second). At each subsequent iteration, it increases by a predetermined Δfl = 720 kbps (Fig. 3). In the absence of a packet flow, the values of the current throughputs of the routes BW i_tec , BW j_tec are equal to the nominal BW i_tec = 10000 kbps and BW j_tec = 5000 kbps, respectively.

Следуя формуле (3) рассчитывают значения метрик маршрутов Mi=100, Mj=200. Проводят сравнение Mi<Mj, получают результат, исходя из которого передают поток в первой итерации FLобщ=720 kbps по маршруту 10. С передачей первого потока (Фиг. 4) освобождают буфер пакетов маршрутизатора и пересчитывают метрики маршрутов с учетом изменения текущей пропускной способности маршрута 100.10, которую высчитывают по формуле (2). С передачей очередного потока по маршруту значение его метрики, рассчитанной по формуле (3), увеличивается (Фиг. 3, Фиг. 5). Далее итерационно производят приращение ΔFL.Following formula (3), the values of route metrics M i = 100, M j = 200 are calculated. A comparison is made M i <M j , a result is obtained, based on which the stream is transmitted in the first iteration FL total = 720 kbps along route 10. With the transmission of the first stream (Fig. 4), the router packet buffer is released and the route metrics are recalculated taking into account the change in the current throughput route ability 100.10, which is calculated by the formula (2). With the transmission of the next stream along the route, the value of its metric calculated by the formula (3) increases (Fig. 3, Fig. 5). Next, ΔFL is incremented iteratively.

На седьмой итерации (Фиг. 3, Фиг. 5) выполняется неравенство Mi>Mj. При наступлении такого момента рассчитывают коэффициент соотношения метрик маршрутов (Фиг. 3) по формуле:At the seventh iteration (Fig. 3, Fig. 5), the inequality M i > M j is satisfied. When such a moment comes, the ratio of the route metrics is calculated (Fig. 3) according to the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Mi, Mj - метрики доступных маршрутов.where M i , M j - metrics of available routes.

На следующих за этой итерациях, исходя из рассчитанного коэффициента соотношения метрик KM, разбивают общий поток пакетов FLобщ и формируют частные потоки FLi, FLj (Фиг. 3) исходя и соотношений:On the following iterations, based on the calculated ratio of metrics K M , the total packet flow FL total is split and the private flows FL i , FL j are formed (Fig. 3) based on the ratios:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Далее сформированные потоки FLi, FLj передают одновременно по соответствующим маршрутам до момента освобождения буфера 400 (Фиг. 2) маршрутизатора.Further, the generated streams FL i , FL j are transmitted simultaneously along the corresponding routes until the moment the buffer 400 (Fig. 2) of the router is emptied.

Потери пакетов (Фиг. 3, Фиг. 6) при данном распределении начинаются только при двадцать первой итерации при полном исчерпании пропускных способностей маршрутов и выполнении неравенства:Packet losses (Fig. 3, Fig. 6) for this distribution begin only at the twenty-first iteration when the route capacity is completely exhausted and the inequality is satisfied:

Figure 00000012
Figure 00000012

где FLобщ - суммарный поток отправляемых пакетов, a BWi+BWj - сумма пропускных способностей доступных маршрутов.where FL total is the total flow of sent packets, and BW i + BW j is the sum of the throughput of available routes.

Полученные результаты подтверждают заявленную цель изобретения обеспечение более рационального использования пропускной способности доступных маршрутов и уменьшение вероятности потерь пакетов.The results obtained confirm the claimed goal of the invention to provide more rational use of the bandwidth of available routes and reduce the probability of packet loss.

Claims (3)

1. Способ динамической маршрутизации трафика в сети связи, заключающийся в том, что предварительно на узле-отправителе принимают сообщения от узла-источника, разделяют сообщение на пакеты, запоминают их количество и помещают в очередь на передачу, кроме того, формируют таблицу маршрутизации и передают пакеты по нескольким маршрутам в соответствии со сформированной таблицей маршрутизации, отличающийся тем, что на узле-отправителе перед передачей каждого из полученных пакетов считывают и запоминают его параметры, формируют таблицу маршрутизации с динамической метрикой, которую адаптируют к заданным параметрам пакета, после чего отправляют каждый пакет по маршруту, определенному сформированной таблицей маршрутизации, далее пересчитывают метрику задействованных маршрутов и повторяют действия до момента освобождения очереди на передачу пакетов.1. A method for dynamic routing of traffic in a communication network, which consists in the fact that preliminarily at the sending node, messages from the source node are received, the message is divided into packets, their number is stored and placed in a queue for transmission, in addition, a routing table is formed and transmitted packets along several routes in accordance with the generated routing table, characterized in that at the sending node, before transmitting each of the received packets, its parameters are read and stored, a routing table with a dynamic metric is formed, which is adapted to the specified packet parameters, after which each packet is sent along the route defined by the generated routing table, then the metric of the involved routes is recalculated and the actions are repeated until the queue for packet transmission is released. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что динамическую метрику m-маршрута рассчитывают по формуле:
Figure 00000013
где
Figure 00000014
- текущая пропускная способность m-маршрута, BWm - номинальная пропускная способность m-маршрута в отсутствии передачи,
Figure 00000015
- приращение объема входящего потока пакетов, сравнивают Mi, Mj, распределяют пакеты на маршрут с наименьшей метрикой.
2. The method according to claim 1, characterized in that the dynamic metric of the m-route is calculated by the formula:
Figure 00000013
Where
Figure 00000014
is the current capacity of the m-route, BWm is the nominal throughput of the m-route in the absence of transmission,
Figure 00000015
- the increment in the volume of the incoming packet flow, compare Mi, Mj, distribute packets to the route with the lowest metric.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для адаптации таблицы маршрутизации к параметрам пакета в качестве параметра выбирают значение размера пакетов, находящихся в очереди на передачу, формируют таблицу соответствия размера пакета и его номера в очереди, формируют таблицу соответствия номера маршрута и его динамической метрики.3. The method according to claim 1, characterized in that in order to adapt the routing table to the parameters of the packet, the value of the size of packets in the queue for transmission is selected as a parameter, a table of correspondence between the size of the packet and its number in the queue is formed, a table of correspondence of the route number is formed, and its dynamic metrics.
RU2020109819A 2020-03-05 2020-03-05 Method for dynamic routing of traffic in communication network RU2737702C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109819A RU2737702C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for dynamic routing of traffic in communication network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109819A RU2737702C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for dynamic routing of traffic in communication network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737702C1 true RU2737702C1 (en) 2020-12-02

Family

ID=73792574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109819A RU2737702C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method for dynamic routing of traffic in communication network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737702C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784656C1 (en) * 2022-02-03 2022-11-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Порт-Ниир" Collaborative dynamic routing method in a packet messaging communication network

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2305374C1 (en) * 2005-12-14 2007-08-27 Ставропольский военный институт связи ракетных войск Method for hybrid commutation and adaptive routing and device for realization of the method
US7660320B2 (en) * 2005-07-28 2010-02-09 Technische Universitat Berlin Communication network, a method of routing data packets in such communication network and a method of locating and securing data of a desired resource in such communication network
RU2009149334A (en) * 2007-06-08 2011-07-20 Квэлкомм Инкорпорейтед (US) SELECTING THE DATA ACCESSION POINT
RU2457628C1 (en) * 2011-06-14 2012-07-27 Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method for dynamic routing in multidimensional route and batched messaging communication network
RU2608678C1 (en) * 2015-11-17 2017-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method for multi-dimensional dynamic routing in communication network with packet transmission of messages

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7660320B2 (en) * 2005-07-28 2010-02-09 Technische Universitat Berlin Communication network, a method of routing data packets in such communication network and a method of locating and securing data of a desired resource in such communication network
RU2305374C1 (en) * 2005-12-14 2007-08-27 Ставропольский военный институт связи ракетных войск Method for hybrid commutation and adaptive routing and device for realization of the method
RU2009149334A (en) * 2007-06-08 2011-07-20 Квэлкомм Инкорпорейтед (US) SELECTING THE DATA ACCESSION POINT
RU2457628C1 (en) * 2011-06-14 2012-07-27 Открытое акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method for dynamic routing in multidimensional route and batched messaging communication network
RU2608678C1 (en) * 2015-11-17 2017-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method for multi-dimensional dynamic routing in communication network with packet transmission of messages

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784656C1 (en) * 2022-02-03 2022-11-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Порт-Ниир" Collaborative dynamic routing method in a packet messaging communication network
RU2793197C1 (en) * 2022-04-14 2023-03-29 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации A method for adaptive management of routing of information flows in corporate communication networks in the event of operational failures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5600641A (en) Voice circuit emulation system in a packet switching network
JP2682561B2 (en) Programmable line adapter
US6424626B1 (en) Method and system for discarding and regenerating acknowledgment packets in ADSL communications
US7161907B2 (en) System and method for dynamic rate flow control
KR101651166B1 (en) Apparatus and method for synchronized networks
CA2299785C (en) Packet scheduling in a communication network with statistical multiplexing of service classes
JPH07288546A (en) Line adapter and routing method
JP2006506845A (en) How to select a logical link for a packet in a router
CN111555982B (en) Method and system for intelligently routing message based on IPv6 extension header
EP1481330B1 (en) Container transport for packets in connection oriented protocols
CN112565068A (en) Redundant flow scheduling method applied to TSN (traffic service network)
CN110138432A (en) DTN data transmission method based on network code and relaying caching auxiliary
US6650650B1 (en) Method and apparatus for transmitting voice data over network structures
RU2737702C1 (en) Method for dynamic routing of traffic in communication network
US6359862B1 (en) ATM network available bit rate (ABR) explicit rate flow control system
CN113438182A (en) Flow control system and flow control method based on credit
US7321557B1 (en) Dynamic latency assignment methodology for bandwidth optimization of packet flows
JP5216830B2 (en) Data transfer apparatus and method
CN101729609A (en) Method for defining vector packet and realizing vector exchange thereof
US7197668B1 (en) Network wide debugging including node debugging information in the GAT IE of a PNNI Signaling Message
Ji et al. Memory performance optimization of DTN relay node based on M/G/1
WO2022246710A1 (en) Method for controlling data stream transmission and communication device
CN109743361B (en) Data processing method and communication network platform for content incremental switching network
Wang et al. DSTP-end to end based approach to optimize data transmission for satellite communications
UGWUMBA et al. Message Switching in Computer Networks: Fundamentals, Applications, and Historical Significance