автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Исследование систем интеграции речи и данных в информационных сетях с линейной структурой

РГ8 ОД

; ' У . ^ ШЗШСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООбЕЩКИЯ РФ КОСКСВЖ5Й ГОСУДАРСТВЕН! !Ый УШВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООбПЩНИЯ

На правах рукописи

ФАН ХОА БИЯЬ

ИССЛЕДОВАНИЕ СЯСТЕИ ШГГЕГРАЦЙЯ РЕЧИ I! ДАННЫХ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЯХ С ЛИНЕЙНОЙ СТРУКТУРОЙ

■ Ofi.t3.t7 - Тепр-яические основы инфоржвяини

Автореферат диссертации на соаскание учоной ствпвнии кандидата технических паук

иосква - 1993

Работа выполнена в Цоскоаском государственно« угашврсметв путей сообщения.

дсхтор •геишчзскЕх наук профзссср Нейман В.И.

доктор ТвШЕЧЭСКДЖ наук профессор-' Враюз В.А.

кандидат тсижчасющ наук. Стародубцев В.Н. НИИ " Ьэедоравтоифаация

. Защита состоится " J " 1993 з ' ^ час.

на заседания спецжалкзирозашюго совета К 114-05.10 в Московской государственном университете путей сообщения но адресу: 101475 . г. Ыосква, А-55, ул. Образцова, 15, вуд. У"

С диссертацией мозшо ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " " 1993 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу университета.

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

Ученный секретарь спэциализованного совета К.114.05.10 доктор технических наук профессор

Хохлов ю.А.

ОКЦАЯ КАРЛЛСГЕРЙСТИКД РАБОТЫ

.Актуальность работа. Одним из зф1юктпвтк: средств повышения эффективности информационных систем является реализация концепция цифровых сетей интегрального обслукизаняя (ЦСИО). ПрсСлекг создания таких сетей широко обсуждаются и рязрабативакггся во таогпя странах штра. Развитие этой коацопдпи обусловлено, во-первых, ростом объемов разных видов информация, передаваемо!! по сетям связи; во-птор'.и, преимуществом цифрозых кгетодоп передачи и коммутации; в-третьих, достпзенаямз цпфровоЯ миогокапаль ноЯ связи, !.'.пк(«ээлвктроннг.и л вычислительной техники.

Построение ЦСИО в силу слощости проблемы и значительности капительных затрот предлагается осуществить в несколько этапов. ЦСИО является следуицкм этапом развития ЕштогральпоЯ цифровой сети (МЦС) после перехода всей сети связи к цифровым методам пе-родачп п коммутации.

Кслодованке ЦСИО для конкретной области народного хозойства праводнтся н зависимости от его предаете. В диссертации исследуются теоретические вопросы организации первичной цифровой сети связи линейной структур с интеграцией речи и дашшх, которая мокет иайтя применение на железнодорожном транспорте ила в других отраслях с подобными условиями работы.

Цель исследования. Цель» диссертации является исследование характеристик качества обслуживания для разных моделей интеграции речи и данных, разработка и анализ подели многоточечной сети

линейной топологической структуры. Такая модель может бить при/

мененч дли стеЯ технологической связи келезнодорохн'ого транспорта, автомобильного транспорта, нефте- и газопроводов, энергетики ИТ.!!.

Ивтода исследования. Теоретические исследования еылавяогш с использованием иотодов теории вероятностей, теория кассового обслуживания , математического программирования. Вкспориыентелыкга исследования выполненн с применением моделирования на ЭВЛ.. '

Научиоя иопиапа;

1 - Разработана расчетная кодель интеграции речи и дашыгх. Показаны важнейшие свойства разышзс моделей интеграции и дана рекомендации по их иеползсвани».

2 - Разработана модель интеграции с прдоритетша! а уцдотяэшжы обсдугсеваивем (ШПУО) ; дана оценка вффзктквЕости использозапяя пучкоэ каналов и качества обслузшванця для этой модели.

3 -Разработана и растатана модель ьшоготочвчной сета лашзЙЕоа топологической структуры с пспользоизнжзм пнтсгр^цзеи ро'ш е данных. • I

4 - Проводок внелиз характерЕстяж. обслгкаввнгя иавтегральЕсй ио-рвичпой сети (ИПС) с ьиогоошнейной структурой пря перегрузи. Разработан адгорцты выбора ройпыа управления потока&ш для пакетов и даны основные принципы ограничения потоков рочп по изОеаа-ншт перегрузки в ето2 сети. .

Практическое знамение. Результаты дассартадяя могут беть подезры при проектировании ШС, т.е. па важнейшем этсез создания ЦСИО, в том числе для железнодорожного транспорта. Реализация положения, разработанных в диссертации, позволит осуществить паучво-обоснованный выбор современных средств■ информационного обеспечения перевозок И провести реконструкцию сети, технологической связи иелезнодорозного транспорта (СТС ЙТ) не основа концепции ЕАСС.

На.защиту выносятся следующие положения: 1. Рвсчотная модель пито грядка рэчн и дишгузг прл >.з.ч-.зг с <■ рпТ&тАХ

тггегращш и характеристики качества обслуживания для рассматрн-паекых стратегяй.

2. Модель для расчета характеристик многоточечной ШС с лняэй-ноЯ структурой и ее характеристика.

3. Результаты анализа характеристик 1ШС ври перегрузке и расчетная модель режима управления пстокеми данных в ИПС.

Личный вклад автора. Все результат« исследований и сзпзан-hüo с ними, а также витекоюссю из них, вывода,обобщения п практически рекомендации получены автором лично.

Апробация роботы. Материалы диссертации докладывалась на заседаниях кяфодрн "Радпотохштка а электросвязь" ЙИИТа, а такте на Всесоюзной научной сессии НТОРЗпС пм. A.C. Попова, посвяз;ап-цоЗ Дню радио, в мае 199? г.

Публикация. Основные результаты диссертации г:злоюны в трех опубликованных роботах.

Объем работы. Диссертации состоит аз сэстн глав, вклзэчакцих 175 страниц маиииописпого текста, в том числа 35 рисуккоз и 13 таблиц, а также 18 страниц приложений. Список литературы содер-аят 71 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РШУШ

В пзрвоЗ глава приводится общее описание моделей интеграции речи и данных, в том числе требования к узлам: режимы работы сети ; источники информации ИПС; аппаратура передачи а тагсзе об-еундпеттся ограничения рпссмятривяомнх моделей. Далее для ,удобства оценки качества обслуживания рассмотрена наиболее простая модель интеграции с фиксированной границей между ресурсами. В птой модели, с одной стороны, осуществляется интеграция потоков одного видя нагрузки, п'с другой стороны, расчит этой модели ве

отличается от чистых моделей обслуживания одного вида нагрузки (речи шш данных). Поэтому и следование такой модели позволяет удобно оценять модели с иитеграциой, которые . рассматривается в следунцшс главах.

В второе главе исследована модель интеграции речи и данных с подвижной границей между ресурсами. Приманена модель интеграции, основанная на концепции "гибкой технологии доставки" с использованием метода перемещающейся границы между ресурсами для двух режимов коммутации. Цель исследования состоит в ноаско путей более активной загрузки каналов передачи в цсфрсвоЯ 11ПС.

В качестве стандартного тракта в ИПС использована система передачи типа ШШ->0/32, кадр временного разделения которой состоит аз II капельных интервалов, из которых одда часть Н-предназначается для обслуживания вызовов (нагрузки 1-го класса), а другая часть i^-.V-W^ резервируется для пакетов (нагрузка 2-го. класса). Нагрузки 1-го и 2-го классоа оштсывезтся нуассонозскззма потоками с интенсивностяии соответственно Xt ы Х^ визовой в единицу времени. Продолжительность занятия распределена до показательному закону со средними значениями соответственно ' л 1/рг единиц времени. Речевая нагрузка обслуживается с потерями, а пакеты - с ожиданием и потерями по дисциплине обслуживания в порядке поступления. Пакеты могут передаваться и по рс.чоБ1&с каналам, если последние свободны, но речевым сообщениям всегда предоставляется абсолютный приоритет. Поэтому речевые сообщают не подвержены влиянию пакетов данных и могут рассматриваться как нагрузка чистой V - линейной системы с потерями {U/U/V^). Вероятность блокировки речевой нагрузки описывается первой формулой

Эрлпнга, которая в данном случав имеет вид

W W ь

(y,Vv,f) / £'( YR/kf) , MI-1)

81 1 ■ 5 к-О '

а вороятность того, что в системе существуют I речевых соединений ^

Р- (У* /£.')/ £*( / 1г!) , (И-2)

1 ' Л-О '

причем производительность систем для нагрузки 1-го класса

V

V • (Г1'Э)

Для нагрузки пакетов при наличии £ речевых соединений дей-. ствует система обслуживания И/ЫЛ1 ^ / Я ^ с задераками и потерями. Здесь М(-число доступных пркборов обслуживания (число канальных интервалов) для нагрузки пакетов, а № - максимальное значение емкости накопителя. С цель») избеваняя перегрузка пакетов в сети предложено использование накопителя с управляемой емкостью. Рассмотрены следующие основные характеристика:

- Среднее число пакетов в системе Е(Л. Это число состоит из числа пакетов, находящихся на обслуживании, и числа пакетов в очереди ,, „

вш- Е1 Г ¿.Р, . , (и-4)

1-0 ¿-О ' ' >

где Р( _ вероятность состояния И.,/) системы.

- Средняя задержка пакетов в системе Б(Т), получается по формуле Литтла

E(J)

Е(Т)~ - . (11-5)

Поскольку емкость накопителя ограничена, пра коммутации пакетов также возникают потери, если число пакетов в спстечэ равно или бодьае Н (JlNm). Это вероятность потерь,по определении, является вероятностью потерь по времени.

Г - I' Р . . Ш-6)

г. 1-0 ''"» , /

- Производительность системы для пакетов тг% Производительность определяется средним числом/ пакетов, передаваемых через систему за едипицу времени. ТакИм обрчзсм.

U К

»,- V Г . р, . • (II-7)

2 Í-O J-O 21'J i*J

где - кптансканостг» обслукЕваакя система для пакотов в сос-

тоянии (I.J) (т.о., в состоиншз о i рвчэвьаш соедананамга. 'та. J пакетами).

1г~ *.г*(1-Р г) • (II-8) .

Таким образом, перэчасдашше характеристики опредежша' по вероятностям состояний снстеии,. рекуррентное соо'шошзшго для txr-торыж в общем веда ш.яает вид

-„¡гля?Ь=пг " { *гЗеп<*г*> * Ч]

- d/wj sen(vrtj х - '\Sffi t * }

f О при £аО

где Sgn Í - < . ' (II-У) .

I 1 при iЮ

Исходной величиной дня соотндаений (II-9) является значзвие Р (í-O.tí ), которое получаотся из система длео5шп£ урагкзоШ

a Р + а • Р +___+ а • Р - Р

о,о о,о í.o Ю и1о *,»0- 0

а Р ■+ a • Р t ... * a • Р *>Р 0,1 0,0 1,1 1.0 * и ,1 ы ,о i

... . • (11-10)

а Р + а • Р + ... + а • Р - Р

о, и о.о 1,И. i,o «.■.и. и.,о и.

i 111 .1

Значения Р( в (11—10), где i-O.lJ , вычшелэнк но (11-2)! ко-аффициенты сг( ^ одрододены по алгоритму, содержащему дос^с до детально выпашяему» операции

Р.

«..-V- . . (11-11)

1,0

' * . »

при Р й-1 : Рп в»0 где П-О.Ик n/í . Здасъ í^ онределно

но рекуррентному соотношению (II-9), исходя аз ьегодшк •.•,!'

И »том раодыле pcecsorpea так.-_д ьлготвди рс,счг>-з ы-гло/сз-

мой схемы интеграции по методу Гаусса-Зейделя. Однако он оказывается непригодным для исследования крупных систем интеграции из-за его медленной сходимостп при расчетах.

Графики зависимости среднего числа пакетов в системе E(J). средний задержки пакетов В(Т) и вероятности потерь пакетов Рвг от нагрузок У(, У и Иг показаны па рис. 1,2 3.

Как видно из рисункоэ, характеристики E(J), Б(Т), Рвг увеличиваются с ростом Y2 из-за нехватки каналов. Подобный случай имеет место также при росте'интенсивности речевой нагрузка , что вызывает нехватку каналов, которые могут заниматься пакетами.

J)> KIT) также зависят от N^ , Прд росте повызение очереди пакетов вызывает увеличение R(J) и Е(Г), хотя пря отом. повышается нагрузка пакетов. Таким образом, с целью ограничения потоков данных но избежание перегрузки нужно использовать накопитель с ограниченной емкостью.

На основании полученных результатов, хорошее качество обслуживании для этой модели может быть получено при выборе нагрузок речи и данных по приближенным формулам:

У - 0.85 М( -4,7, Уг - W - У -0.06 ,

При Р . Ри2 a IS : Б(Т) < 50ЛС

Третья глава посвящена исследованию модели интеграции речи

я дншшх с приоритетным и уплотненным обслуживанием (КИПУО).

Здесь Исследуется новый метод передача речи и данных в пучке

телефонных каналов с использованием аппаратуры типа ИКМ-30. Прн

обслуживании предоставляется абсолютный приоритет речевой наг/

рузко. При этом каждый поступающий пакет перодапается'по Нг каналам и, к[юме того, одновременно по всем свободным из И^ каналов с общий скоростью. цропорцион,плыюй ■ числу используемых ка-нчлмшх интери.члон. Такую дисциплину коротко назовем обслужи-

ватюм пакетов всеми возмозными каналами (ОБВК). С цзлыо уменьшения величины максимальной задержки предлогопа такав дисцашпиа разрывного обслуживания пакетов по кадрам с равномерным распределением ОВВК для всех поступивших в систему пакетов. . •

Аналогично второй главо получопо рекурронтнсе соотношение для вероятности состояпия Р(

7тгтлг * { [ * ^ ] ^

- „¿ии Р Х^вп 1 }

к'О

при tsO

где Sgn i - ■{ . (III-1)

при i >0

Исходной величиной poicyppeHTnofc соотпсшшм (III-D пвля-ется Р( о при i=ö777~. Это воролтность состояния, когда п система установлено I соединений и отсутствуют пакеты, нроцесо рокур-рептного расчета вероятностей состояний Р( } не отличается от процесса расчета Pt ^ в схемо с подвижной границе!!.

Рассматриваются характеристика обслуживания czomu i&iTOO, причем полученные формулы подобны формулам для cv:e:.n; интеграции с подл и «спой границей из второй главы (формулу (I-1),(I-3) - (I-8)). Кривые, описывающие эти характорсстшш, твкхо приведены cä рис.1,2,3 в виде разрывных линий.

Заметим, что задержка и вероятность потерь s UitH/O, i-ак ь и схеме с подвижной границей, увеличивается с ростам У. , У , К ;

12л

влянио же N оказывается небольшим.

1

В этой главе также проведено сравнение цзреметров схэн кз-тогриции с фиксированной границей мевду рэсурсами, псдпитзюА границей н МИПУО. показано, что:-

t. n»>j>«motj4< дяя pos.b»*l isommytftv,.-.;« к851лл-зв («¡hjcso»; tlf от-

Etj>

Рис.1- Среднее число пакетов в система

личавгся друг от друга;

2. Задержки пакетов в схемах с подвижной границей и ИИПУО намного меньше, чем в схеме интеграции с фиксированной границей кэжду ресурсами, особенно задержка пакетоз в ШТЙ'О.

3. Ш5ПУ0 и схема с подзиаиой границей предлагаются и ка-честпе основных олементов ИПС технологической связи. Для выбора пропускной способности в схеме аИПУО мотгно использовать следую-Li'iiQ приближенные формулы

Y - 0.85 ¡У-- 4.7 , Yzi.H-Y% - 0.06-В . при Р f; Р г<а ',% .

4. Для (МПУО, как и для схемы интеграции с подвижной границей, рекомендуется аспоньвованле накопителя с управляемой емкость».

. 5- При применении ШПУО для ИПС ЖТ аффект использования иучка соедшштелышг лшпй Ш'ПУО значительно лучше, чем использование схема гптеграции с фиксированной и подвижной границей.

6. Задержка пакетов в ИПС ЕТ при !ДШУ0 очень мала. Это позволит хорошо использовать ШПУО в пакетной передаче речи.

"етвзртая глава посвящена анализу возможности применения интеграции речи а дапинх для сетей технологической связи железнодорожного транспорта, а также особенностей нагрузок "ПС ЗТ.

Система информационного обеспечения перевозок на железнодорожном транспорте характеризуется болыгим разнообразием применяемых средств евлзи, рэзличаюицгхся по назначению, принципам организации и технической реализации.' Характерная особенность систем технологической связи - это рассредоточенвость пбояентов и про-межуто щого оборудования вдоль железной дорога. На практике при создаштн сетей' отделенческой системы связи (ОСС) основные загра-ты приводятся ня линейно-кабельные сооружения. Таким с*5р«лсм, современное направление развития ОСС сосредоточено нч совериэн-•лрозя«;ря систяхя тк^родвчч. ооойешю из мягзстральяих лакая* а

повншении использования каналов.

Обсуждение задач интеграции привело к понятия первичной и вторичной сотей связи. Первичной сетью связи называют сеть /линейных сооружений с каналообразующей аппаратурой, а вторичной сетью •- сеть для конкретной услуги связи, создаваемой в первичной сети путем выделения определенной части ее ресурсов.

Поступающие в такую ИПС потоки разделяются на речевую нагрузку и нагрузку пакетов. В свою очередь, каждый из вткж потоков представляет собой суммарный поток, который получается изложением потокон. Составляющие потоки могут иметь . ризныа распределения . например, в НПО ЖТ, нонуиссоновскиЯ поток имеет мосто и системах олерятйшю-технологической сняли (ОТО. В этом случае величина расчетной нагрузки при предположении нуасоононского рас-щкзделения для потока вызовов ОТС должна быть увеличен« ни 10-по отношению к поступающий нагрузи , что позволит получить надежный результат для числа капплои, хотя вто и может снизить экономичность jxiuiniiHH. Однако величина нагрузок ОТС очень мала по сравнению с нагрузкой автоматически коммутируемой телефонной сети одоления дороги (АКТС-ОД) (нагрузка ОТС практически занимает не больше 10!? общего поступающего потока). Поэтому погрешностью полученных результатов можно пренебречь. Запас' в отом случае будет повышать надежность пучка каналов.

Аналогичное соображение касается и нотокон донных. 1< ИПС возможна гкцчдичя таких сообщений, как телвгаммн, факсимиле, ии-аоужт, дягаши ЭВМ и д;1*<> пакитпняя передача речи. В этом случае обобщенно можно считать общий поток данных простей-0(йм с пуяооновским распределением немении обслуживания.

В пятой глава представлены исследования характеристик обслуживания НПО ЖТ с применением стратегий интеграции, рчсомот-ринныхв предыдущих глинах. Исследование такой сети \-\o»>yv снть

лроведено отдельпо по каасдому виду нагрузки и независимо от других подссстем связи железнодорожного транспорта и должно удовлетворять специфической особенности ее структуры.

Для ИПС характерна линейная структура, которая предпочтительна при организации и эксплуатация трактов с точки зрения экономичности благодаря эффекту повышения использования копалов при обьединении отдельных пучков соединительных липий на участках сета.

В начала этой главы проведен анализ 'ИПС линейной структурыь с однни каналом в режиме коммутация пакетов. Результаты при зтом пеказыар.ют больную разницу вероятностей установления соединений между разными нарами УК в сети при одной и той же величала поступающей пагрузкп. По с то:/у мотод расчета пропускной способности ЛШЯ1Й по 1-ой формуле Эрланга исключается.

Однако точное решение для реальных ИПС долгло получиться при рассмотрении ИПС линейной структуры с многоканальными пучкам:; . Процесс расчета с учетом стандартного оборудования передачи типа ЮШ~30 проводится в следующем поряке: предворительный выбор пропускной способности пучков соединительных линий для речевой нагрузки ; расчет характеристик обслузсигпнпя сети в реюше коммутации конвлсп по выбранным параметрам на всех участках сети; епрэдэлеииэ нарвметев сети для резсжга коьгиутации пакетов, в вычисление гарактерастик обслуживания для пакетов; определение паремотрсв !ШС, соотваствугсщих заданноЛ структуре, и расчет характеристик обслуживания этой сетн в обоих рогимах коммутации.

Прк расчета пропускной способности ИПС для ричнней нагрузки рассмотрена модель ИПС линейной структуры, которая состоят гз г? станций, подключенных друг к другу полнодоступными пучхэыз сое-дяниталышх ЛИНИЙ Двустороннего действия. г.'Д.-.ОСТЧ й-го аучкз ' ' ?': ■ • - ' гп. .

Теоретичэски точное значение вероятности потерь вызовов' можно получить, найдя предварительно вероятности все* микросостояний сети, которые могут вычисляться по обдай формуле

Н-1 N Y 1

.....V,Vn .....'

■ • . j

(V-1)

где P(qt 3.....qN f и) - вероятность состояния сети,

когда одновременно занято q q .....q соединительных пу-

1 i 2 i | Э ™ • 1 j Я

тай меяду соответствующими УК.

P(0f О, 3.....0,., м ) - это нулевое состояние, lipa котором соединения в сети отсутствуют.

Однако огромиое число микросостояний (количество только переменных g( ^ равно С®) и сложность учета ограничений (V-1) ни

значения переменных о делают расчеты практически ненош»охкими. '»J

Для решешвя втой задачи разработай мотод вычисления потарь вызовов по вероятности групп микросоотояиий и апиисимостк от искомого порлмотря. При втом потеря вызовов я^ ^(q) между ушшми х

.и у определяется в виде:

у-1 у-2 у-1

* J<i> т 1 PflJ - I I pJnk

''* к-х я 1 к'Х i-kil * 1 1 у-э у-г у-1 -II 1 pJnk-n,'n.> •

к'Х 1-к*1 m-U1 4 * 1 * .

а вероятность потерь вызовов иа пучке определяется по формуле п

Г<пк) - l" P4(nkJ . (V-Э)

Пгх«уч(!1ш нОщии Формулы для вероятностей с одним Г (п ),

ч '

двумя Г (п .11,,I И TfKJMfl Р (п .П ,Г1 ) ПОРЙМОНЫМИ, входящими в

q k I (] к 1 ш

состав (V-?!), (V-3). В режиме пл^юдачи дпннмх с коммутацией im котов (дптпграмный {южпм) всходящее сообщение разбивается па пакеты, которые передаются че{>ез несколько трип.читных УК. Ндось Ш1}Щ>уг истоков данных всогда направлен но общей линии, и дли

каздой пары "асточшгк-палучатоль" ксраруты могут отличаться друг от друга только числом транзитных УК.

!1а всей соти ИПС, сродное врепя задержи пакетов вычисляется в виде '

N-1

Г - £ ЕГТ) . (У-4)

гдз ~ средаая задерчаса пакетов на к-и участке, которая вы-

числяется з зависимости от схемы интеграция, обсуждавшейся в главах 1,2, и 3. '

Вероятность потерь пакетов ео всей сети мохаго определить с помощью суммы „ .

Р - Iр«*> .

2 Ъ-1 2 .

где р'^'- вероятность потери пакетов на Р.-ы участке.

На основе рассмотренной подели в результате расчетов установлено, что:

1. Вероятность потери вызовов па пупса! соедгнятелышг. дн-'ннЗ и ивяду разными парами УК ШС значительно вы'зе, ч&л соот-ветствуицая вероятность при расчете по 1-3 формула Эрланга. особенно .при роста нагрузки.

2. Рогоятвозтк потери вызовов различаются но разным узлемл даге пра одктгакозой иатепсл-вноств погрузки. Особенно резко отличается вероятность потери вызовов для накбо-чео удмепвьос пар УК.

3. Эффективность использования каналов ШС линейной структуры оказчвается положительной при обьодинехпш пучков соедлгта-тельных линий.

4. предпочтительной схемой интеграции для 1!ПС является МКПУО, которая позволяет еще повысить эффективность аспсльзовэ-ния пучков соодккительння линий по сравненяэ со схеил с подытая-ой границей.

5. ИПО линеЧяоЧ структуры очень чувствипальнэ (С росту нэгру.мсь

по сравнению с другими структурами. При возрастании нагрузки на 10% от п|кхзктного значения установление соединений почти нарушается для схемы СПГ или приводит к очень большим потерям для мипуо. Таким образом, при проектировании ИПС линейной структуры нужно организовать запасные каналы для рочишя сообщений, или преобразовать.нти же сообщения в пакеты и обслуживать их и режиме коммутации пакетов в таком случае, когда нагрузка превышает более Ъ% от проектного значения.

В шестой глава нхюдставлпн анплииз ИПС линейной структуры в режиме перегрузки и разработки метод управления потоками.

Пв}>егрузка моют быть глобальной или локальной. В свою очередь, лоКолммя перегрузка может ■ возникнуть , за счет увеличения потока вызовов между парами УК, либо увеличения нагрузки к одному УК. Как показывают вычисления, первый случай не вызывает серьезного ухудшения качества обслуживании, но сравнению со вторым. Результаты расчета покязпли, что и случае 10%-ной глобнльной по1«грузки почти все соединения получают отказы, и лишь соединения между соседними УК могут уотшшпливптьпи с очень большой но}*>ятиостью потерь. При локальной перегрузке ■ качество обслуживания становятся немного лучше, но пто качество остается худшим, чем при обслуживании обычным луЧком каналон при Аналогичных условиях (т.е. при создании отдельных пучков соединительных линий ).

Приводится тнкжо результвтн расчета ИПС лишайной структуры при пирнгру;»',.* для рыжими коммутации пакетов. Дли преодоления перегрузки пяклтсп используется метод ограничения количества входящих-пакогш. модель ограничения входящих потоков пакетов разработала ня оенопе использования локального метода унранлч-ния. Сущность »того метода состоит в контроле перегрузок на ьхо-де сети мутим блокировки поступающих пакетов, г.ели число посту -

пивших пакетов превысит определенный порог.

Стратегия распределения потоков по участкам состоит в том, что допускается поступление некоторого числа входящих пакетов, и при достижении этой величины дальнейшее постумение потоков блокируется. При этом прием транзитных пакетов может продолжаться до тех пор, пока не будет исчерпана емкость накопителя УК.

Пусть П(, пт соответственно числа входящих и транзитных пакетов и В - емкость накопителя на россмотриваемом участке сети ; II ^ - пороговое значение (максимальное) для входящих пакетов. (Оно является параметром управления, который нужно найти). Функция управления на к-и участке заключается в блокировке дальнейшего поступления пакетов на входе, при п,-В /где N <В

II I ■

Пусть интенсивность обслуживания сети на к-и участке равна и - фактическая производительность на к-и участке. ( всегда меньше или равно цк , так как при линейной структуре фактическая производительность на одном участке зависит от состоя-тая следующего участка ).

Разработан алгоритм вычисления параметров управления потоками пакетов ко участках ИГЫ. Содержание этого алгоритма вкратце сводится к следующему:

1. На осчове данных пареметров сети X • Хт, ц, И^ выбирая исход-йый участок М-1, вычисляем вероятность блокировки пакетов на это?,! участке по методу, описанному в 5-9 глове, а также вкроят-ноть состояния Р1 ' 1 Сп1 ,пт) , когда существуй на I«--. >-и участка сэтя п входящих и п транзитных пакетов

Пт

<к> Yi Гт (n T-"

p[k>(n,.n_) --!---L-J-n--- • i Vl-11 1

1 M —Л i т

N. "„^i У,1 У„Т (П +tl )t

n t П ! V' i —1-1., ■■■"■ , т

I т _tl ^ „ П. I П.!

nt~0 nT-0 i 'v

где Уj--; Ут- , a p; - ц/f-P^*"/ . .

''к ''k

< H-1 )

2. Подставлял полученные значения P fr^.n^ d (V-12), (V—13). находим вероятности блокировки транзитных P^J"'' и входящих (т.е. собствонныя ) пакетов Рц""1'» о затем вероятность блокировки общих пакетов нп ih-i>~m участка р^д*ппо (VI-14), где (V-12), (V—13) и (V-14) соотпатствонно ирестпвлявт собой общие формулы для пе^юлтностей блокировки транзитных, входиащх и су-марнмх пакетов на к-и участка

Kkr'- I Pik}(n.n)- P(l,(nt,N-n.) ( VI-12 )

вт n.tn-H ' т п-О 1 " '

I т ■> I

ll~St-1

* Т . { VI-13 )

01 ВТ Пт-0 1 т

- р«"» , p<kl . ( VI-14 )

Bit BI вт •

3. Сравнивая значения Рдп и Р^" I' лалучвшшо на втапаг 1 и 2. получаем порог Я( для входящих ппкэтон на (n-m-m участке.

4. рлячониа Р'""'! полученное иа 2-м шаге, используется для

.И-2> вТ

определения Р (nf,ny) ня (*-?!-« участке. Повторяя процесс• расчетов согласно шагам 1.2.3« получим порог для <и-г>-го участ::а. 5- ОнисянпмЯ п|юц»;сс расчетов повторяется до 1-го участка, в результате чего будут няйденк все пороговые значения для поступающих v сять пакетов. Эти значения позволяют организовать режим ограничения входящих пакетов в каждом узле сети.

ограничения речевых потоков в ИГО ЖТ также щ-олохекк - яекоториа основные принципы, сооткестпующие ее споциифнччским

свойствам.

В приложении показаны результаты исследования изложенных моделей интеграции.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДКССЕРГ/ВДЗОИЮЙ РАБОТЫ

1. Применение цифровой техники связи в различных подсистемах ОСС позволит в перспективе построить интегральную цифровую сеть связи, а затем цифровую сеть интеграции разных служб. Продолжение процесса разработки специальных цифровых систем передачи и коммутации должно быть направлено на совмещение этих систем в единой сети' связи по концепции ЕАСС. Вливавшей задачей реализации такой модели может явиться создапие первичной сети с интеграцией перэдачи рочи и данных, которая в этой работе называется интегральной первичной сетью (ИПС).

2. Проанализирована сгема интеграции с фиксированной границей между ресурсами я получены основные характеристики обслуживания при такой cres.'a. Разработан алгоритм расчета характеристик качества обслуживания в моделп интеграции с подакэтюй границей . На оснопо анализа подученных характеристик рекомендованы предпочтительные режима работы отдельных участков ИПС прк оСгхгужнБа-шга двух типов нагрузка (речи и данных) для крупных схем интеграции с подвижной границей и приоритетом речевой нагрузки.

3. Разработана модель ПМГО'О е метод вычисления ее характеристик обслуживания. На основе анализа характеристик даны рекомендации по оптимизации реяима работы каждого участка КЯС. Проведено сравнение характеристик обслуживания схем интеграции с фиксированной и с подвижной границами ме-зду ресурсами, а таксе с приоритетом речевой нагрузки и уплотненным <-<бвлухжн 1шви. Пзка-

с гоч.'лз прения iicpi.ueRQH исподьэсэел^я ь\амов upa nj-a-

амлемом качество обслуживания продпочтитольной схемой интеграции' для ИПС является НМПУО.

4. Разработан метод ограничения потоков данных в ИПС ЖТ и основные принципы управления речевыми потоками в режиме коммутации каналов. В качестве эталонной модели 1чэялизацик ИПС предлагается использование аппаратуры передачи речи и данных типа ИКЫ-30. Для повышения эффективности использования каналов ИПС, которая имеет линейную структуру, тцюдлагается объединять отдельный пучки каналов на участках ИПС в интегральные пучки.

5. Разработан метод расчета характеристик качества оболуян-вИпия ученой нагрузки в ИПС с объединением пучков соединительных линий (СЛ") на ос ноне вычисления но]>онтноотнй рвзличннх классов микроооотояний «той сети. Определим» погрешность расчити при применении в »том случае норной фо1«улы Эрлингп. Нл основании проведенных расчетов поклз/жа чувствительность ИПС с линейной структура к перегрузка при объединении пучков кяийлоо.

6. Показано, что увеличение речевой и п грузки вмзыввит серьезное ухудшение качества обслуживания ИПС. Если в ИПС линейной структуры можнт возникать перегрузил более 5 Я для рычовой нагрузки, то нужно организовать вапясиыо кяннлы. Рдэрлботпн- общий метод исследования квчиствн обслуживания р^чиной нагрузки и нагрузки иикетои в ИПС с многими узлами коммутвции. Приводите» ре-зультнты вычислений для типичных вариантов ИПС.

7. При ногтроинии ИПС линейной структуры оптимальным пяри.-oi(Ti)M, Kcn'4f-uй члтп<1к>шчю обоспочкпяот качество обслуживания и высоко»? и1;в<ш>1<оы1)1и1' tjv1ktob, хвллптся [h111j1hлция обчндинчнпых

пучков СЛ, число каналов в которых соответствует числу каналов при создания отдельных пучков СЛ. При »том в зависимости <т сто , тисгичжжих СВОЙСТВ речевой н.':>Гру;)ки нридпочтительно выделять биями»« р-рнялггн для {ч)чи, однако-все свободные клнялн могут и..-

польосваться для передачи пакетов в режиме 1ШПУ0.

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Нейман В.П., Фая Хоа Бинь. Расчет нагрузки при объадпне-шп1 передачи речи и дпнных в интегральной сети хелезнодорожной связи. Тезисы доклада. " X1VII научная сессия, посвященная Дятэ радио." Носква, 1992, стр. 132-1332. Колбаскж С.А., 0зн Хоа Бань. Расчетная модель интеграции речи и данных с подвижной границей между ресурса?,а , Допонир. в ЦНИЙТ8ИР ШС NS589? ЗД 93, 1993 г., 9 стр.

3. Колбасвк С.А., Т'зп Хоа Бинь. Модель для рзсчете пропускной способности мпогопуштес.1 сети связи с кс»мутацией каналов. Дэпенчр. п ЩП1ИТЗИР ШС N$.5890 "ДД 93 , 1993 г., 14 стр.

Фан Хоа Бинь

Исследование систем интеграции речи и денных в информационных сетях с лпнз&юй структурой

Сдало и набор Р5, /0. 93,

Объем .. £>. , п.л. . .

закт и /206.........

Подписано к почяти ...

фо}1мат бумаги. . .60 х 90 х 1 /16. Тира* 100 эк».

Типография МИИТ 101475 ГСП, Москва, А-55, ул.• Образцова,