Вы здесь

Поліпшення показників якості інтелектуальної мережі з урахуванням нових технологій

Автор: 
Іванов Олександр Миколайович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
0403U003251
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОЇ ЗАТРИМКИ ІНФОРМАЦІЇ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІЙ МЕРЕЖІ

Постановка задачі
В інтелектуальній мережі одним з найбільш важливих параметрів є середня затримка, необхідна для доставки інформації, яку запросив абонент до місця призначення [86].
Головною методологічною основою для аналізу затримки є теорія масового обслуговування. Проте її використання найчастіше потребує пропозицій для спрощення складного математичного апарату. Тому в деяких випадках точні кількісні розрахунки затримки виконати неможливо. Моделі згаданої теорії нерідко стають основою для достатньо точних апроксимацій затримки, а також дозволяють одержати позитивні та якісні результати.
Питання математичного моделювання й аналіз варіантів визначення затримки в інформаційних мережах детально розглянуті в [12].
Для вивчення впливу на мережу таких параметрів як число і довжина пакетів, що надходять до мережі або проходять через неї в будь-який момент часу, число викликів, що надходять на вхід мережі за заданий час, тривалість зайняття та одержання відповідних кількісних характеристик системи, повинні застосовуватися ймовірностні методи. Ключову роль в аналізі мереж відіграє теорія черг або теорія масового обслуговування.
У розділі представлено метод розрахунку затримки проходження інформації в інтелектуальній мережі, що дозволяє знайти залежність цієї затримки від різних параметрів, які визначають характеристику мережі.

2.1. Модель масового обслуговування
Як відомо, при дослідженні мереж із комутацією пакетів проблеми черг виникають абсолютно природно. Пакети, що поступають на вхід мережі або проміжного вузла на шляху до пункту призначення, нагромаджуються, обробляються з метою вибору відповідного каналу передачі до наступного вузла, а потім зчитуються каналом у визначений час їх передачі. Час, затрачений на очікування передачі в накопичувачі, є важливим показником, що характеризує роботу мережі. Оскільки затримка передачі, тобто час очікування, входить як складова до однієї з основних характеристик, що безпосередньо відчуваються користувачем. Час очікування звичайно залежить від часу обробки у вузлі і довжини пакета, залежить також від пропускної спроможності каналу передачі, який виражається кількістю пакетів, переданих за секунду, інтенсивністю надходження пакетів у вузол (кількість пакетів за секунду), і дисципліни обслуговування, що застосовується при обробці пакетів.
Теорія черг виникає також при дослідженнях мереж із комутацією каналів, і не тільки при вивченні обробки викликів, але і з аналізу залежності між кількістю доступних каналів (кожний з яких одночасно може обробляти один виклик) і ймовірністю того, що виклик, який потребує встановлення з'єднання буде заблокований або поставлений в чергу для очікування на обслуговування [26]. Зазначимо, що історично, велика частина сучасної теорії черг була розроблена в ході дослідження телефонних повідомлень. Для процесу необхідно дослідження інтегральних мереж, в яких задачі комутації пакетів і комутації каналів об'єднуються. Доцільно обговорення також застосування теорії черг.
Розглянемо найпростішу модель обслуговування, показану на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Модель однолінійної системи обслуговування
Для більшої конкретності, будемо вважати, що черга складається з пакетів даних. Цими пакетами можуть бути також виклики, що чекають обслуговування в системі з комутацією каналів.
Пакети поступають випадково із середньою швидкістю ? пакетів за одиницю часу (найчастіше буде застосовуватися пакет/с). Вони чекають обслуговування в накопичувачі, і обслуговуються відповідно до деякої конкретної дисципліни із середньою швидкістю ? пакетів в одиницю часу.
У контексті мережі передачі даних обслуговуюча лінія - це засіб передачі (вихідний канал або лінія), який передає дані з вказаною швидкістю з блоків даних за одиницю часу. Частіше замість блоків даних вказуються символи або знаки, а про швидкість передачі, або пропускну спроможність каналу - в біт/с або знаках/с. Наприклад, канал, який обробляє пакети довжиною 1000 біт і передає із швидкістю С=2400 біт/с, буде передавати пакети з інтенсивністю ?=2,4 пакети/с. В більш загальному випадку, якщо середня довжина пакета в бітах дорівнює 1/?' біт і визначається в одиницях біт/пакет, пропускна спроможність в пакетах складає ?=?' С пакетів/с. У разі викликів в мережі з комутацією каналів користувачем є виклик і величина ? виклик/с представляє інтенсивність надходжень або середнє число викликів, що обробляються за секунду. Параметр 1/? в с/виклик називається середньою тривалістю зайняття.
Очевидно, якщо інтенсивність надходження пакетів ? наближається до швидкості обробки пакетів ?, черга починає рости. При накопиченні максимальної місткості (реальний випадок), якщо ? перевищить ?, черга досягне найбільшої допустимої величини і буде продовжувати зростати. При переповненні накопичувача, надходження всіх наступних пакетів буде заблоковано. Для простоти передбачимо, що накопичувач є нескінченним (таке припущення ми будемо часто робити для спрощення аналізу), тоді черга при ??? стає нестабільною.
Доведемо, що в аналізованій однолінійній системі обслуговування стабільність забезпечується при ???. Зокрема, знайдемо параметр ?=?/?, який відіграє вирішальну роль в аналізі черг. Параметр ? часто називають коефіцієнтом використання каналу або інтенсивністю навантаження.
Зазначимо, що він визначається як відношення навантаження системи до її пропускної спроможності. Для однолінійної системи обслуговування, коли ? наближається до одиниці або перевершує її, виникає область перевантаження (скупченість), затримка починає швидко зростати, і поступаючи пакети блокуються частіше.
Для кількісного обговорення часу затримки, характеристик блокування і пропуску пакетів (фактичного кількості пакетів, що проходять через систему за одиницю часу) і їх зв'язку як з пропускною спроможністю ?, так і з місткістю накопичувача, пре