Методика оптимизации местоположения переносимых магистральных узловых станций при эксплуатации больших оптоволоконных телекоммуникационных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика оптимизации местоположения переносимых магистральных узловых станций при эксплуатации больших оптоволоконных телекоммуникационных сетей

Ю.А. Тамм, Н.Ф. Бух-Винер ОАО «КОМКОР»

Аннотация

Приводится универсальная методика выбора нового, оптимального с точки зрения минимизации длин соединительных линий, местоположения магистральных узловых станций большой телекоммуникационной сети при необходимости их переноса на новое место. При выборе места перемещения учитывается не только наиболее удобное расположение нового узла по критерию минимума требуемой для этого длины коммуникаций, но так же и наличие вблизи подходящих сооружений, в которых может быть размещен переносимый узел. Дается описание соответствующей компьютерной программы для проведения реальных расчетов.

Ключевые слова: минимизация длин соединительных линий; магистральные узловые станции; коэффициент искривления соединительных линий.

Abstract

The universal method of choosing a new, optimal from the point of view of minimizing the lengths of connecting lines, the location of the trunk nodal stations of a large telecommunications network, if necessary, their redeployment to a new location is presented. When choosing a place of deployment, not only the most convenient location of the new node is taken into account according to the minimum required for this increment of the length of communications, but also the availability of suitable facilities near where the node can be placed. The description of the corresponding computer program for carrying out real calculations is given.

Keywords: minimization of the lengths of the connecting lines; trunk nodal station; coefficient of curvature connecting lines.

телекоммуникационный сеть компьютерный узел

Необходимость переноса местоположения узловых станций телекоммуникационной сети может быть вызвана различными причинами: отказ в аренде помещения, где располагается узел, недостаток имеющейся площади для развития узла, невозможность требуемого наращивания подводимой электроэнергии, снос здания и т.п.

Перемещение узла, как правило, связано с определенными трудностями, обусловленными, в частности, сложностями в демонтаже/монтаже оборудования узла, необходимостью переноса коммуникаций, неизбежным, прерыванием сетевого трафика для группы абонентов и т.п.

Одной из важнейших задач при изменении местоположения узла, являются требования, связанные с перспективным развитием системы. Рекомендованное расположение перемещаемого узла должно быть таким, чтобы при подключении новых пользователей дополнительная длина соответствующих абонентских линий была минимальной. В настоящем исследовании такой подход принят в качестве основного для нахождения нового местоположения переносимого узла (узлов) сети.

Воспользуемся процедурой выбора оптимального положения узловых станций на основе метода «кратчайшего градиентного спуска» [1] примененного для подобной задачи в [2], с той лишь разницей, что предполагается варьирование положением не всех узлов сети , а только того узла (тех узлов), который (которые) требуется переносить.

Принимая, что статистика распределения будущих трибутарных объектов сети (ТбО), как правило, априори стабильна, можно предположить, что она и в рассматриваемом случае будет мало отличаться от существующей. Примем распределение имеющихся ТБО узлов в качестве статистически устойчивых для данной местности исходных данных и используем их для выбора нового, оптимального местоположения переносимого узла (узлов).

Следует заметить, что при переносе одного единственного узла транспортной сети его «опора» только на его существующий собственный кластер ТБО может привести к определенным погрешностям в получаемых результатах, поскольку некоторые трибутарные объекты соседних узлов могут оказать на вычисляемое значение нового местоположения узла определенное влияние.

Поэтому для получения более точных рекомендаций по новому местоположению переносимого узла следует рассматривать группу ТБО, прилежащих, в том числе, и к соседним с узлам исследуемой сети. Такой подход дает более точные результаты анализа, а также позволяет обеспечить процедуру выбора оптимального местоположения сразу для нескольких узлов требующих перемещения. В идеальным и вполне осуществимым на практике случае следует учитывать ТБО инцидентные всем узлам сети. В этом случае, релевантность выбора предлагаемых новых мест расположения переносимых узлов будет, естественно, максимальной.

Пусть кластер выбранных трибутарных объектов , прилежащих к переносимому узлу определяется множеством:

.

Здесь: s - номер переносимого узла, k - текущий номер трибутарного объекта t-го узла, - общее количество выбранных трибутарных объектов (под , , кроме обозначения собственно объектов сети, будем подразумевать, при дальнейших вычислениях, их абсолютные координаты - широту, долготу).

Введем, как и в [2], понятие целевой функции - , отражающей среднее значение длины соединительных линий , относящихся к соответствующим ТбО.

Будем искать такое новое положение переносимого узла , при котором нижеприведенное значение целевой функции будет минимальным, что соответствует минимальной общей длине коммуникации [2].

Иначе говоря, требуется:

.(1)

Здесь - количество ТбО, прилежащих к данному узлу, - расстояние по прямой от трибутарного объекта до узла .

С целью приближения настоящей модели к реальности в (1) введен среднестатистический коэффициент искривления линий , отражающий, насколько фактическая длина соединительной линии (СЛ) для территории, обслуживаемой сетью, в среднем отличается от прямой (по Москве в целом [3]).

Для поиска экстремума, а именно , воспользуемся, как указывалось, хорошо известным методом «наикратчайшего градиентного спуска» [1].

Будем придавать небольшие круговые приращения местоположению узла на величину (здесь i- номер итерации, , R - общее количество итераций по поиску экстремума), определяя тем самым направление максимального отрицательного значения градиента. Осуществляя пошаговое смещение положения узла в таком направлении, обеспечим регулярное уменьшение значения целевой функции на данной ступени оптимизации.

Окончанием процесса оптимизации местоположения смещаемого узла будет, естественно, нулевое значение градиента при смещении положения узла в любом направлении, что соответствует достижению глобального минимума целевой функции.

Представим математически описанную процедуру, что важно для составления компьютерной программы по выбору места переносимого узла, предназначенной для практического использования при развитии системы. Перейдем от скалярного представления процессов к векторному.

Примем, что кластер ТБО сети, относящийся к смещаемому узлу , определяется векторным множеством : .

То же, но для промежуточной (j-й) итерации:

,

где - положение s-го перемещаемого узла для j-й итерации, R - номер последней итерации.

Финальная стадия оптимизации при принятом представлении процесса, будет характеризоваться следующим множеством:

.

Здесь - найденное оптимальное местоположение перенесенного s-го узла.

Выбранные оптимальные места перемещения узлов далеко не всегда могут быть в точности приняты к реализации для размещения узловых станций. Маловероятно, что именно в этих точках, можно найти помещение, пригодное для развертывания узлового оборудования. Проектные подразделения оператора обычно предлагают несколько таких помещений в районе рекомендованных точек и задача проектировщиков выбрать из них те, которые наиболее полно удовлетворяет заданным требованиям. Очевидно, это, при прочих равных условиях, те точки, которые ближе всего располагается к рекомендованным местам размещения переносимых узлов.

Подобная процедура «привязки» заложена в компьютерную программу, разработанную крупным московским операторам связи АКАДО (ОАО «КОМКОР»), которая позволяет выдать в итоге окончательную, с «привязкой» к реальным объектам на местности, рекомендацию по размещению переносимых узлов.

Предложенный метод выбора нового оптимального местоположения переносимого узла проверен на практике и может быть рекомендован операторам крупных сетей связи для использования в процессе эксплуатации их телекоммуникационных систем.

Литература

1. Уайлд Д. «Метод поиска экстремума»/ Д. Уайлд// пер. с англ. «Наука» / монография - г. Москва, 1967., -267с.

2. Тамм Ю.А. «Территориальное перемещение (перенос) узловых станций большой оптоволоконной инфокоммуникационной системы городского типа»//Вопросы оборонной техники. - серии 3 выпуск 4-5(383-384), - 2014г., -14-19.С.

3. Спиридонов, Ю.А. Тамм, Н.Ф. Бух-Винер «К оценке коэффициента искривления волоконно-оптических линий телекоммуникационных сетей Московского региона (на примере «ОАО» КОМКОР)»/ /XI международная науч. техн. конф. Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ'2015 Материалы конф. 12-14 ноября 2015г. Суздаль, 2015, с. 66-67

Размещено на Allbest.ru