RU2806055C1

RU2806055C1 - Method for dynamic reconfiguration of fiber-optical communication network

Info

Publication number: RU2806055C1
Application number: RU2023103444A
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Горай; Дмитрий Анатольевич Журавлёв; Елена Владимировна Калайтанова
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-10-25

Abstract

FIELD: optical systems.

SUBSTANCE: communication networks. The technical result is achieved by grouping network communication nodes into subnets, designing a ring structure in each subnet, defining a central communication node in each subnet, connecting all the central nodes of the subnets with each other by communication lines, defining auxiliary communication nodes in each subnet, connecting all auxiliary nodes subnetworks between each other by communication lines, measure the attenuation of the optical signal a_os in one-dimensional routes in each subnetwork, calculate the maximum allowable value of the attenuation of the optical signal a_add in each one-dimensional route, switch two independent multi-dimensional message transmission routes, transmit messages along the first multi-dimensional route, with an increase of attenuation of the optical signal in one or more one-dimensional routes are switched to the second multidimensional message transmission route, while the FOCN is reconfigured, for which the first multidimensional message transmission route is switched off, one-dimensional routes are excluded from it, in which a_os > a_add, after which the first multidimensional message path is re-switched from the remaining one-dimensional routes not included in the second multidimensional route.

EFFECT: increasing the survivability of a fiber-optic communication network (FOCN) by designing the FOCN structure and switching several independent multidimensional routes with minimal attenuation of the optical signal in them.

5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим системам, а именно, к сетям связи, и может быть использовано при проектировании и построении новых или совершенствовании существующих волоконно-оптических сетей связи (ВОСС).The invention relates to optical systems, namely, to communication networks, and can be used in the design and construction of new or improvement of existing fiber-optic communication networks (FOCN).

Известен способ моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации и система для его реализации (См. Патент РФ №2336566, G06N 1/00, опубл. 20.10.2008, бюл. №29), заключающийся в определении схемотехнических характеристик элементов сети связи, установлении их взаимосвязи, описании структуры сети связи, разделении всех связей на основные и резервные, задания произвольных комбинаций повреждений элементов сети связи, определении значения показателя аварийности состояния связей между элементами сети связи, моделировании процесса обеспечения технической готовности при эксплуатации сети связи, имитации различных видов отказов, повреждений и сбоев основных элементов сети связи, замещении поврежденных связей резервными, определении значения показателя восстановления работоспособности сети связи, осуществлении сбора статистики, прогноза технического состояния основных элементов сети связи и расчете основных показателей функционирования сетей связи.There is a known method for modeling the processes of ensuring the technical readiness of communication networks during technical operation and a system for its implementation (See RF Patent No. 2336566, G06N 1/00, publ. 10.20.2008, bulletin No. 29), which consists in determining the circuit characteristics of the elements of the communication network , establishing their relationship, describing the structure of the communication network, dividing all connections into main and backup, specifying arbitrary combinations of damage to elements of the communication network, determining the value of the failure rate of the state of connections between elements of the communication network, modeling the process of ensuring technical readiness during the operation of the communication network, simulating various types failures, damage and failures of the main elements of the communication network, replacing damaged connections with backup ones, determining the value of the indicator of restoration of the communication network, collecting statistics, forecasting the technical condition of the main elements of the communication network and calculating the main indicators of the functioning of communication networks.

Недостатком способа является относительно низкая живучесть сети связи, так как реконфигурацию сети связи выполняют путем замещения повреждения связей резервными, что не позволяет сформировать в структуре сети необходимое количество независимых маршрутов передачи сообщений с требуемым уровнем оптического сигнала в них.The disadvantage of this method is the relatively low survivability of the communication network, since the reconfiguration of the communication network is performed by replacing damaged connections with backup ones, which does not allow forming in the network structure the required number of independent message transmission routes with the required level of optical signal in them.

Известен способ обеспечения устойчивости сетей связи в условиях внешних деструктивных воздействий (См. Патент RU 2379753 С1, МПК G06F 21/20, G06N 3/02, опубликовано 20.01.2010, бюл. №2), заключающийся в контроле внешних деструктивных воздействий, оценивании пропускной способности и, путем распределения доступного ресурса между абонентами, обеспечении своевременности предоставления информационных услуг.There is a known method for ensuring the stability of communication networks under conditions of external destructive influences (See Patent RU 2379753 C1, IPC G06F 21/20, G06N 3/02, published 01/20/2010, Bulletin No. 2), which consists in controlling external destructive influences, estimating the throughput ability and, by distributing the available resource between subscribers, ensuring the timeliness of the provision of information services.

Недостатком указанного способа является относительно низкая живучесть сети связи, так как распределяется только доступный ресурс между абонентами сети, при этом построение структуры сети связи не обеспечивает формирование нескольких независимых маршрутов и распределение линий связи между ними.The disadvantage of this method is the relatively low survivability of the communication network, since only the available resource is distributed between network subscribers, while the construction of the communication network structure does not ensure the formation of several independent routes and the distribution of communication lines between them.

Известен способ управления структурой инфокоммуникационной системы (См. Патент RU 2642380 С2, МПК G06F 9/00, G06F 15/177, опубликовано 24.01.2018, бюл. №3), заключающийся в создании имитационной модели инфокоммуникационной системы, подготовки вариантов структурного построения сетей совместно с данными о нагрузках, моделировании на имитационной модели вариантов структурного построения сетей, получении оценок параметров сетей по каждому варианту, выборе наиболее целесообразного варианта структуры сети по комплексу оценочных показателей и оценке показателей качества, реализации выбранной структуры сети.There is a known method for managing the structure of an infocommunication system (See Patent RU 2642380 C2, IPC G06F 9/00, G06F 15/177, published on January 24, 2018, Bulletin No. 3), which consists in creating a simulation model of an infocommunication system, preparing options for structural construction of networks together with data on loads, modeling on a simulation model of options for the structural construction of networks, obtaining estimates of network parameters for each option, choosing the most appropriate option for the network structure based on a set of evaluation indicators and assessing quality indicators, implementing the selected network structure.

Недостатком указанного способа является относительно низкая живучесть сети связи, так как формирование многомерных маршрутов осуществляется только на основе данных, характерных для статистических условий, не учитывающих динамику функционирования сети и изменение ее структуры и связности, а также изменение уровня оптического сигнала в линиях связи.The disadvantage of this method is the relatively low survivability of the communication network, since the formation of multidimensional routes is carried out only on the basis of data characteristic of statistical conditions that do not take into account the dynamics of the functioning of the network and changes in its structure and connectivity, as well as changes in the level of the optical signal in communication lines.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к заявленному изобретению является способ динамической реконфигурации сетей связи с многомерными маршрутами передачи сообщений (См. Патент РФ №2522851, С2. кл. H04W 40/00, опубл. 20.07.2014 г.). Известный способ заключается в том, что в каждом из узлов связи осуществляют контроль качества входящих в узел связи каналов связи, результаты контроля качества каналов связи передают на все узлы связи сети связи, в зависимости от качества канала связи оценивают пропускную способность канала связи, затем определяют пропускную способность одномерных маршрутов передачи сообщений в зависимости от пропускной способности входящих в этот одномерный маршрут каналов связи, далее формируют многомерный маршрут передачи сообщений, по которому передают сообщения, причем, вначале в многомерный маршрут включают одномерные маршруты передачи с наибольшей пропускной способностью, затем - одномерные маршруты передачи с меньшей, следующей по величине пропускной способностью и так далее, до тех пор, пока пропускная способность многомерного маршрута передачи не обеспечит передачу сообщений в заданное время с требуемой вероятностью доведения сообщения, и, далее, передают сообщения по многомерному маршруту передачи, в узлах связи, которые представляют собой источники сообщений, по результатам контроля качества канала связи оценивают также тренд изменения пропускной способности каналов связи, затем оценивают тренд изменения пропускной способности одномерных маршрутов передачи и, далее, оценивают тренд изменения пропускной способности многомерных маршрутов передачи, при уменьшении пропускной способности многомерного маршрута передачи ниже предельно допустимого значения в многомерный маршрут добавляют одномерные маршруты передачи, начиная с оставшихся одномерных маршрутов передачи с наибольшей пропускной способностью, и так до тех пор, пока пропускная способность многомерного маршрута передачи не достигнет необходимого значения с учетом тренда изменения пропускной способности многомерного маршрута, при формировании одномерных маршрутов передачи при равной пропускной способности каналов связи, сначала выбирают менее загруженные каналы связи, а затем более загруженные каналы связи, при неравной пропускной способности сначала выбирают каналы связи, у которых пропускная способность с учетом их загрузки будет больше, затем выбирают каналы связи с меньшей пропускной способностью с учетом их загрузки.The closest analogue (prototype) in technical essence to the claimed invention is a method for dynamic reconfiguration of communication networks with multidimensional message transmission routes (See RF Patent No. 2522851, C2. class H04W 40/00, published 07.20.2014). The known method is that in each of the communication nodes, the quality of the communication channels entering the communication node is monitored, the results of quality control of the communication channels are transmitted to all communication nodes of the communication network, depending on the quality of the communication channel, the throughput of the communication channel is assessed, then the throughput is determined the ability of one-dimensional message transmission routes, depending on the capacity of the communication channels included in this one-dimensional route, then form a multi-dimensional message transmission route along which messages are transmitted, and, first, one-dimensional transmission routes with the highest capacity are included in the multi-dimensional route, then one-dimensional transmission routes with the smaller, next highest throughput, and so on, until the throughput of the multidimensional transmission route ensures the transmission of messages at a given time with the required probability of delivering the message, and, further, messages are transmitted along the multidimensional transmission route, in communication nodes, which represent the sources of messages, based on the results of monitoring the quality of the communication channel, the trend of changes in the capacity of communication channels is also assessed, then the trend of changes in the capacity of one-dimensional transmission routes is assessed, and, further, the trend of changes in the capacity of multidimensional transmission routes is assessed, with a decrease in the capacity of the multidimensional transmission route below the maximum permissible value, one-dimensional transmission routes are added to the multidimensional route, starting with the remaining one-dimensional transmission routes with the highest throughput, and so on until the throughput of the multidimensional transmission route reaches the required value, taking into account the trend in the capacity of the multidimensional route, when forming one-dimensional transmission routes with equal capacity of communication channels, first select less loaded communication channels, and then more loaded communication channels; with unequal bandwidth, first select communication channels whose capacity, taking into account their load, will be greater, then select communication channels with less bandwidth taking into account their load.

Способ-прототип учитывает качество входящих в узел связи каналов связи и изменение пропускной способности каналов связи и одномерных маршрутов при формировании многомерного маршрута передачи сообщений.The prototype method takes into account the quality of communication channels entering a communication node and changes in the capacity of communication channels and one-dimensional routes when forming a multidimensional message transmission route.

Однако способ-прототип имеет недостаток: относительно низкую живучесть сети связи. Это объясняется тем, что в способе-прототипе формируют только один многомерный маршрут при этом не учитывают изменение связности элементов в структуре сети в случае выхода из строя узлов и линий связи в динамике ее функционирования, а также затухание оптического сигнала в одномерных маршрутах.However, the prototype method has a drawback: relatively low survivability of the communication network. This is explained by the fact that in the prototype method only one multidimensional route is formed, and the change in the connectivity of elements in the network structure in the event of failure of nodes and communication lines in the dynamics of its operation is not taken into account, as well as the attenuation of the optical signal in one-dimensional routes.

Техническим результатом при использовании заявленного способа динамической реконфигурации ВОСС, является повышение ее живучести за счет спроектированной структуры сети, обеспечивающей коммутацию нескольких независимых многомерных маршрутов передачи сообщений, и оперативного переключения между ними в случае увеличения затухания оптического сигнала в одном или нескольких одномерных маршрутах их составляющих.The technical result when using the claimed method of dynamic reconfiguration of the VOSS is to increase its survivability due to the designed network structure, which provides switching of several independent multidimensional message transmission routes, and prompt switching between them in the event of an increase in the attenuation of the optical signal in one or more one-dimensional routes of their components.

Технический результат достигается тем, что в известном способе динамической реконфигурации ВОСС, заключающемся в том, что в каждом из ее сетевых узлов связи контролируют качество входящих в узел каналов связи, коммутируют два и более одномерных маршрутов, состоящих из множества каналов между двумя инцидентными узлами связи, в многомерный маршрут передачи сообщений. Передают сообщения по многомерному маршруту передачи. Дополнительно предварительно определяют координаты размещения сетевых узлов связи n_i, где i = 1, 2, …, m. Рассчитывают расстояния между сетевыми узлами связи n_i, формируют матрицу расстояний между сетевыми узлами связи n_i. Рассчитывают минимальный по протяженности маршрут между всеми n_i, сетевыми узлами связи ВОСС. Группируют сетевые узлы связи n_i в k_j подсети, где j = 1, 2, …, h путем полного последовательного перебора сетевых узлов связи n_i по критерию минимальной суммарной длины линий связи образующих k_j подсеть. Проектируют в каждой k_j подсети кольцевую структуру, для чего формируют матрицу расстояний между сетевыми узлами связи n_i, составляющих каждую k_j подсеть, определяют в каждой k_j подсети центральный узел связи путем определения минимальной медианы графа, прокладывают линии связи от центральных узлов R_j к остальным сетевым узлам k_j подсети. Соединяют все R_j центральные узлы k_j подсетей между собой линиями связи. Определяют в каждой k_j подсети вспомогательные узлы связи путем определения в каждой k_j подсети ближайших к друг другу узлов связи, входящих в минимальный по протяженности маршрут между всеми n_i узлами ВОСС. Соединяют все R_y вспомогательные узлы k_j подсетей между собой линиями связи. Измеряют затухание а_ос оптического сигнала в одномерных маршрутах в каждой k_j подсети. Рассчитывают максимально допустимое значение затухания оптического сигнала а_доп в каждом одномерном маршруте. Коммутируют два независимых многомерных маршрута передачи сообщений, для чего коммутируют в первый многомерный маршрут два и более одномерных маршрутов у которых а_ос < а_доп, с коммутацией между подсетями через R_j центральные узлы связи и во второй многомерный маршрут два и более одномерных маршрутов, у которых а_ос<а_доп, с коммутацией между k_j подсетями через R_y вспомогательные узлы связи, причем, линии связи, задействованные в коммутации первого многомерного маршрута, в коммутации второго многомерного маршрута не задействуются. Передают сообщения по первому многомерному маршруту. При увеличении затухания оптического сигнала а_ос>а_доп в одном или нескольких одномерных маршрутах, составляющих первый многомерный маршрут, переключают на второй многомерный маршрут передачи сообщений при этом реконфигурируют ВОСС, для чего раскоммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений, исключают из него одномерные маршруты у которых а_ос>а_доп, после чего повторно коммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений из оставшихся одномерных маршрутов, не входящих во второй многомерный маршрут, у которых а_ос<а_доп.The technical result is achieved by the fact that in the known method of dynamic reconfiguration of the VOSS, which consists in the fact that in each of its network communication nodes the quality of the communication channels entering the node is monitored, two or more one-dimensional routes are switched, consisting of multiple channels between two incident communication nodes, into a multidimensional message transmission route. Messages are transmitted along a multidimensional transmission route. Additionally, the coordinates of the location of network communication nodes n _i are preliminarily determined, where i = 1, 2, ..., m. Calculate the distances between network communication nodes n _i and form a distance matrix between network communication nodes n _i . The minimum length route between all n _i VOSS network communication nodes is calculated. Network communication nodes n _i are grouped into k _j subnets, where j = 1, 2, ..., h by completely sequentially enumerating network communication nodes n _i according to the criterion of the minimum total length of communication lines forming k _j subnet. A ring structure is designed in each k _j subnetwork, for which a distance matrix is formed between network communication nodes n _i that make up each k _j subnet, a central communication node is determined in each k _j subnet by determining the minimum median of the graph, communication lines are laid from the central nodes R _j to the remaining network nodes k _j of the subnet. All R _j central nodes of k _j subnets are connected to each other by communication lines. Auxiliary communication nodes are determined in each k _j subnet by determining in each k _j subnet the closest communication nodes to each other that are included in the minimum length route between all n _i VOSS nodes. All R _y auxiliary nodes of k _j subnets are connected to each other by communication lines. The attenuation a _{os of} the optical signal in one-dimensional routes in each k _j subnet is measured. The maximum permissible value of optical signal attenuation a _add in each one-dimensional route is calculated. Two independent multidimensional message transmission routes are switched, for which two or more one-dimensional routes for which a _oc < a _add are switched into the first multidimensional route, with switching between subnets through R _j central communication nodes and two or more one-dimensional routes are switched into the second multidimensional route, y which a _os <a _additional , with switching between k _j subnets through R _y auxiliary communication nodes, and the communication lines involved in the switching of the first multidimensional route are not involved in the switching of the second multidimensional route. Messages are transmitted along the first multidimensional route. When the attenuation of the optical signal a _oc >a _add in one or more one-dimensional routes that make up the first multidimensional route increases, they switch to the second multidimensional route for message transmission, while reconfiguring the VOSS, for which purpose the first multidimensional route for message transmission is deswitched, excluding from it the one-dimensional routes for which a _os >a _add , after which the first multidimensional message transmission route is re-switched from the remaining one-dimensional routes not included in the second multidimensional route, for which a _os <a _add .

Группируют сетевые узлы связи n_i в k_j подсети с равным распределением узлов ВОСС между всеми k_j подсетями или по категориям.Network communication nodes n _i are grouped into k _j subnets with an equal distribution of VOSS nodes between all k _j subnets or by category.

Коммутируют в первый многомерный маршрут два и более одномерных маршрутов, обеспечивающих минимальное суммарное затухание оптического сигнала а_ос в нем, а также коммутируют два независимых многомерных маршрутов передачи сообщений из двух и более одномерных маршрутов таким образом, чтобы суммарное затухание одномерных маршрутов, составляющих первый и второй многомерные маршруты, отличалось не более чем на 10%.Two or more one-dimensional routes are switched into the first multidimensional route, ensuring the minimum total attenuation of the optical signal and _{the axis} in it, and two independent multidimensional message transmission routes from two or more one-dimensional routes are switched in such a way that the total attenuation of the one-dimensional routes making up the first and second multidimensional routes differed by no more than 10%.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, в заявленном способе реализована возможность динамической реконфигурации ВОСС за счет спроектированной структуры сети, обеспечивающей коммутацию нескольких независимых многомерных маршрутов передачи сообщений, и оперативного переключения между ними в случае увеличения затухания оптического сигнала а_ос>а_доп в одном или нескольких одномерных маршрутах их составляющих, чем и достигается повышение живучести.Thanks to a new set of essential features, the claimed method implements the possibility of dynamic reconfiguration of the VOSS due to the designed network structure that provides switching of several independent multidimensional message transmission routes, and prompt switching between them in the event of an increase in the attenuation of the optical signal a _os >a _ad in one or more one-dimensional routes of their components, which results in increased survivability.

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

фиг. 1 - размещение сетевых узлов связи (СУС);fig. 1 - placement of network communication nodes (NCC);

фиг. 2 - минимальный по протяженности маршрут между всеми узлами связи n_i в ВОСС;fig. 2 - the minimum length route between all communication nodes n _i in the VOSS;

фиг. 3 - группирование узлов связи n_i в k_j подсети;fig. 3 - grouping of communication nodes n _i in k _j subnet;

фиг. 4 - структура ВОСС, сформированная на основе соединения всех R_j центральных и R_y вспомогательных узлов k_j подсетей между собой линиями связи;fig. 4 - VOSS structure, formed on the basis of connecting all R _j central and R _y auxiliary nodes of k _j subnetworks to each other by communication lines;

фиг. 5 - характеристики одномерных маршрутах ВОСС;fig. 5 - characteristics of one-dimensional VOSS routes;

фиг. 6 - коммутация двух независимых многомерных маршрутов передачи сообщений;fig. 6 - switching of two independent multidimensional message transmission routes;

фиг. 7 - пример динамической реконфигурации ВОСС на промежутке времени t₁;fig. 7 - example of dynamic reconfiguration of the VOSS over a period of time t ₁ ;

фиг. 8 - пример динамической реконфигурации ВОСС на промежутке времени t₂.fig. 8 is an example of dynamic reconfiguration of the VOSS over a period of time t ₂ .

Реализация заявленного способа заключается в следующем. В соответствии с фиг.1 сетевые узлы связи ВОСС расположены на местности. Сетевые узлы связи ВОСС необходимо соединить волоконно-оптическими линиями между собой таким образом, чтобы в образуемой структуре сети коммутировалось не менее двух независимых многомерных маршрутов передачи сообщений между заданными пунктами.The implementation of the claimed method is as follows. In accordance with Fig. 1, VOSS network communication nodes are located on the ground. VOSS network communication nodes must be connected by fiber-optic lines to each other in such a way that at least two independent multidimensional message transmission routes between given points are switched in the resulting network structure.

Под СУС понимают комплекс технических средств, обеспечивающий соединение сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также предоставление их вторичным сетям [В. Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 288 с: ил., стр. 12].NMS is understood as a set of technical means that ensures the connection of network stations of the primary network, the formation and redistribution of network paths, standard transmission channels and standard physical circuits, as well as their provision to secondary networks [V. G. Fokin. Optical transmission systems and transport networks. Tutorial. - M.: Eco-Trends, 2008. - 288 p.: ill., p. 12].

Под ВОСС понимают совокупность ресурсов систем передачи (каналов, трактов, секций или участков передачи), относящихся к ним средств контроля, оперативного переключения, резервирования и управления, предназначенных для переноса информации между заданными пунктами [В. Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. -М.: Эко-Трендз, 2008. - 288 с: ил., стр. 13].VOSS is understood as a set of resources of transmission systems (channels, paths, sections or transmission sections), related means of control, operational switching, redundancy and management, designed to transfer information between given points [V. G. Fokin. Optical transmission systems and transport networks. Tutorial. -M.: Eco-Trends, 2008. - 288 p.: ill., p. 13].

На СУС устанавливают средства волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) и аппаратуру оперативного переключения (АОП).Fiber-optic transmission systems (FOTS) and operational switching equipment (OSE) are installed on the NMS.

Под ВОСП понимают комплекс технических средств, обеспечивающей формирование типовых каналов и трактов передачи с использованием в качестве направляющей среды оптического кабеля и передачей по нему оптических сигналов [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев, А. Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 м.: ил., стр. 12].FOSP is understood as a set of technical means that ensures the formation of standard channels and transmission paths using an optical cable as a guiding medium and transmitting optical signals through it [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A.D. Mochenov, R.M. Sharafutdinov. Ed. Professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. - 368 m.: ill., p. 12].

В качестве средств ВОСП, устанавливаемых на СУС, выступают один или несколько сетевых элементов. Под сетевыми элементами понимают изделие с набором функций, которые обеспечивают взаимодействие в сети с другими аналогичными устройствами для организации соединений, их защиты, тестирования, управления [В. Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 288 с: ил., стр. 151]. К сетевым элементам относят: терминальные мультиплексоры, мультиплексоры доступа (ввода/вывода) к отдельным цифровым потокам высокого и низкого уровней, кроссовые коммутаторы с возможностями любых перекрестных соединений трактов высокого и низкого уровней, регенераторы линейных сигналов и оптические усилители [В. Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. -М.: Эко-Трендз, 2008. - 288 с: ил., стр. 19].One or more network elements act as FOSS tools installed on the NMS. Network elements are understood as a product with a set of functions that ensure interaction on the network with other similar devices for organizing connections, protecting them, testing, and managing them [V. G. Fokin. Optical transmission systems and transport networks. Tutorial. - M.: Eco-Trends, 2008. - 288 p.: ill., p. 151]. Network elements include: terminal multiplexers, access multiplexers (input/output) to separate digital streams of high and low levels, cross-connect switches with the capabilities of any cross-connections of high and low level paths, linear signal regenerators and optical amplifiers [V. G. Fokin. Optical transmission systems and transport networks. Tutorial. -M.: Eco-Trends, 2008. - 288 p.: ill., p. 19].

Аппаратура оперативного переключения обеспечивает установление полупостоянных соединений между различными каналами и трактами [Гордиенко В. Н., Тверецкий М. С.Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебник для вузов. - 2-е издание, испр. и доп.- М: Горячая линия - Телеком, 2019. - 396 с: ил., стр. 201]. Установленная на сетевых узлах связи АОП осуществляет, в случае аварии или неисправности средств ВОСП, установленных на СУС, или инцидентных им линий связи, реконфигурацию многомерного маршрута на прилегающих одномерных маршрутах ВОСС и соответствующее переключение потоков. Использование АОП обеспечивает реализацию схемы резервирования одномерных маршрутов в ВОСС по схеме 1:1 и географически разнесенным линиям связи по принципу переключения секций или трактов. [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев, А. Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 м.: ил., стр. 242]. Установка узлах связи АОП обеспечивает резервирование с использованием различных маршрутов, число которых тем больше, чем больше связность ВОСС, определяемой числом независимых маршрутов между всеми парами СУС, и защиту от одновременных отказов нескольких сетевых элементов [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев, А. Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 м.: ил., стр. 247].Operational switching equipment ensures the establishment of semi-permanent connections between different channels and paths [Gordienko V.N., Tveretsky M.S. Multichannel telecommunication systems. Textbook for universities. - 2nd edition, rev. and additional - M: Hotline - Telecom, 2019. - 396 p.: ill., p. 201]. The AOP installed at the network communication nodes carries out, in the event of an accident or malfunction of the FOTS facilities installed on the NMS, or the communication lines incident to them, the reconfiguration of the multidimensional route on the adjacent one-dimensional VOTS routes and the corresponding switching of flows. The use of AOP ensures the implementation of a reservation scheme for one-dimensional routes in the VOSS according to a 1:1 scheme and geographically dispersed communication lines based on the principle of switching sections or paths. [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A.D. Mochenov, R.M. Sharafutdinov. Ed. Professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. - 368 m.: ill., p. 242]. Installation of AOP communication nodes provides redundancy using various routes, the number of which is greater, the greater the connectivity of the VOSS, determined by the number of independent routes between all pairs of NCS, and protection against simultaneous failures of several network elements [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A. D. Mochenov, R. M. Sharafutdinov. Ed. Professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. - 368 m.: ill., p. 247].

Для проектирования структуры ВОСС и соединения СУС линиями связи определяют координаты (B, L, H) n_i СУС (фиг.1) в геодезической системе координат [ГОСТ 32453-2013 Межгосударственный стандарт. Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек]. Определить координаты размещения СУС можно с помощью навигационной аппаратуры потребителя, например «Грот-В» 14Ц821 [Приемоиндикатор возимый «Грот-В» индекс 14Ц821. Руководство по эксплуатации ЦДКТ.464316.448 РЭ]. Далее рассчитывают расстояния между СУС и, в ВОСС, для чего производят пересчет геодезических координат каждого из узлов в геоцентрическую декартовую систему координат 0XYZ, центр которой совмещен с центром масс Земли, ось 0Z направлена по оси вращения Земли в сторону Северного полюса, ось ОХ лежит в плоскости земного экватора и связана с Гринвичским меридианом G, ось 0Y дополняет систему координат до правой [Перов А. И. Основы построения спутниковых радионавигационных систем. Учеб. пособие для вузов. - М: Радиотехника, 2012. 240 с: ил.]. Рассчитывают геоцентрические координаты СУС n_i и n_m: x_i, y_i, z_i, x_m, y_m, z_m. [ГОСТ 32453-2013 Межгосударственный стандарт. Глобальная навигационная спутниковая система. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек]. Рассчитывают расстояния между СУС n_i и n_m по формуле . Определение расстояний между СУС n_i и n_m в ВОСС позволяет сформировать матрицу расстояний между ними [Филлипс Д., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 496 с, ил. стр. 18]To design the structure of the VOSS and connect the SUS with communication lines, the coordinates (B, L, H) n _{i of} the SUS (Fig. 1) are determined in the geodetic coordinate system [GOST 32453-2013 Interstate standard. Global navigation satellite system. Coordinate systems. Methods for transforming coordinates of defined points]. The coordinates of the SUS placement can be determined using consumer navigation equipment, for example, “Grot-V” 14Ts821 [Receiver portable “Grot-V” index 14Ts821. Operation manual CDKT.464316.448 RE]. Next, the distances between the SUS and, in the VOSS, are calculated, for which the geodetic coordinates of each of the nodes are recalculated into the geocentric Cartesian coordinate system 0XYZ, the center of which is combined with the center of mass of the Earth, the 0Z axis is directed along the axis of rotation of the Earth towards the North Pole, the OX axis lies in plane of the earth's equator and is connected with the Greenwich meridian G, the 0Y axis complements the coordinate system to the right [Perov A.I. Fundamentals of constructing satellite radio navigation systems. Textbook manual for universities. - M: Radio engineering, 2012. 240 p.: ill.]. The geocentric coordinates of the SUS n _i and n _m are calculated: x _i , y _i , z _i , x _m , y _m , z _m . [GOST 32453-2013 Interstate standard. Global navigation satellite system. Coordinate systems. Methods for transforming coordinates of defined points]. Calculate the distances between the SUS n _i and n _m using the formula . Determining the distances between the NMS n _i and n _m in the VOSS allows you to generate a matrix of distances between them [Phillips D., Garcia-Diaz A. Methods of network analysis: Trans. from English - M.: Mir, 1984. - 496 p., ill. page 18]

Сформированная матрица расстояний между УС позволяет рассчитать минимальный по протяженности маршрут между всеми n_i узлами ВОСС.Рассчитывают минимальный по протяженности маршрут между всеми n_i узлами ВОСС, известными способами, например решением задачи «Коммивояжер» [Кристофидиес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978, стр. 242] (фиг.2). Нахождение минимального по протяженности маршрута между всеми n_i узлами ВОСС позволяет группировать СУС n_i в k_j подсети и определить в каждой k_j подсети вспомогательные узлы связи . Группируют СУС n_i в k_j подсети, где j = 1, 2, …, h либо с равным распределением узлов связи ВОСС между всеми подсетями, либо по категориям. Категорию СУС определяют в зависимости от категорий основных направлений электросвязи, которые данные узлы обслуживают, и значимости выделяемых каналов [ГОСТ Р 53111 - 2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования. Требования и методы проверки. - М.: Стандартинформ, 2009 г. - 19 с, стр. 7]. Группирование СУС n_i в k_j подсети осуществляют путем полного последовательного их перебора по критерию минимальной суммарной длины линий связи образующих k_j подсеть (фиг.3). Полный последовательный перебор узлов связи n_i осуществляют известными способами, например решением комбинаторной задачи перебора [Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480 с: ил., стр. 376].The generated matrix of distances between the CS allows you to calculate the minimum length route between all n _i nodes of the VOSS. The minimum length route between all n _i nodes of the VOSS is calculated using known methods, for example, solving the “Traveling Salesman” problem [Christofidies N. Graph Theory. Algorithmic approach. M.: Mir, 1978, p. 242] (Fig. 2). Finding the minimum route length between all n _i nodes of the VOSS allows you to group the NMS n _i into k _j subnets and determine auxiliary communication nodes in each k _j subnet . The NMS n _i is grouped into k _j subnets, where j = 1, 2, ..., h, either with an equal distribution of VOSS communication nodes between all subnets, or by category. The category of SUS is determined depending on the categories of the main directions of telecommunications that these nodes serve, and the significance of the allocated channels [GOST R 53111 - 2008. Stability of the functioning of the public communication network. Requirements and verification methods. - M.: Standartinform, 2009 - 19 p., p. 7]. Grouping of NMS n _i into k _j subnets is carried out by completely sequentially enumerating them according to the criterion of the minimum total length of communication lines forming k _j subnetwork (Fig.3). A complete sequential search of communication nodes n _i is carried out using known methods, for example, solving a combinatorial search problem [Kuznetsov O.P., Adelson-Velsky G.M. Discrete mathematics for the engineer. - 2nd ed., revised. and additional - M.: Energoatomizdat, 1988. - 480 p.: ill., p. 376].

Далее проектируют в каждой k_j подсети кольцевую структуру, для чего формируют матрицу расстояний между узлами связи составляющих каждую k_j подсеть, на основе которой определяют в каждой k_j подсети центральный узел связи с помощью расчета минимальной медианы графа. Затем прокладывают линии связи от центральных узлов R_j к остальным узлам k_j подсети [Кристофидиес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978, стр. 127] и соединяют все R_j оцентральные узлы k_j подсетей между собой линиями связи (фиг.4).Next, a ring structure is designed in each k _j subnetwork, for which a distance matrix is formed between the communication nodes that make up each k _j subnet, on the basis of which the central communication node is determined in each k _j subnet by calculating the minimum median of the graph. Then communication lines are laid from the central nodes R _j to the remaining nodes k _j of the subnet [Christofides N. Graph Theory. Algorithmic approach. M.: Mir, 1978, p. 127] and connect all R _j central nodes of k _j subnetworks to each other by communication lines (Fig. 4).

Определяют в каждой k_j подсети вспомогательные узлы связи R_j ∈ k_j. Ближайшие к друг другу узлы в каждой k_j подсети связи в минимальном по протяженности маршруте между всеми и, узлами ВОСС (фиг.2), являются вспомогательными узлами связи. Соединяют все R_yвспомогательные узлы k_j подсетей между собой линиями связи (на фиг.4 показаны пунктирными линиями).Auxiliary communication nodes R _j ∈ k _j are determined in each k _j subnet. The nodes closest to each other in each k _j communication subnet in the minimum length route between all and, VOSS nodes (Fig. 2), are auxiliary communication nodes. All R _y auxiliary nodes of k _j subnets are connected to each other by communication lines (shown in dotted lines in Fig. 4).

Контроль качества входящих в СУС каналов связи осуществляют в соответствии с требованиями уровня обслуживания для соответствующего метода коммутации трафика и цифровой иерархии. Под уровнем обслуживания понимают совокупность технических параметров, характеризующих соответствие некоторой группы ресурсов поступающей нагрузке при определенных условиях [Рекомендация Е. 800 «Термины и определения по инженерии трафика»; Лемешко А.В., Модель и метод предотвращения перегрузки с активным управлением очередью на узлах телекоммуникационной сети // Проблемы телекоммуникаций. - 2014. - С.91-104; Шринивас В., Качество обслуживания в IP: учеб. Пособие / В. Шринивас. - М.: издательский дом «Вильяме», 2003. - 368 с].The quality control of communication channels included in the NMS is carried out in accordance with the service level requirements for the corresponding traffic switching method and digital hierarchy. The service level is understood as a set of technical parameters that characterize the compliance of a certain group of resources with the incoming load under certain conditions [Recommendation E. 800 “Traffic Engineering Terms and Definitions”; Lemeshko A.V., Model and method for preventing overload with active queue management at telecommunication network nodes // Problems of telecommunications. - 2014. - P.91-104; Srinivas V., Quality of service in IP: textbook. Manual / V. Srinivas. - M.: publishing house "William", 2003. - 368 p.].

Для систем с коммутацией каналов определение уровня качества обслуживания каждого потока данных производят в соответствии с нормами на рабочие характеристики по скорости передачи битов тракта для секунды с ошибками - PO_es или нормы для рабочих характеристик пораженной ошибками секунды - PO_ses, нормы для рабочих характеристик фоновой ошибкой блока - PO_bbe, нормы для рабочих характеристик пораженный ошибками период - PO_sep и распределением тракта А%, А%=∑а% [Предельные значения рабочих характеристик при вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании международных мультиоператорных трактов и мультиплексных участков SDH - Рекомендация МСЭ-Т / М.2101; 2003 г., 44 с, стр. 15].For circuit-switched systems, the determination of the quality of service level of each data stream is made in accordance with the performance standards for the bit rate of the path for the errored second - PO _es or the performance standards for the error-affected second - PO _ses , the performance standards for the background error block - PO _bbe , standards for performance characteristics error-affected period - PO _sep and path distribution A%, A% = ∑ a % [Limit values of performance characteristics during commissioning and maintenance of international multi-operator paths and multiplex sections of SDH - ITU Recommendation - T/M.2101; 2003, 44 p., p. 15].

Для пакетного трафика определение уровня качества обслуживания каждого потока данных производят по своевременности доставки пакета, оцениваемой достижимой максимальной сквозной задержкой пакета i-го потока данных «из конца в конец» s-го класса из множества S классов трафика t_дост, не превышающей требуемого значения t_треб, определяемого рекомендацией Y. 1541: Гарантированное качество обслуживания предоставляемых мультисервисных услуг достигается путем обеспечения требуемой задержки обработки пакетов i-го потока в системе спектрального уплотнения - получателем сообщений.For packet traffic, the quality of service level of each data stream is determined by the timeliness of packet delivery, estimated by the achievable maximum end-to-end packet delay of the i-th data flow of the s-th class from the set of S traffic classes t _dost , not exceeding the required value t _requirements determined by recommendation Y. 1541: Guaranteed quality of service for the provided multiservice services is achieved by ensuring the required delay in processing packets of the i-th stream in the spectrum multiplexing system - the recipient of the messages.

Уровень качества обслуживания трафика оценивают с помощью интегрального показателя для различных категорий и типов пакетного трафика, который рассчитывают по формуле где - обобщенный показатель качества обслуживания пакетного трафика, - время задержки, - вероятность своевременной доставки и - вариация задержки для различных категорий трафика k ∈ [1, K] и типа трафика u ∈ [1, U]. Показатель рассчитывают как интегральную оценку по трем показателям с учетом весовых коэффициентов g, которые определяют методом экспертных оценок.The level of quality of traffic service is assessed using an integral indicator for various categories and types of packet traffic, which is calculated using the formula Where - generalized indicator of quality of service for packet traffic, - delay time, - probability of timely delivery and - delay variation for different traffic categories k ∈ [1, K] and traffic type u ∈ [1, U]. Index calculated as an integral assessment for three indicators, taking into account weighting coefficients g, which are determined by the method of expert assessments.

Параметры нормируют по формуле , где - нормированное значение параметра в диапазоне [0,1]; - максимальное и минимальное значение нормируемого параметра.Options normalized by the formula , Where - normalized value of the parameter in the range [0,1]; - maximum and minimum value of the standardized parameter.

С учетом вышеперечисленного оценку уровня качества обслуживания пакетного трафика производят по формуле: , где - весовые коэффициенты для соответствующих показателей, - нормированные значения задержки, потерь и вариации задержки для соответствующей категории и типа трафика.Taking into account the above, the quality of service level for packet traffic is assessed using the formula: , Where - weighting coefficients for the relevant indicators, - normalized values of delay, loss and delay variation for the corresponding category and type of traffic.

Измеряют затухание а_ос оптического сигнала в одномерных маршрутах в каждой k_j подсети между оптическими усилителями или регенераторами. Измерить затухание а_ос оптического сигнала можно различными известными методами, например, с помощью метода обратного рассеяния [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 62], с помощью оптического рефлектометра во временной области, например «ТОПА3-7000» [Тестер оптический серии «ТОПА3-7000» Руководство по эксплуатации АВНФ.411918.008 РЭ] или в автоматическом режиме с помощью системы управления и мониторинга оборудования ВОСП, установленного на СУС, например, с помощью универсальной системы управления и мониторинга «Фрактал» [Сетевая система управления DWDM-сетей NMS «ФРАКТАЛ» версия 4.0. Краткое руководство пользователя]. Затем рассчитывают допустимое значение затухания оптического сигнала в каждом одномерном маршруте а_доп [дБ/км]. Одномерным маршрутом передачи в сети связи называют множество каналов связи, образованных оборудованием связи, между двумя инцидентными узлами связи. Многомерным маршрутом передачи сообщения в сети связи называют два и более соединения одномерных независимых маршрутов, по которым передают сообщение. Максимально допустимое значение затухания оптического сигнала в одномерном маршруте а_доп определяют максимальным значением перекрываемого затухания на усилительных участках одномерного маршрута между оборудованием ВОСП или между оборудованием ВОСП и оптическим усилителем или между оптическими усилителями, дБ;The attenuation a _{os of} the optical signal in one-dimensional routes in each k _j subnetwork between optical amplifiers or regenerators is measured. The attenuation a _os of an optical signal can be measured by various known methods, for example, using the backscattering method [Subbotin E.A. Methods and means for measuring parameters of optical telecommunication systems. Textbook for universities. - M.: Hotline - Telecom, 2018. - 224 p.: ill. p. 62], using an optical reflectometer in the time domain, for example “TOPA3-7000” [Optical tester series “TOPA3-7000” Operating manual AVNF.411918.008 RE] or in automatic mode using a control and monitoring system for VOSP equipment installed on the NMS, for example, using the universal control and monitoring system “Fractal” [Network management system for DWDM networks NMS “FRACTAL” version 4.0. Quick User Guide]. Then the permissible value of optical signal attenuation in each one-dimensional route is calculated, a _add [dB/km]. A one-dimensional transmission route in a communication network is a set of communication channels formed by communication equipment between two incident communication nodes. A multidimensional route for transmitting a message in a communication network is two or more connections of one-dimensional independent routes along which a message is transmitted. The maximum permissible value of attenuation of an optical signal in a one-dimensional route a _additional is determined by the maximum value of the overlapped attenuation in the amplification sections of a one-dimensional route between the FOTS equipment or between the FOTS equipment and an optical amplifier or between optical amplifiers, dB;

Максимальное допустимое значение затухания оптического сигнала рассчитывают где - затухание разъемного оптического соединителя, дБ; n - число разъемных оптических соединителей; А_н - затухание неразъемного оптического соединителя; m - число неразъемных оптических соединителей; α - коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км; L - длина усилительного участка в одномерном маршруте; А_п - суммарное затухание всех дополнительных пассивных устройств, включенных на усилительном участке одномерного маршрута. Максимальную протяженность усилительного участка одномерного маршрута рассчитывают по формуле , км, где - энергетический потенциал; - строительная длина кабеля; ΔW₃ - энергетический запас, дБ. Энергетический потенциал определяют выражением , где - уровень оптического сигнала на передаче в начале усилительного участка одномерного маршрута и р_пр - уровень оптического сигнала на приеме в конце усилительного участка одномерного маршрута. Энергетический запас рассчитывают , где А₁ - запас на ухудшение параметров пассивных элементов кабельного участка; А₂ - запас на ухудшение параметров оптоэлектронных компонентов ВОСП [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев, А. Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 м.: ил., стр. 320]. Если максимальная протяженность усилительного участка на одномерном маршруте меньше длины одномерного маршрута, его представляют совокупностью усилительных участков, при этом оптический усилитель или регенератор устанавливают посередине длины одномерного маршрута.The maximum permissible value of optical signal attenuation is calculated Where - attenuation of a detachable optical connector, dB; n is the number of detachable optical connectors; A _n - attenuation of an all-in-one optical connector; m is the number of permanent optical connectors; α - optical cable attenuation coefficient, dB/km; L is the length of the amplifying section in a one-dimensional route; And _n is the total attenuation of all additional passive devices connected in the amplifying section of the one-dimensional route. The maximum length of the reinforcing section of a one-dimensional route is calculated using the formula , km, where - energy potential; - construction length of the cable; ΔW ₃ - energy reserve, dB. The energy potential is determined by the expression , Where - the level of the optical signal at transmission at the beginning of the amplifying section of the one-dimensional route and p _pr - the level of the optical signal at reception at the end of the amplification section of the one-dimensional route. Energy reserve is calculated , where A ₁ is the margin for deterioration of the parameters of the passive elements of the cable section; A ₂ - reserve for deterioration of parameters of optoelectronic components of FOSP [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A.D. Mochenov, R.M. Sharafutdinov. Ed. Professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. - 368 m.: ill., p. 320]. If the maximum length of the reinforcing section on a one-dimensional route less than the length of the one-dimensional route, it is represented by a set of amplification sections, with an optical amplifier or regenerator installed in the middle of the length of the one-dimensional route.

После чего коммутируют два независимых многомерных маршрута передачи сообщений путем расчета кратчайшего пути между корреспондирующими узлами связи, с помощью известных методов, например, с помощью алгоритма Дейкстры [Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах: Пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - 323 с, ил. стр. 45] (фиг.7). При этом в первый и второй многомерные маршруты коммутируют два и более одномерных маршрутов у которых а_ос<а_доп, таким образом, чтобы коммутация между подсетями осуществлялась через R_j центральные узлы для первого многомерного маршрута и через R_yвспомогательные узлы связи для второго многомерного маршрута. Линии связи, задействованные в коммутации первого многомерного маршрута, в коммутации второго многомерного маршрута не задействуют, что повышает живучесть ВОСС. Взаимное исключение линий связи из многомерных маршрутов обеспечивает алгоритм Дейкстры [Кристофидиес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978, стр. 177].Then two independent multidimensional message transmission routes are commuted by calculating the shortest path between corresponding communication nodes using known methods, for example, using Dijkstra's algorithm [Mainika E. Optimization algorithms on networks and graphs: Trans. from English - M.: Mir, 1981. - 323 p., ill. p. 45] (Fig. 7). In this case, two or more one-dimensional routes are commuted into the first and second multidimensional routes for which a _os <a _additional , so that switching between subnets is carried out through R _j central nodes for the first multidimensional route and through R _y auxiliary communication nodes for the second multidimensional route . The communication lines involved in the switching of the first multidimensional route are not involved in the switching of the second multidimensional route, which increases the survivability of the VOSS. Mutual exclusion of communication lines from multidimensional routes is ensured by Dijkstra's algorithm [Christofidies N. Graph Theory. Algorithmic approach. M.: Mir, 1978, p. 177].

При увеличении затухания оптического сигнала а_ос>а_доп в одном или нескольких одномерных маршрутов переключают на второй многомерный маршрут передачи сообщений. Раскоммутацию и коммутацию осуществляют с помощью АОП, установленных на СУС ВОСС, при этом обеспечивается автоматическое переключение между маршрутами за время не более 50 мс, что сохраняет в большинстве случаев установленные соединения в сети [В. Г. Фокин. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. - М.: Эко-Трендз, 2008. -288 с: ил., стр. 18]. Реконфигурацию осуществляют централизовано с помощью сетевого центра управления, в качестве которого может выступать оборудование ВОСП, установленное на одном из центральных узлов связи ВОСП, децентрализовано или комбинировано [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В. В. Крухмалев, А. Д. Моченов, Р. М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 м.: ил., стр. 248]. Сетевой центр управления собирает информацию о состоянии всех элементов сети, принимает решение о конфигурации ВОСС и рассылает соответствующие команды на переключение передачи сообщений между многомерными маршрутами и их реконфигурацию всем АОП. Децентрализованную реконфигурацию ВОСС осуществляют с помощью обмена сообщениями о состоянии сетевых элементов ВОСС между АОП всех СУС, после чего вырабатывают согласованное решение по конфигурации. Комбинированная реконфигурация предусматривает хранение конфигурационных таблиц, рассылаемых сетевым центром управления, на каждом СУС ВОСС и принятие решения о реконфигурации на основании данных таблиц.As the attenuation of the optical signal increases, a _os >a _additional in one or more one-dimensional routes is switched to a second multi-dimensional message transmission route. Decommutation and switching are carried out using AOP installed on the VOSS NMS, which ensures automatic switching between routes in a time of no more than 50 ms, which in most cases preserves established connections in the network [V. G. Fokin. Optical transmission systems and transport networks. Tutorial. - M.: Eco-Trends, 2008. -288 p.: ill., p. 18]. Reconfiguration is carried out centrally with the help of a network control center, which can be VOSP equipment installed at one of the central VOSP communication nodes, decentralized or combined [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A.D. Mochenov, R.M. Sharafutdinov. Ed. Professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. - 368 m.: ill., p. 248]. The network control center collects information about the state of all network elements, makes a decision on the configuration of the VOSS and sends appropriate commands to switch the transmission of messages between multidimensional routes and their reconfiguration to all AOPs. Decentralized reconfiguration of the VOSS is carried out by exchanging messages about the state of the VOSS network elements between the AOPs of all NMS, after which an agreed solution on the configuration is developed. Combined reconfiguration involves storing configuration tables sent by the network control center on each VOSS NMS and making a decision on reconfiguration based on these tables.

Далее реконфигурируют ВОСС, для чего раскоммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений, при этом исключают из него одномерные маршруты у которых а_ос>а_доп. После чего повторно коммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений из оставшихся одномерных маршрутов не входящих во второй многомерный маршрут у которых а_ос<а_доп.Next, the VOSS is reconfigured, for which purpose the first multidimensional message transmission route is unswitched, while one-dimensional routes for which a _os > a _{additional are excluded from it.} Then the first multidimensional message transmission route is re-switched from the remaining one-dimensional routes not included in the second multidimensional route for which a _os <a _add .

Пример повышения живучести ВОСС, представленной на фиг.1 за счет динамической реконфигурации ее структуры.An example of increasing the survivability of the VOSS, shown in Fig. 1, due to the dynamic reconfiguration of its structure.

Исходные данные: число узлов в сети N = 15. Определяют координаты размещения СУС, измеряют расстояния между ними и формируют матрицу расстояний между узлами связи .Initial data: number of nodes in the network N = 15. Determine the coordinates of the location of the control system, measure the distances between them and form a matrix of distances between communication nodes .

С помощью матрицы расстояний , рассчитывают минимальный по протяженности маршрут между всеми т узлами ВОСС путем решения задачи «Коммивояжер» по критерию . Результаты расчета показывают, что . Маршрут последовательно проходит между узлами связи 1-2-14-15-13-12-10-9-11-4-8-7-6-5-3-1 (фиг.2).Using the distance matrix , calculate the minimum route between all m nodes of the VOSS by solving the “Traveling Salesman” problem according to the criterion . The calculation results show that . The route sequentially passes between communication nodes 1-2-14-15-13-12-10-9-11-4-8-7-6-5-3-1 (Fig. 2).

Группируют узлы связи n_i в 3 подсети, путем полного последовательного перебора узлов связи т по критерию минимальной суммарной длины линий связи образующих k_j подсеть.Group communication nodes n _i into 3 subnets by completely sequentially enumerating communication nodes t according to the criterion of the minimum total length of communication lines forming k _j subnet.

Состав подсетей: первая подсеть включает УС №1, №2, №3, №5 и №14; вторая подсеть включает УС №9, №10, №12, №13 и №15; третья подсеть включает УС №4, №6, №7, №8 и №11.Composition of subnets: the first subnet includes CS No. 1, No. 2, No. 3, No. 5 and No. 14; the second subnetwork includes CS No. 9, No. 10, No. 12, No. 13 and No. 15; the third subnetwork includes CS No. 4, No. 6, No. 7, No. 8 and No. 11.

Проектируют в каждой k_j подсети кольцевую структуру, для чего формируют матрицу расстояний между узлами связи n_i, составляющих каждую k_j подсеть, A ring structure is designed in each k _j subnetwork, for which a distance matrix is formed between communication nodes n _i that make up each k _j subnet,

Определяют в каждой k_j подсети центральный узел связи R_j ∈ k_j с помощью расчета минимальной медианы графа. Центральным узлом первой подсети k₁ является УС №2, во второй подсети k₂ - УС №12, в третьей подсети k₃ - УС №8. Прокладывают линии связи от центральных узлов R_j к остальным узлам k_j подсети.In each k _j subnetwork, the central communication node R _j ∈ k _j is determined by calculating the minimum median of the graph. The central node of the first subnet k ₁ is US No. 2, in the second subnet k ₂ - US No. 12, in the third subnet k ₃ - US No. 8. Communication lines are laid from the central nodes R _j to the remaining nodes k _j of the subnetwork.

Соединяют центральные узлы №2, 12 и 8 между собой линиями связи (фиг.4). Определяют в каждой k_j подсети вспомогательные узлы связи с помощью рассчитанного ранее минимального по протяженности маршрута между всеми n_i узлами ВОСС (фиг.2). Вспомогательными узлами связи в первой подсети k₁ являются УС №5 и УС №14, во второй подсети k₂ - УС №9 и УС №15, в третьей подсети k₃ - УС №6 и УС №11. Соединяют вспомогательные узлы 14 и 15, 9 и 11, 5 и 6 между собой линиями связи (фиг.4).Central nodes No. 2, 12 and 8 are connected to each other by communication lines (Fig. 4). Auxiliary communication nodes are determined in each k _j subnet using the previously calculated minimum length route between all n _i nodes of the VOSS (Fig. 2). Auxiliary communication nodes in the first subnet k ₁ are US No. 5 and US No. 14, in the second subnet k ₂ - US No. 9 and US No. 15, in the third subnet k ₃ - US No. 6 and US No. 11. Auxiliary nodes 14 and 15, 9 and 11, 5 and 6 are connected to each other by communication lines (Fig. 4).

Расчет максимально допустимых значений затухания оптического сигнала в одномерных маршрутах α_доп осуществлены для исходных данных: оборудование ВОСП, установленное на СУС фирмы «Т8» модель L400-2C2-X2 с выходной мощностью (BER=10^-12) -15дБм и чувствительностью приемника -22 дБм. Энергетический потенциал W=7 дБ. Кабель фирмы «ОКС-01» марки ОП2 с затуханием на длине волны λ = 1550 нм α = 0,18 дБ/км и строительной длинной кабеля на барабане 12 км. Среднее значение, обеспечиваемое сварочным аппаратом, при сварке оптического волокна А_н = 0,04 дБ. Затухание разъемного оптического соединителя А_р = 0,2 дБ, ΔW₃ = 0,2 дБ, А_п = 1 дБ. Рассчитывают В случае если длина одномерного маршрута ВОСС больше 35,2 км то устанавливают оптические усилители или регенераторы с делением его длины на равномерные отрезки. Длины одномерных маршрутов, количество оптических усилителей на одномерных маршрутах, длины усилительных участков в одномерных маршрутах, рассчитанные допустимые а_доп и измеренные а_ос значения затухания оптического сигнала представлены на фиг.5.Calculation of the maximum permissible values of optical signal attenuation in one-dimensional routes α _additional was carried out for the initial data: FOSP equipment installed on the SUS company "T8" model L400-2C2-X2 with output power (BER = 10 ^-12 ) -15 dBm and receiver sensitivity -22 dBm. Energy potential W=7 dB. Cable from OKS-01 brand OP2 with attenuation at wavelength λ = 1550 nm α = 0.18 dB/km and cable length on the drum of 12 km. The average value provided by the welding machine when welding optical fiber is A _n = 0.04 dB. Attenuation of a detachable optical connector A _p = 0.2 dB, ΔW ₃ = 0.2 dB, A _p = 1 dB. Calculate If the length of the one-dimensional VOSS route is more than 35.2 km, then optical amplifiers or regenerators are installed, dividing its length into uniform segments. The lengths of one-dimensional routes, the number of optical amplifiers on one-dimensional routes, the lengths of amplification sections in one-dimensional routes, the calculated permissible _values and _the measured attenuation values of the optical signal are presented in Fig. 5.

Корреспондирующие узлы №3 и №10. Коммутируют в первый многомерный маршрут два и более одномерных маршрутов, у которых а_ос < а_доп, с коммутацией между подсетями через R_j центральные узлы связи №2 и №12. В первый многомерный маршрут входят следующие одномерные маршруты: 3-1-2-12-10 (фиг.6).Corresponding nodes No. 3 and No. 10. Two or more one-dimensional routes for which a _oc < a _add are switched into the first multidimensional route, with switching between subnets through R _j central communication nodes No. 2 and No. 12. The first multidimensional route includes the following one-dimensional routes: 3-1-2-12-10 (Fig. 6).

Во второй многомерный маршрут коммутируют два и более одномерных маршрутов, у которых а_ос<а_доп, с коммутацией между k_j подсетями через R_y вспомогательные узлы связи №14 и №15. Во второй многомерный маршрут входят следующие одномерные маршруты: 3-5-14-15-9-10 (фиг.6).In the second multidimensional route, two or more one-dimensional routes are switched, for which a _os <a _additional , with switching between k _j subnets through R _y auxiliary communication nodes No. 14 and No. 15. The second multidimensional route includes the following one-dimensional routes: 3-5-14-15-9-10 (Fig. 6).

На промежутке времени t₁ увеличилось затухание оптического сигнала с 5,5 дБ до 8 дБ в одномерном маршруте 2-12, таким образом 8 дБ > 6,53 дБ. АОП на УС №3 осуществило переключение на второй многомерный маршрут передачи сообщений. ВОСС реконфигурируют для чего раскоммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений: 3-1-2-12-10, исключают из него 2-12 одномерный маршрут и заново коммутируют первый многомерный маршрут передачи сообщений из оставшихся одномерных маршрутов, не входящих во второй многомерный маршрут. Первый многомерный маршрут после реконфигурации включает в себя следующие одномерные маршруты: 3-1-2-8-12-10 (фиг.7).At time interval t _1, the attenuation of the optical signal increased from 5.5 dB to 8 dB in one-dimensional route 2-12, thus 8 dB > 6.53 dB. The AOP at MS No. 3 switched to the second multidimensional message transmission route. The VOSS is reconfigured, for which the first multidimensional message transmission route is unswitched: 3-1-2-12-10, the one-dimensional route 2-12 is excluded from it, and the first multidimensional message transmission route is re-switched from the remaining one-dimensional routes that are not included in the second multidimensional route. The first multidimensional route after reconfiguration includes the following one-dimensional routes: 3-1-2-8-12-10 (Fig. 7).

На промежутке времени t₂ увеличилось затухание оптического сигнала с 5,8 дБ до 9 дБ в одномерном маршруте 5-14, таким образом 9 дБ > 6,84 дБ. АОП на УС №5 осуществило переключение на первый многомерный маршрут передачи сообщений, сформированный на промежутке времени t₁. ВОСС реконфигурируют для чего раскоммутируют второй многомерный маршрут передачи сообщений: 3-5-14-15-9-10, исключают из него 5-14 одномерный маршрут и заново коммутируют второй многомерный маршрут передачи сообщений из оставшихся одномерных маршрутов, не входящих в первый многомерный маршрут. Второй многомерный маршрут после реконфигурации включает в себя следующие одномерные маршруты: 3-5-6-11-9-10 (фиг.8).At time interval t _2, the attenuation of the optical signal increased from 5.8 dB to 9 dB in the one-dimensional route 5-14, thus 9 dB > 6.84 dB. The AOP at MS No. 5 switched to the first multidimensional message transmission route, formed during the time interval t ₁ . The VOSS is reconfigured for which the second multidimensional message transmission route is deswitched: 3-5-14-15-9-10, the one-dimensional route 5-14 is excluded from it and the second multidimensional message transmission route is re-switched from the remaining one-dimensional routes not included in the first multidimensional route . The second multidimensional route after reconfiguration includes the following one-dimensional routes: 3-5-6-11-9-10 (Fig. 8).

В первый многомерный маршрут коммутируют два и более одномерных маршрутов, обеспечивающих суммарное минимальное затухание оптического сигнала а_ос в нем. Расчеты, показывают, что в данном варианте коммутации в первый многомерный коммутируют одномерные маршруты: 3 - 1 - 2- 12 - 10, с суммарным затуханием оптического сигнала в нем а_ос = 21,14 дБ. Другие варианты коммутации первого многомерного маршрута обеспечивают большее суммарное затухание оптического сигнала по отношений к нему: 3 - 5 - 14-15 - 9 - 10 а_ос = 27,9 дБ; 3 - 5 - 6 - 11 - 9 - 10 а_ос = 29 дБ/км.Two or more one-dimensional routes are switched into the first multidimensional route, ensuring the total minimum attenuation of the optical signal and _{the os} in it. Calculations show that in this switching option, one-dimensional routes are switched to the first multidimensional one: 3 - 1 - 2 - 12 - 10, with the total attenuation of the optical signal in it _aoc = 21.14 dB. Other switching options for the first multidimensional route provide a greater total attenuation of the optical signal in relation to it: 3 - 5 - 14-15 - 9 - 10 _ac = 27.9 dB; 3 - 5 - 6 - 11 - 9 - 10 a _os = 29 dB/km.

Коммутируют два независимых многомерных маршрутов передачи сообщений из двух и более одномерных маршрутов таким образом, чтобы суммарное затухание одномерных маршрутов, составляющих первый и второй многомерные маршруты, отличалось не более чем на 10%. В данном варианте коммутации в первый многомерный маршрут могут быть скоммутированы одномерные маршруты 3-5 - 14 - 15-9 - 10, а во второй 3-5-6-11-9-10, так как их суммарное затухание отличается друг от друга на 3,8%.Two independent multidimensional message transmission routes from two or more one-dimensional routes are switched in such a way that the total attenuation of the one-dimensional routes that make up the first and second multidimensional routes differs by no more than 10%. In this switching option, one-dimensional routes 3-5 - 14 - 15-9 - 10 can be switched into the first multidimensional route, and 3-5-6-11-9-10 in the second, since their total attenuation differs from each other by 3.8%.

Представленные расчеты показывают, что проектирование структуры ВОСС, обеспечивающей коммутацию нескольких независимых многомерных маршрутов с автоматическим переключением между ними с помощью АОП, а также требуемым затуханием оптического сигнала в них, позволяет повысить живучесть сети.The presented calculations show that designing a VOSN structure that provides switching of several independent multidimensional routes with automatic switching between them using AOP, as well as the required attenuation of the optical signal in them, can increase the survivability of the network.

Claims

1. A method for dynamic reconfiguration of a fiber-optic communication network (FOCN), according to which, in each of its network communication nodes, the quality of communication channels entering the node is monitored, two or more one-dimensional routes are switched, consisting of multiple channels between two incident communication nodes, into a multidimensional message transmission route, messages are transmitted along a multidimensional transmission route, characterized in that they preliminarily determine the location coordinates of network communication nodes n _i , where i = 1, 2, ..., m, calculate the distances between network communication nodes n _i , and form a distance matrix between network communication nodes, calculate the minimum length route between all n _i network communication nodes of the VOSS, group network communication nodes n _i into k _j subnets, where j = 1, 2, ..., h, by completely sequentially enumerating network communication nodes n _i according to the criterion of the minimum total length of communication lines forming the k _j subnetwork, design a ring structure in each k _j subnetwork, for which a distance matrix is formed between the network communication nodes n _i that make up each k _j subnetwork, in each k _j subnetwork a central communication node R _j ∈ k _j is determined by determining the minimum median of the graph, communication lines are laid from the central nodes R _j to the remaining network nodes of the k _j subnetwork, and connected all R _j central nodes of k _j subnetworks are connected to each other by communication lines, determine in each k _j subnetwork auxiliary communication nodes R _y ∈ k _j by determining in each k _j subnetwork the closest communication nodes to each other, included in the minimum length route between all n _i network communication nodes VOSS, connect all R _y auxiliary nodes of k _j subnets to each other by communication lines, measure the attenuation a _os of the optical signal in one-dimensional routes in each k _j subnet, calculate the maximum permissible value of the attenuation of the optical signal a _additional in each one-dimensional route, commute two independent multidimensional message transmission routes, for which two or more one-dimensional routes are switched into the first multidimensional route, for which a _os <a _add , with switching between subnets through R _j central communication nodes and two or more one-dimensional routes are switched into the second multidimensional route, which a _os <a _add , with switching between k _j subnets through R _y auxiliary communication nodes, and the communication lines involved in the switching of the first multidimensional route are not involved in the switching of the second multidimensional route, transmit messages along the first multidimensional route, with increasing optical attenuation signal a _os >a _add in one or more one-dimensional routes that make up the first multidimensional route, switch to the second multidimensional message transmission route, while reconfiguring the VOSS, for which purpose the first multidimensional message transmission route is unswitched, excluding from it one-dimensional routes for which a _os >a _add , after which the first multidimensional message transmission route is re-switched from the remaining one-dimensional routes not included in the second multidimensional route, for which a _os <a _add .

2. The method according to claim 1, characterized in that network communication nodes n _i are grouped into k _j subnets with an equal distribution of VOSS nodes between all k _j subnets.

3. The method according to claim 1, characterized in that communication nodes n _i are grouped into k _j subnets with the distribution of VOSS network nodes between all k _j subnets by category.

4. The method according to claim 1, characterized in that two or more one-dimensional routes are switched into the first multidimensional route, ensuring the minimum total attenuation of the optical signal a _os in it.

5. The method according to claim 1, characterized in that two independent multidimensional routes for transmitting messages from two or more one-dimensional routes are switched in such a way that the total attenuation of the one-dimensional routes that make up the first and second multidimensional routes differs by no more than 10%.