4.2. Принципы и модели централизованной, децентрализованной и мульти-агентной маршрутизации

В зависимости от используемых способов обработки локальной или глобальной информации (обратной связи) принципы адаптивной маршрутизации потоков данных в глобальных ТКС можно разбить на три класса:

• централизованная (иерархическая) маршрутизация;

• децентрализованная (распределенная) маршрутизация;

• мульти-агентная (много-адресная) маршрутизация.

Принцип централизованной маршрутизации заключается в том, что каждый узел ТКС сначала передает информацию о своем состоянии (задержки или пропускные способности выходных каналов и т.п.) центральному узлу-маршрутизатору. Затем этот маршрутизатор вычисляет оптимальный маршрут на основе полученной глобальной информации о текущем состоянии ТКС и передает его обратно всем узлам маршрута. После этого начинается управляемая передача пакетов данных от узла-источника к узлу-получателю ТКС по спланированному оптимальному маршруту.

Принцип децентрализованной (распределенной) маршрутизации основывается на обмене локальной информацией между узлами ТКС и использовании этой информации о текущем состоянии узлов и каналов связи ТКС для вычисления локально-оптимального маршрута. По мере вычисления последовательных участков этого маршрута осуществляется распределенная управляемая передача пакетов от узла-источника к узлу-получателю ТКС.

Принцип мульти-агентной маршрутизации является своеобразным компромиссом между принципами централизованной и децентрализованной маршрутизации. Он основывается на много-адресной или многопотоковой маршрутизации и анализе возможных сетевых конфликтов с целью их предотвращения или разрешения в процессе управляемой передачи пакетов данных по множеству оптимальных маршрутов от узлов-источников к узлам-получателям.

В задаче передачи потоков данных с целью совместного использования распределённых информационных и вычислительных ресурсов удобно рассматривать глобальную ТКС как мульти-агентную систему, в которой в роли агентов обычно выступают пользователи, узловые компьютеры или локальные ТКС.

Отличительными чертами внешних и внутренних (сетевых) агентов ТКС является:

- наличие собственной (локальной) базы данных (БД) или базы знаний (БЗ);

- наличие собственных средств связи для обмена информацией с другими агентами.

Обычно связь осуществляется с помощью сетевой системы управления распределённой транспортной системы глобальной ТКС. В качестве внешних агентов глобальной ТКС могут выступать пользователи, сетевые операторы и администраторы, а также добровольные сообщества людей (рабочие группы, фирмы, организации и т.п.). В роли внутренних агентов выступают узловые компьютеры, сервера, программные сетевые агенты и другие интеллектуальные системы обработки информации и сетевого управления.

Мульти-агентная модель маршрутизации содержит в себе классическую модель, представленную на Рис.4.2.1,а), а также позволяет решать задачи маршрутизации в условиях неполноты и/или неопределенности имеющейся сетевой информации о текущем состоянии ТКС.

В мульти-агентной постановке задачи маршрутизации каждый узел рассматривается как автономный агент, самостоятельно принимающий решения на основе имеющейся у него сетевой информации. Эта информация не обязательно в точности отражает действительное состояние ТКС и может использоваться агентом для передачи ее другим агентам, как это представлено на рис. 4.2.1,б). Кроме того, агенты могут объединяться в группы, совместно решая задачу определения и прокладки оптимальных маршрутов.

Рис.4.2.1. Модели маршрутизации потоков данных в глобальных ТКС:

а) классическая, б) мульти-агентная.

Для решения задачи мульти-агентной маршрутизации можно использовать одну из двух схем:

• централизованную с агентом-координатором («глобально-оптимальное» решение), когда сбор сетевой информации и принятие решений для группы агентов осуществляется специальным ведущим агентом-координатором,

• распределенную без координатора («локально-оптимальное» решение), когда каждый агент ТКС принимает решение самостоятельно.

Эти схемы представлены на Рис. 4.2.2. , а) и б).

a)

б)

Рис.4.2.2. Схемы мульти-агентной маршрутизации в глобальных ТКС: а) централизованная, б) распределенная.

Сравнительный анализ различных моделей и схем маршрутизации потоков данных в глобальных ТКС позволяет сделать вывод о том, что мульти-агентные системы предоставляют более гибкий механизм сетевого управления в условиях неполноты сетевой информации и возможных изменений структуры или параметров глобальных ТКС.