RU2446451C2 - Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels - Google Patents
Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446451C2 RU2446451C2 RU2010124790/08A RU2010124790A RU2446451C2 RU 2446451 C2 RU2446451 C2 RU 2446451C2 RU 2010124790/08 A RU2010124790/08 A RU 2010124790/08A RU 2010124790 A RU2010124790 A RU 2010124790A RU 2446451 C2 RU2446451 C2 RU 2446451C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- network
- virtual network
- message
- input
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к широкополосной беспроводной связи с использованием ретрансляции для повышения скорости и надежности передачи сообщений (данных). В частности, изобретение относится к способу, виртуальной сети и устройству для широкополосной беспроводной сети с ретрансляцией, в том числе в режимах пакетной коммутации, с двумя и более транзитными участками.The present invention relates to broadband wireless communications using relaying to increase the speed and reliability of message (data) transmission. In particular, the invention relates to a method, virtual network and device for a broadband wireless network with relaying, including in packet switching modes, with two or more transit sections.
Уровень техникиState of the art
Задачи повышения надежности и скорости доведения информации в значительной степени решены на канальном уровне. Однако для систем и сетей связи с низкоскоростными каналами, из-за ограниченной возможности канального уровня, решение указанных задач лежат в сетевой плоскости. Это подход актуален практически для всех сетей беспроводной связи из-за, с одной стороны, наличия ресурсных ограничений каналов связи, с другой, - постоянного роста объемов передаваемого трафика мобильными пользователями. В связи с этим важное значение имеет направление динамического и гибкого изменения структуры сети в условиях ограничения информации о сетевой топологии и замена одиночных каналов (путей) связи виртуальными ячейками с реализацией в них аспектов параллелизма (суть способа настоящего изобретения).The tasks of increasing the reliability and speed of bringing information to a large extent have been solved at the channel level. However, for communication systems and networks with low-speed channels, due to the limited possibility of the data link layer, the solution of these problems lies in the network plane. This approach is relevant for almost all wireless networks due to, on the one hand, the availability of resource limitations for communication channels, and, on the other hand, to the constant growth in the volume of transmitted traffic by mobile users. In this regard, the direction of dynamic and flexible changes in the network structure under conditions of limiting information on the network topology and the replacement of single communication channels (paths) by virtual cells with the implementation of parallelism aspects in them (the essence of the method of the present invention) is important.
Известна иерархическая сеть связи (патент RU №2265967 C2, кл. H04Q 11/06, 2005 г.), позволяющая гибко расширять конфигурацию сети без существенного увеличения мощности вычислительной техники и повышать скорость передачи информации путем применения способа формирования структуры радиосети, основанного на теории нечетких подмножеств (Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. - М.: Радио и связь, 1982). Получаемые структуры являются нечеткими и имеют строгий порядок, благодаря чему для однозначного определения адреса узла перехода достаточно указать его идентификационный номер. Код топологии представляет собой операцию нахождения расстояния Хемминга между элементами множества принадлежности (характеристической функции) L. Свойства элементарной структуры L, составляющей ячейку сети, наследуются сложной структурой LE, где Е - универсальное множество произвольной мощности. Таким образом, для построения структуры любой сложности достаточно задать элементарную структуру L. Блок формирования топологии работает в соответствии с алгоритмом (Горев П.Г., Гораздовский Т.Я., Пасечников И.И., Желонкин В.В. Формирование структур пакетных радиосетей различной сложности. - М.: Радиотехника (журнал в журнале). 2001. №4. С.25-30). Недостатком данной сети является отсутствие способа формирования сетевых ячеек (виртуальных подсетей) для реализации в них режима ускоренной передачи сообщений путем параллельной передачи пакетов.A well-known hierarchical communication network (patent RU No. 2265967 C2,
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению является способ и система для сетей беспроводной связи, использующих ретрансляцию (патент RU №2342800 C2 кл. H04L 25/52, 2008 г.), содержащая передатчик, приемник и, по меньшей мере, одну ретрансляционную станцию, участвующую в сеансе связи. Ретрансляционная станция пересылает сигналы из первой линии связи между передатчиком и ретрансляционной станцией во вторую линию связи между ретрансляционной станцией и приемником. Пересылка, осуществляемая, по меньшей мере, одной ретрансляционной станцией, адаптируется в соответствии с оцененными характеристиками радиоканала первой и второй линии связи. В результате на основе определения и адаптации параметров передачи для каналов связи с двумя ретрансляционными участками в системе беспроводной связи имеется возможность реализовать режим параллельной передачи информации. Данное изобретение позволяет полнее использовать преимущества кооперативной ретрансляции для повышения пропускной способности и гибкости системы, однако в нем не рассматриваются способ и устройства, позволяющие представить составной канал связи (на основе ретрансляции, в том числе с учетом аспекта параллелизма) в виде виртуальной сетевой ячейки с координированной передачей пакетов, структура которой определяется как топологией сети, так и параметрами передаваемого сообщения.Closest to the proposed invention is a method and system for wireless networks using relaying (patent RU No. 2342800 C2 class. H04L 25/52, 2008), comprising a transmitter, a receiver and at least one relay station participating in communication session. The relay station sends signals from the first communication line between the transmitter and the relay station to the second communication line between the relay station and the receiver. Forwarding by at least one relay station is adapted in accordance with the estimated characteristics of the radio channel of the first and second communication lines. As a result, based on the determination and adaptation of transmission parameters for communication channels with two relay sections in a wireless communication system, it is possible to implement a mode of parallel information transmission. This invention allows you to more fully use the advantages of cooperative relaying to increase the throughput and flexibility of the system, however, it does not consider the method and devices that allow you to present a composite communication channel (based on relaying, including taking into account the parallelism aspect) in the form of a virtual network cell with coordinated packet transmission, the structure of which is determined by both the network topology and the parameters of the transmitted message.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение включает в себя способ ускоренной передачи сообщений, виртуальную сеть и устройство для широкополосной сети передачи данных. Способ ускоренной передачи сообщений объединяет достоинства рассмотренных выше изобретений, в частности, способ формирования топологии в иерархической сети связи (патент RU №2265967 C2, кл. H04Q 11/06, 2005 г.), способ, адаптирующий пересылку информации ретрансляционной станцией в соответствии с оценкой характеристик радиоканалов первой и второй линии связи ретрансляционной линии и, тем самым, обеспечивающий кооперативную ретрансляцию в сегменте сети с двумя транзитными участками (способ и система для сетей беспроводной связи, использующих ретрансляцию (патент RU №2342800 С2 кл. H04L 25/52, 2008 г.)), и включает дополнительные процедуры, формирующие виртуальные сети и обеспечивающие ускоренный режим передачи сообщений в них.The present invention includes an accelerated messaging method, a virtual network, and an apparatus for a broadband data network. The method of accelerated messaging combines the advantages of the above inventions, in particular, the method of forming a topology in a hierarchical communication network (patent RU No. 2265967 C2, CL H04Q 11/06, 2005), a method that adapts the transmission of information by a relay station in accordance with the assessment characteristics of the radio channels of the first and second communication lines of the relay line and, thereby, providing cooperative relaying in a network segment with two transit sections (method and system for wireless communication networks using a relay ligation (patent RU No. 2342800 C2 class. H04L 25/52, 2008)), and includes additional procedures that form virtual networks and provide an accelerated mode of transmitting messages to them.
Основной задачей способа является повышение скорости доведения сообщений до пользователей в условиях ограничения пропускных способностей каналов связи путем формирования на время передачи сообщения виртуальных сетей в широкополосной беспроводной сети со структурной избыточностью, реализующих передачу пакетов по параллельным составным каналам сформированной сетевой ячейки. Он предусматривает последовательное выполнение следующих операций: определение категории входного сообщения; вычисление требуемого ресурса виртуальной сети на основе анализа параметров входного сообщения и его типовых статистических характеристик; предварительное формирование топологии виртуальной сети; настройка виртуальный сети и коррекция топологии на основе оцененных возможностей широкополосной беспроводной сети для режима формирования виртуальной сети (сетевой ячейки) с целью параллельной передачи пакетов; многоканальная передача пакетов по составным каналам и их фильтрация в соответствии с принципом построения виртуальной сети. Способ ускоренной передачи сообщений настоящего изобретения основывается на формировании виртуальной сети (ячейки) и устройства для широкополосной беспроводной связи, использующей ретрансляцию в параллельных составных каналах.The main objective of the method is to increase the speed of message delivery to users under conditions of limiting the throughput of communication channels by forming virtual networks in a broadband wireless network with structural redundancy for the duration of message transmission, realizing packet transmission through parallel composite channels of the formed network cell. It provides for the sequential execution of the following operations: determining the category of the input message; calculation of the required virtual network resource based on an analysis of the parameters of the input message and its typical statistical characteristics; preliminary formation of virtual network topology; virtual network setup and topology correction based on the estimated capabilities of a broadband wireless network for the formation mode of a virtual network (network cell) for the purpose of parallel transmission of packets; multichannel transmission of packets over composite channels and their filtering in accordance with the principle of constructing a virtual network. The method for accelerated messaging of the present invention is based on the formation of a virtual network (cell) and a device for broadband wireless communication using relay in parallel composite channels.
Виртуальная сеть с архитектурой виртуальной ячейки, представляющая собой многоканальный передатчик (группа передатчиков), соединенный(е) каналами непосредственной связи с многоканальным узлом-ретранслятором (группой узлов-ретрансляторов), соединенных между собой каналами непосредственной связи в зависимости от числа транзитных участков и на последнем участке соединенных с многоканальным приемником (группой приемников), формируется в соответствии со способом, рассмотренным в иерархической сети связи (патент RU №2265967 C2, кл. H04Q 11/06, 2005 г.) и в соответствии с алгоритмом построения мягких структур (Горев П.Г., Гораздовский Т.Я., Пасечников И.И., Желонкин В.В. Формирование структур пакетных радиосетей различной сложности. - М.: Радиотехника (журнал в журнале). 2001. №4. С.25-30), отличающаяся наличием режима настройки для реализации параллельной передачи пакетов входного сообщения. На фиг.1 показан пример сетевой ячейки с двумя транзитными участками, сформированной для передачи пакетов сообщения по восьми параллельным составным каналам. Блок 1 - группа из четырех передатчиков, блоки 2 и 3 - разнесенные группы узлов-ретрансляторов, блок 4 - многоканальный приемник (либо группа разнесенных приемников). Точки (a, b), где a=0, α, β, 1 и b=0, α, β, 1, соответствуют устройствам приема-передачи пакетов (ретрансляционным станциям), при этом значения 0, α, β, 1 характеризуют логические подуровни сетевой ячейки и описывают различные степени использования ресурса узлов-ретрансляторов. Такие подсети условно будем называть подсетями αi-уровней. Переход с уровня на уровень структуры сетевой ячейки в объединенных группах возможен при реализации метода статистического уплотнения каналов в системе либо исходя из условий передачи пакетов по сети.A virtual network with a virtual cell architecture, which is a multi-channel transmitter (group of transmitters) connected (e) by direct communication channels to a multi-channel relay node (group of relay nodes) interconnected by direct communication channels depending on the number of transit sections and on the last the area connected to the multi-channel receiver (group of receivers) is formed in accordance with the method described in the hierarchical communication network (patent RU No. 2265967 C2, class.
Устройство для широкополосной беспроводной сети (фигура 2), использующей ретрансляцию в параллельных составных каналах, состоит из: передающей части (12), отличающейся наличием определителя категорий сообщений (2), базы данных характеристик типовых сообщений (5), определителя требуемого ресурса виртуальной сети (8), устройства настройки виртуальной сети и режимов передачи (6), блока управления настройкой виртуальной сети и режимами передачи (7), блока формирования текущей топологии (9), базы данных топологий виртуальных сетей (13), блока формирования пакетов (3), устройства многоканальной передачи пакетов (4); приемной части (15), отличающейся параллельной обработкой широкополосных сигналов в многоканальной системе передачи сигналов с учетом метода формирования топологии виртуальной сети и состоящей из устройства многоканального приема пакетов (17), блока формирования сообщений (16) на приемной стороне. Прием пакетов радиоустановками в виртуальной сети основывается на особенностях передачи данных в широкополосных системах связи. Обработка пакетов осуществляется в соответствии с известными технологиями, отличающимися учетом структуры ячейки сети в параметрах широкополосных сигналов.A device for a broadband wireless network (figure 2) using relaying in parallel composite channels consists of: a transmitting part (12), characterized by the presence of a message category identifier (2), a database of typical message characteristics (5), a determinant of the required virtual network resource ( 8), virtual network setup devices and transmission modes (6), a virtual network configuration control unit and transmission modes (7), a current topology generation unit (9), a virtual network topology database (13), a forming unit Nia packets (3), a multi-channel packet communication device (4); the receiving part (15), characterized by parallel processing of broadband signals in a multi-channel signal transmission system, taking into account the method of forming the topology of the virtual network and consisting of a multi-channel packet receiving device (17), a message generating unit (16) on the receiving side. Reception of packets by radio installations in a virtual network is based on the features of data transmission in broadband communication systems. Packet processing is carried out in accordance with known technologies, which differ in the structure of the network cell in the parameters of broadband signals.
Краткое описание фигурBrief Description of the Figures
Вышеупомянутые признаки и преимущества настоящего изобретения описаны в подробном описании со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:The aforementioned features and advantages of the present invention are described in the detailed description with reference to the drawings, in which the following is presented:
фигура 1 - схематическая модель, поясняющая формирование виртуальной ячейки сети. Обозначения:figure 1 is a schematic model explaining the formation of a virtual network cell. Designations:
1 - группа передающих устройств (многоканальный передатчик);1 - group of transmitting devices (multi-channel transmitter);
2, 3 - группы узлов-ретрансляторов;2, 3 - groups of relay nodes;
4 - группа приемных устройств (многоканальных приемник);4 - group of receiving devices (multichannel receiver);
фигура 2 - структурная схема устройства для широкополосной беспроводной сети, использующей ретрансляцию в параллельных составных каналах. Обозначения:figure 2 is a block diagram of a device for a broadband wireless network using relay in parallel composite channels. Designations:
1 - источник сообщения;1 - message source;
2 - определитель категорий сообщений;2 - message category identifier;
3 - формирователь пакетов;3 - packetizer;
4 - устройство многоканальной передачи пакетов;4 - device multi-channel packet transmission;
5 - база данных характеристик сообщений;5 - database of message characteristics;
6 - устройство настройки виртуальной сети и режимов передачи;6 - a device for configuring a virtual network and transmission modes;
7 - блок управления настройкой виртуальной сети и режимов передачи;7 - control unit for setting up a virtual network and transmission modes;
8 - вычислитель потребного ресурса виртуальной сети;8 - calculator of the required resource of the virtual network;
9 - формирователь текущей топологии виртуальной сети;9 - shaper of the current virtual network topology;
10 - пакетная сеть (ПРС);10 - packet network (PRS);
11 - виртуальная подсеть;11 - virtual subnet;
12 - передающая часть устройства;12 - transmitting part of the device;
13 - база данных топологий виртуальных сетей;13 - database of virtual network topologies;
14 - получатель сообщения;14 - message recipient;
15 - приемная часть устройства;15 - receiving part of the device;
16 - формирователь сообщений;16 - shaper messages;
17 - устройства многоканального приема пакетов.17 - device multi-channel packet reception.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ ускоренной передачи сообщения с применением виртуальной сети, адаптируемой в зависимости от характеристик сообщения и текущих возможностей широкополосной беспроводной сети, состоит из последовательного выполнения ранее приведенных операций:The method of accelerated message transmission using a virtual network, adaptable depending on the characteristics of the message and the current capabilities of a broadband wireless network, consists of sequentially performing the above operations:
А. Определение категории входного сообщения необходимо для вычисления потребного сетевого ресурса при его передаче. Для этого в определителе категорий сообщений (2), фигура 2, с учетом базы данных характеристик сообщений (5) вычисляется значение основных параметров, которые используются вычислителем потребного ресурса виртуальной сети (8). К ним относятся тип сообщения, объем сообщения, требования к задержке и требования по надежности.A. The definition of the category of the input message is necessary to calculate the required network resource when transmitting it. To do this, in the message category determinant (2), figure 2, taking into account the database of message characteristics (5), the value of the main parameters that are used by the calculator of the required resource of the virtual network (8) is calculated. These include message type, message size, delay requirements, and reliability requirements.
Б. Вычисление потребного ресурса виртуальной сети осуществляется путем: нахождения мощности сетиB. The calculation of the required resource of a virtual network is carried out by: finding the network capacity
где N - допустимое количество пакетов, находящихся в сети (как в режиме трансляции, так и в режиме ожидания в буферных устройствах); G - производительность виртуальной сети; Tогр - ограничение в виде допустимой временной задержки передаваемого сообщения. Определение производительности для двухскачковых сетевых ячеек осуществляется путем нахождения скорости передачи пакетов в ретрансляционных каналах с учетом адаптации характеристик линий в соответствии со способом и системой для сетей беспроводной связи, использующих ретрансляцию (патент RU №2342800 C2 кл. H04L 25/52, 2008 г.). Для заданного объема сообщения производительность можно представить:where N is the allowable number of packets on the network (both in broadcast mode and in standby mode in buffer devices); G - virtual network performance; T ogre - restriction in the form of an admissible time delay of the transmitted message. The performance for double-hop network cells is determined by finding the transmission speed of packets in the relay channels, taking into account the adaptation of the characteristics of the lines in accordance with the method and system for wireless communication networks using relay (patent RU No. 2342800 C2 class. H04L 25/52, 2008) . For a given message size, performance can be represented:
где Ri - скорость передачи информации в i-м (составном) ретрансляционном канале, n - число параллельных составных каналов в виртуальной сети. Составной канал есть последовательно соединенные два канала с памятью (одноканальные системы), соответствующие первой и второй линии связи. Скорость передачи информации в нем зависит от физических характеристик линии связи, помеховой обстановки и других факторов, которые учитываются при нахождении параметров передачи (патент RU №2342800 C2 кл. H04L 25/52, 2008 г.). Выражение (1) применительно к одноканальным системам с целью определения мощности виртуальной сетевой ячейки с помощью выражения:where R i is the information transfer rate in the ith (composite) relay channel, n is the number of parallel composite channels in the virtual network. A composite channel is two channels connected in series with memory (single-channel systems) corresponding to the first and second communication lines. The speed of information transmission in it depends on the physical characteristics of the communication line, the interference environment and other factors that are taken into account when finding transmission parameters (patent RU No. 2342800 C2 class. H04L 25/52, 2008). Expression (1) as applied to single-channel systems in order to determine the power of a virtual network cell using the expression:
где Gi - производительность i-й системы, представляющей составной канал, может быть использовано в условиях каналов связи с низкой помехоустойчивостью, когда в ретрансляционном узле пакеты, накапливаясь, ожидают дальнейшей передачи в составном канале.where G i is the performance of the i-th system representing the composite channel, can be used in the conditions of communication channels with low noise immunity, when packets accumulate in the relay node and wait for further transmission in the composite channel.
Составные каналы могут быть представлены цепью одноканальных систем, ретрансляционных (с двумя транзитными участками) линий, виртуальных подсетей. В последнем случае составные каналы вырождаются в виртуальные подсети, объединенные в единую сеть. Согласно приведенному мощность j-го составного канала определяется выражениемComposite channels can be represented by a chain of single-channel systems, relay (with two transit sections) lines, virtual subnets. In the latter case, composite channels degenerate into virtual subnets integrated into a single network. According to the given power of the j-th composite channel is determined by the expression
где k - количество элементов в цепи составного канала. При этом сделано упрощение идентичности элементов цепи. В общем случае, с учетом сложных топологий, результирующая мощность виртуальной сети находится согласно выражению (1).where k is the number of elements in the circuit of the composite channel. At the same time, a simplification of the identity of the circuit elements was made. In the general case, taking into account complex topologies, the resulting power of the virtual network is found according to expression (1).
Значение потребной мощности виртуальной сети определяет топологию формируемой ячейки сети - виртуальной сети для передачи сообщения. Одновременно с этим формирование виртуальной сети осуществляется на основе анализа состояния широкополосной беспроводной сети на основе процедуры настройки виртуальной сети.The value of the required power of the virtual network determines the topology of the formed network cell - the virtual network for transmitting the message. At the same time, the formation of a virtual network is carried out on the basis of an analysis of the state of a broadband wireless network based on the procedure for setting up a virtual network.
В. Предварительное формирование топологии виртуальной сети основывается на анализе потребной мощности виртуальной сети и степени обеспечения надежности передаваемого сообщения. Если сообщение имеет формат, превышающий возможности передачи по одиночному каналу (особенно это актуально в низкоскоростных сетях), то рассчитывается топология ячейки с параллельными каналами и различными степенями их использования, описываемыми значением функций принадлежности для мягких графов (см. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств. - М.: Радио и связь, 1982 г.). Метод формирования мягких графов (предварительных топологий) основан на теории нечетких множеств путем построения упорядоченных структур типа LE, где Е - универсальное множество произвольной мощности, a L - структурированное множество функций принадлежностей (Горев П.Г., Гораздовский Т.Я., Пасечников И.И., Желонкин В.В. Формирование структур пакетных радиосетей различной сложности. - М.: Радиотехника (журнал в журнале). 2001. №4. С.25-30). Если требуется топология ячейки в виде многоскачковой части широкополосной беспроводной сети, то L наделяется более сложной упорядоченной структурой с наличием верхней и нижней граней. В результате логическая структура LE, характеризующая предварительную топологию сети, может реализоваться в виде тора или другой многомерной мягкой структуры. Важным условием построения предварительных топологий является структурная избыточность широкополосной беспроводной сети с ретрансляциями.B. Preliminary formation of the virtual network topology is based on the analysis of the required power of the virtual network and the degree of reliability of the transmitted message. If the message has a format exceeding the capabilities of transmission over a single channel (this is especially true in low-speed networks), then the cell topology with parallel channels and various degrees of their use, described by the value of membership functions for soft graphs, is calculated (see Kofman A. Introduction to fuzzy theory sets. - M.: Radio and communications, 1982). The method of forming soft graphs (preliminary topologies) is based on the theory of fuzzy sets by constructing ordered structures of type L E , where E is a universal set of arbitrary cardinality, and L is a structured set of membership functions (Gorev P.G., Gorazdovsky T.Ya., Pasechnikov II, Zhelonkin VV Formation of packet radio network structures of varying complexity. - M .: Radio engineering (magazine in the journal). 2001. No. 4. S.25-30). If a cell topology is required in the form of a multi-hop part of a broadband wireless network, then L is endowed with a more complex ordered structure with the presence of upper and lower faces. As a result, the logical structure L E characterizing the preliminary network topology can be realized in the form of a torus or other multidimensional soft structure. An important condition for constructing preliminary topologies is the structural redundancy of a broadband wireless network with relays.
Г. Настройка виртуальной сети. Так как передача информации осуществляется пакетами и для вычисления мощности сети достаточно знания скоростных возможностей составных каналов связи (при условии предварительно построенной топологии), то для настройки виртуальной сети необходимы сведения от потенциальных соседних узлов-ретрансляторов широкополосной беспроводной сети о допустимой их загрузке. В связи с этим каждым соседним узлом узлу, организующему виртуальную сеть, передаются кванты пропускной способности для выполнения услуг по передаче пакетов сообщения. Один из вариантов значения кванта - доля нормированной пропускной способности для передачи одного пакета сообщения. Кванты могут передаваться либо по запросу, периодически, либо комбинированным способом с учетом корреляционных характеристик передаваемых потоков сообщений.D. Configuring a virtual network. Since the information is transmitted in packets and to calculate the network power, it is enough to know the speed capabilities of the composite communication channels (subject to a pre-built topology), then to configure a virtual network, information from potential neighboring relay nodes of a broadband wireless network about their permissible loading is necessary. In this regard, each neighboring node to the node organizing the virtual network is transmitted bandwidth quanta to perform services for the transmission of message packets. One of the options for the quantum value is the fraction of the normalized throughput for transmitting one message packet. Quantums can be transmitted either on demand, periodically, or in a combined way, taking into account the correlation characteristics of the transmitted message flows.
Алгоритм настройки широкополосной сети на трансляцию пакетов по виртуальным сетям состоит из следующих этапов:The algorithm for configuring a broadband network to broadcast packets over virtual networks consists of the following steps:
1. Вхождение в сеть, обмен служебной информацией и построение таблиц: соседей и качества каналов связи.1. Entering the network, exchanging service information and building tables: neighbors and quality of communication channels.
2. В соответствии с полученными данными для каждого i-го типа сообщения формируется вариант виртуальной сети либо подсеть αi-уровня для сети с мягкой топологией и записывается в базу данных. При наличии информации в базе данных топологий (после предыдущего цикла обмена служебной информации) последние корректируются.2. In accordance with the data obtained for each i-th type of message, a virtual network option is formed or an α i -net subnet for a network with a soft topology is recorded in the database. If there is information in the topology database (after the previous service information exchange cycle), the latter are adjusted.
3. На основе типа передаваемого сообщения и его характеристик осуществляется выбор топологии для виртуальной сети.3. Based on the type of message transmitted and its characteristics, the topology for the virtual network is selected.
4. Формирование пакетов сообщения, их адресация в соответствии со структурой виртуальной сети - ячейки сети (ячейка является упорядоченным структурированным подмножеством мягкого графа). Каждый элемент графа однозначно соответствует обрабатываемому пакету, элементу структуры виртуальной сети и кодовой комбинации, используемой в системе широкополосных сигналов.4. The formation of message packets, their addressing in accordance with the structure of the virtual network — the network cell (the cell is an ordered structured subset of the soft graph). Each element of the graph uniquely corresponds to the packet being processed, the element of the virtual network structure and the code combination used in the broadband signal system.
5. Резервируется ресурс виртуальной сети путем сигналов-запроса необходимых квантов пропускной способности узлов-ретрансляторов.5. The resource of the virtual network is reserved by means of request signals of the necessary quanta of the throughput of the relay nodes.
Д. Многоканальная направленная передача и прием узлами-коммутаторами виртуальной сети осуществляется в соответствии с протоколами передачи, используемыми в широкополосной беспроводной сети и системой адресации пакетов, осуществляемой в соответствии с построением мягкой топологии виртуальной ячейки сети.D. Multichannel directional transmission and reception by the switching nodes of the virtual network is carried out in accordance with the transmission protocols used in the broadband wireless network and the packet addressing system, carried out in accordance with the construction of the soft topology of the virtual network cell.
Устройство для широкополосной беспроводной связи, использующей ретрансляцию в параллельных составных каналах, является необходимым элементом узлов-источников, узлов-ретрансляторов, узлов-получателей сообщений, выполняется программно-аппаратными средствами и состоит из передающей и приемной частей (фигура 2).A device for broadband wireless communication using relay in parallel composite channels is a necessary element of source nodes, relay nodes, message receiving nodes, is executed by software and hardware and consists of transmitting and receiving parts (figure 2).
Передающая часть (12) в узле-источнике обеспечивает формирование сетевой ячейки и реализует метод ускоренной передачи сообщений в ней. Она состоит из определителя категорий сообщений (2), первый выход которого соединен с входом базы данных характеристик типовых сообщений (5), выход которой соединен обратной информационной связью с вторым входом определителя категорий сообщений (2), второй выход определителя категорий сообщений (2) соединен с входом определителя требуемого ресурса виртуальной сети (8), выход которого соединен с входом формирователя текущей топологии (9), имеющего дополнительно два входа и два выхода, первый из входов подключен к выходу базы данных топологий виртуальных сетей (13), выход которой соединен обратной информационной связью с соответствующим входом формирователя текущей топологии виртуальной сети (9), второй вход подключен к выходу устройства управления настройкой виртуальной сети и режимов передачи (7), один из выходов которого соединен с соответствующим входом блока (9), а второй выход блока управления настройкой виртуальной сети и режимов передачи (7) соединен с входом формирователя пакетов (3), второй вход которого подключен к выходу определителя категорий сообщений (2), а выход соединен с входом устройства многоканальной передачи пакетов (4), которое осуществляет передачу пакетов в пакетную радиосеть (10) по каналам сетевой ячейки (11), в которой устройство многоканального приема пакетов (17) принимающего узла-ретранслятора обрабатывает пакеты и направляет в блок управления настройкой виртуальной сети и режимов передачи (7) узла-ретранслятора для переадресации и дальнейшей передачи в сетевой ячейки. В случае если принимающий узел является узлом-получателем сообщения, то после обработки сигналы с выхода устройства многоканального приема пакетов (17) поступают на вход формирователя сообщений (16), выход которого соединен с получателем сообщения (14).The transmitting part (12) in the source node provides the formation of a network cell and implements the method of accelerated message transmission in it. It consists of a message category determinant (2), the first output of which is connected to the input of the typical message characteristics database (5), the output of which is connected by feedback information communication with the second input of the message category determinant (2), the second output of the message category determinant (2) is connected with the input of the determinant of the required resource of the virtual network (8), the output of which is connected to the input of the shaper of the current topology (9), which has two additional inputs and two outputs, the first of the inputs is connected to the output of the topology database in virtual networks (13), the output of which is connected by feedback information with the corresponding input of the shaper of the current topology of the virtual network (9), the second input is connected to the output of the control device for setting the virtual network and transmission modes (7), one of the outputs of which is connected to the corresponding input of the block (9), and the second output of the control unit for setting up the virtual network and transmission modes (7) is connected to the input of the packetizer (3), the second input of which is connected to the output of the determinant of message categories (2), and the output is connected nen with the input of the multi-channel packet transmission device (4), which transmits packets to the packet radio network (10) through the channels of the network cell (11), in which the multi-channel packet reception device (17) of the receiving relay node processes the packets and sends them to the configuration control unit virtual network and transmission modes (7) of the relay node for forwarding and further transmission to the network cell. If the receiving node is the message receiving node, then after processing the signals from the output of the multi-channel packet receiving device (17) are sent to the input of the message shaper (16), the output of which is connected to the message receiver (14).
В устройство настройки виртуальной сети и режимов передачи (6) входят: блок управления настройкой виртуальной сети и режимов передачи (7), обеспечивающий формирование виртуальной сети и реализующий алгоритм настройки широкополосной сети на трансляцию пакетов по виртуальным сетям, а также преобразование пакетов и их переадресацию в узлах-ретрансляторах в случае многомерной сетевой ячейки; формирователь текущей топологии виртуальной сети (9), осуществляющий построение топологии виртуальной сети на основе согласования требований и характеристик входного сообщения и физических возможностей широкополосной сети, имеющей структурную избыточность, а также с учетом анализа базы топологий сетевых ячеек; база данных топологий виртуальных сетей, в которой хранятся все используемые варианты топологий виртуальных сетей, используемые для передаваемых типовых сообщений.The device for configuring the virtual network and transmission modes (6) includes: a control unit for configuring the virtual network and transmission modes (7), which provides the formation of a virtual network and implements an algorithm for setting up a broadband network to broadcast packets on virtual networks, as well as converting packets and forwarding them to relay nodes in the case of a multidimensional network cell; shaper of the current virtual network topology (9), constructing the virtual network topology based on the coordination of the requirements and characteristics of the input message and physical capabilities of a broadband network having structural redundancy, as well as taking into account the analysis of the base of network cell topologies; database of virtual network topologies, which stores all the used variants of virtual network topologies used for transmitted standard messages.
Структурная схема приемной части устройства реализует в виртуальной подсети многоканальный режим обработки цифровых широкополосных сигналов по параллельным составным каналам и может быть построена по известным схемам многоканальной обработки, с отличительной особенностью, заключающейся в фильтрации широкополосных сигналов с учетом соответствия кодовой структуры сигналов элементам структуры сетевой ячейки.The block diagram of the receiving part of the device implements a multi-channel digital broadband signal processing mode on parallel composite channels in a virtual subnet and can be constructed according to well-known multi-channel processing schemes, with a distinctive feature consisting in filtering broadband signals taking into account the correspondence of the signal code structure to the elements of the network cell structure.
Настоящее изобретение позволяет:The present invention allows:
1. Реализовать ускоренный режим передачи сообщения путем формирования специальных сетевых ячеек и параллельной передачи пакетов в них, адаптированных в соответствии с характеристиками сообщения.1. Implement the accelerated mode of message transmission by forming special network cells and parallel transmission of packets in them, adapted in accordance with the characteristics of the message.
2. Гибко формировать топологии сетевых ячеек для ускоренного режима передачи сообщения путем использования структурной избыточности широкополосной беспроводной сети и метода построения мягких, в том числе самоподобных, сетевых структур. Получаемые структуры позволяют обеспечить режим параллельной передачи пакетов в виртуальной сети (формируемой для передачи одного сообщения) с различным числом транзитных участков, в том числе имеющей иерархическую архитектуру виртуальной сетевой ячейки.2. It is flexible to form network cell topologies for the accelerated mode of message transmission by using the structural redundancy of a broadband wireless network and the method of constructing soft, including self-similar, network structures. The resulting structures make it possible to provide the mode of parallel packet transmission in a virtual network (formed to transmit one message) with a different number of transit sections, including a hierarchical virtual network cell architecture.
3. Формировать виртуальную сеть для сообщения, адаптируемую под его характеристики: объем сообщения, приоритетность, статистические характеристики типа сообщения, требования к временной задержке и надежности.3. Form a virtual network for the message, adaptable to its characteristics: message size, priority, statistical characteristics of the message type, requirements for time delay and reliability.
4. Осуществлять сетевую модуляцию структур сетей параметрами сообщений.4. To carry out network modulation of network structures by message parameters.
5. Повысить информационную эффективность ПРС, обладающей сильной связностью. Проведенное исследование (Метод ускоренной передачи информации с организацией виртуальных подсетей. / А.А.Хворов, И.И.Пасечников, Л.А.Мишина // Информационные системы и процессы: сб. науч. тр. / Под ред. проф. В.М.Тютюнника. - Тамбов; М.; СПб.; Баку; Вена: Изд-во «Нобелистика», 2009. - Вып.8. - С.9-19) путем имитационного моделирования ПРС из 30 узлов, случайной топологией с сильной связностью, с алгоритмами определения кратчайших путей и с параллельной передачей пакетов (длина пакета l=300 бит, пропускная способность каналов связи С=2400 бит/с, количество пакетов в сообщении - 8) в сетевых ячейках, формируемых для передачи сообщений в ускоренном режиме (до 8-ми параллельных составных каналов) показало преимущества последнего метода:5. To increase the information effectiveness of ORS, which has a strong connectivity. The study (Method of accelerated information transfer with the organization of virtual subnets. / A.A. Khvorov, I.I. Pasechnikov, L.A. Mishina // Information systems and processes: collection of scientific papers / Ed. By prof. V .M. Tyutyunnik. - Tambov; M .; St. Petersburg; Baku; Vienna: Publishing House "Nobelistics", 2009. -
а) производительность в ПРС с определением кратчайших путей по алгоритму Дийкстра уступает ПРС с алгоритмом параллельной передачи по виртуальным подсетям в диапазоне входных интенсивностей от 30 до 100 сообщ./с при использовании 8 параллельных составных каналов в виртуальных сетях;a) performance in the ORS with the determination of the shortest paths according to the Dijkstra algorithm is inferior to the ORS with the parallel transmission algorithm on virtual subnets in the range of input intensities from 30 to 100 messages / s when using 8 parallel composite channels in virtual networks;
б) применение аспекта параллельности на сетевом уровне при решении задачи маршрутизации позволяет минимизировать временную задержку передаваемых пакетов при умеренной (средней) информационной нагрузке и использовании большого количества параллельных путей в виртуальных подсетях: временная задержка имеет меньшее значение для сети с 8 параллельными составными каналами в диапазоне входной информационной нагрузки до 70 сообщ./с;b) the application of the parallelism aspect at the network level in solving the routing problem allows minimizing the time delay of transmitted packets at moderate (average) information load and using a large number of parallel paths in virtual subnets: the time delay is less important for a network with 8 parallel composite channels in the input range information load up to 70 messages / s;
в) в условиях средней информационной нагрузки - 60-100 сообщ./с режим параллельной передачи имеет лучшие показатели относительно потерь информации (при достаточно большом количестве параллельных каналов). Так, если входной интенсивности 80 сообщ./с в ПРС, где пакеты передаются по кратчайшим путям, количество потерянных пакетов превышает 1000, то в сети с 8 параллельными составными каналами в виртуальных подсетях - всего десятки потерянных пакетов.c) in conditions of average information load - 60-100 messages / s, the parallel transmission mode has the best indicators regarding information loss (with a sufficiently large number of parallel channels). So, if the input intensity is 80 messages / s in the ORS, where packets are transmitted along the shortest paths, the number of lost packets exceeds 1000, then in a network with 8 parallel composite channels in virtual subnets, there are only dozens of lost packets.
Таким образом, метод ускоренной передачи на основе режима параллельности в специально создаваемых виртуальных сетях позволяет улучшить скоростные и надежностные характеристики сетей при умеренных нагрузках ПРС.Thus, the accelerated transmission method based on the parallelism mode in specially created virtual networks allows improving the speed and reliability characteristics of networks at moderate ORS loads.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124790/08A RU2446451C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010124790/08A RU2446451C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010124790A RU2010124790A (en) | 2011-12-20 |
RU2446451C2 true RU2446451C2 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=45404018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010124790/08A RU2446451C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446451C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586835C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | System message transmission network of multidimensional torus with chord links |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095942C1 (en) * | 1989-11-29 | 1997-11-10 | Сименс АГ | Method for transmission of digital wide-band signal through lines of hierarchical communication system through multiplexer, line in network unit which is controlled by central control unit with communication equipment, and through demultiplexer |
RU2265967C2 (en) * | 2003-03-07 | 2005-12-10 | Тамбовский военный авиационный инженерный институт | Hierarchical communication network |
US20060229017A1 (en) * | 2003-05-15 | 2006-10-12 | Peter Larsson | Interference cancellation in wireless relaying networks |
RU2342800C2 (en) * | 2003-05-28 | 2008-12-27 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Method and system for networks of wireless communication using relaying |
-
2010
- 2010-06-08 RU RU2010124790/08A patent/RU2446451C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095942C1 (en) * | 1989-11-29 | 1997-11-10 | Сименс АГ | Method for transmission of digital wide-band signal through lines of hierarchical communication system through multiplexer, line in network unit which is controlled by central control unit with communication equipment, and through demultiplexer |
RU2265967C2 (en) * | 2003-03-07 | 2005-12-10 | Тамбовский военный авиационный инженерный институт | Hierarchical communication network |
US20060229017A1 (en) * | 2003-05-15 | 2006-10-12 | Peter Larsson | Interference cancellation in wireless relaying networks |
RU2342800C2 (en) * | 2003-05-28 | 2008-12-27 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Method and system for networks of wireless communication using relaying |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586835C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | System message transmission network of multidimensional torus with chord links |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010124790A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112534783B (en) | Method and device for providing 5G Ethernet service | |
JP5508292B2 (en) | Integrated association, routing, and rate allocation in wireless multihop mesh networks | |
CN111436223A (en) | Transmission configuration indication status indication for non-coherent joint transmission of channel state information reports | |
CN101222746B (en) | For the system and method for allocated channel in the wireless network | |
CN101965031B (en) | Maximum probability-based cognitive radio multi-path multicast routing method | |
JP2009218626A (en) | Path multiplexing communication system, communication node, and communication method | |
CN105594169A (en) | System and method for traffic splitting | |
CN104883304A (en) | Method for routing part entangled quantum pair bridging communication network | |
CN105530679A (en) | Wireless sensor network routing method based on software defined network | |
Pan et al. | CDD: coordinating data dissemination in heterogeneous IoT networks | |
WO2014181379A1 (en) | Radio communication system and radio communication method | |
Ong et al. | On capacity and optimal scheduling for the half-duplex multiple-relay channel | |
Spachos et al. | Cognitive networking with opportunistic routing in wireless sensor networks | |
CN110391981B (en) | Apparatus, method, and medium for establishing a source routing tree for gateway nodes in a mesh network | |
RU2446451C2 (en) | Accelerated messaging method, virtual network and broadband wireless communication device using retransmission in parallel composite channels | |
CN101287270B (en) | Method and apparatus for service transmission | |
CN105657774B (en) | Method and system for establishing self-adaptive core forwarding network in wireless self-organizing network | |
CN116456383A (en) | Signal mapping algorithm processing system for wireless network transmission channel | |
JP2013141270A (en) | Joint association, routing and rate allocation in wireless multi-hop mesh networks | |
Mathonsi et al. | Enhanced Bandwidth Sharing Scheme for Small and Medium Enterprises | |
CN103491001A (en) | Method and device for hierarchical label switching path (LSP) processing and gateway node | |
CN102324953A (en) | Networking method for MAC (media access control) layer of low-voltage network power line carrier communication network | |
JP4305508B2 (en) | Wireless terminal and wireless communication system | |
KR20200114927A (en) | Apparatus and method for providing analytic information in consideration of data delivering path when network analytic function is used in mobile communication system | |
JP5773550B2 (en) | Integrated association, routing, and rate allocation in wireless multihop mesh networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120609 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130410 |