автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Методы и модели управления сетевыми ресурсами в цифровых сетях интегрального обслуживания

^ ^ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС «КРАСНАЯ ЗАРЯ»

На правах рукописи ЯНОВСКИЙ ГЕННАДИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

УДК 621.391.28

МЕТОДЫ И МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЕВЫМИ РЕСУРСАМИ В ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05.12.14 — Сети, узлы связи и распределение информации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-П ЕТЕР5УРГ 1004

Работа выполнена в С.-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. М. А. Бонч-Бруевича

Научный консультант — академик МАИ, член-корр. АТН РФ, засл. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, проф. Г. П. ЗАХАРОВ

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

проф. А. А. АЛЕКСАНДРОВ,

— академик МАИ,

доктор технических наук, проф. С. П. ВОРОБЬЁВ,

— академик АТН РФ, академик МАИ, доктор технических наук,

проф. В. Г. ЛАЗАРЕВ

Ведущая организация — ЛОНИИС МС РФ

Защита состоятся « > МирЛс+Э?......1994 г.

в ..... часов на заседании специализированного совета

ССД 154.06.01 при ГП НИК «Красная Заря» по адресу: С.-Петербург, Кантемировская 4, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке предприятия.

Автореферат разослан « » . т . . . 1994 г.

,Ученый секретарь специализированного совета ССД 154.06.01 к. т. «., с. н. с.

Л. В. БОЖЕНКгВ

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность 'проблемы. Процесс интенсивной нФорматизации различных видоз деятельности человека является один из наиболее важных Феноменов в современном обшестве. Главным (ризнаком этого процесса сегодня является широкое применение сетевых технологий в общественном и дел_>вом секторах, сопровождаемое юявлением новых принципов и систем передачи и распределения инфо->мации, базирующихся на последних достижениях в трех ключевых об-1астях - микроэлектронике, волоконно-оптических системах и программой обеспечении.

Концепция широкого внедрения сетевых технологий получила наиболее полное выражение при создании цифровых сетей интегрального . эбслухивания, ЦСИО, обеспечивающих объединение большого числа речевых и неречевых служб в рамках единой сети. Разработка принципов построения и создание националы-:!« ЦСИО являлись главными направлениями развития электросвязи а большинство стран мира в прошедшем десятилетии.

В середине 30-х гг. основное внимание специалистов уделялось выбору архитектуры сетей нового поколения, разработке методов передачи и коммутации информации, определению стратегии и тактики перехода от существую:«!«отдельных сетей к ЦСИО, созданию соответствующих стандартов.

В 3984 г. на Пленарной Ассамблее МККТТ была принята первая группа Рекомендаций, определяющих концепции и принципы построения цифровых сетей, в которых базовая скорость 144 кбит/с в интерфейсе "пользователь-сеть" позволяет интегрировать только небольшую часть служб - передачу речи, низкоскоростную передачу данных и передачу черно-белых изображений. Эти сети получили впоследствии название узкополосных ЦСИО, УЦСИО.

По данной тематике было опубликовано большое число работ, среди которых отметим работы отечественных исследователей - A.B. Бутрименко, Л.Е. Варахина, Г.П.Захарова, Н.П. Крутиковой, А.П.Кулешова, В.Г.Лазарева, И.А.Миэина, С.И. Самой./1 г-нко, Б.Я.Советова, С.А.Яковлева, и зарубежных специалистов - П.Боккера, Дж.Вайнштена, Х.Иносе.Л.Клейнрока, А.Леон-Гарсия, М.Малпаса, М.Фишера, Д.Харриса, М.Шварца и др.

Сравнительно небольшие скорости базового интерфейса оказались сдерживающим фактором при попытке интеграции в ЦСИО таких слу»б^ как передача Неподвижных и, особенно, подвижных изображений с ъы-

сокими показателями качества (например, цветной.,видеофон, переда больших объемов данных о высокими скоростями, видеоконференции).

Новыми требованиями к интегральным сетям определился переход от УЦСИО к широкополосным ЦСИО, ШЦСИО. Широкополосная ЦСИО пре дставляет собой сеть, в хоторой применение волоконно-оптических систем передачи с высокой пропускной способностью и широкое внедрение сетевого оборудования на основе мощных вычислительных сре дств позволили создать техническую базу для поддержки большого числа нобых служб, таких, как высокоскоростной обмен данными мех ду удалзинкии локальными сетями, высококачественный видеотекст, видеофон, видеоконференции и распределение программ кабельного Т Необходимость поддержки большого числа служб, характеризуемы существенно различными статистическими характеристиками и требов циями к показателям качества обслуживания (в терминах задержки с общений, поцгри информации, управления информационными потоками, управления сетевыми ресурсами) привели^ к необходимости создания новой технологии передачи и коммутации, получившей название Асин хронного Режима Доставки, APfi.

В оснрве технологии АРД лежит пр»цщип статистического времен лого юздолешя cc.ioiiux FecyjccD, благздсря которому метод ЛРД позволяет получить суаествеш-шй'выигрыа в использовании ресурсов, особенно, для источников сообщений с существенно пачечным трафиком.

В настоящее время международные организации, раэрабатываюиие стандарты в области систем распределенной обработки информации и сетей связи, Администрации свяси всех ведущих индустриальных стран мира, научные коллективы, проводящие исследования и разработки в области £>лектрос*?яэи, крупнг^шие фирмы - производители связного оборудования, рассматривают построение нацяошыьт^ г глоболш:.!* ЕЦС110 как сес:к пер-юоче'ро-дпух элдачу.

Исследование ряда аспектов ШЦСИО наило отражение в работах, принадлежала« к различным российским научным школам - Л.Е.Баранина, Г.П.Захарова, В.Г.Лазарева, С.И.Самойленко, и в работах зарубежных исследователей - Л.Клейнрока, Н.Максемчука, И.Рубина, i.Tc баги, Л.Фратта, М.Эль-Зархи и др.

Интерес к проблематике ШЦСИО определяется наличием важных фа> topos, приводящих г принципиально новым задачам при проектировав ШСТО. Среди этих Факторов отметим, в первую очередь, широкое npv менение волоконно-оптических систем связи и преимущественное -испс льзсвание методов статистичесхого разделения ресурсов в системах

передачи и коммутации.

Высокое качество волоконно-оптической средь/ определяет необходимость существенного пересмотра классических протоколов всех уровней эталонной семиуровневой модели взаимосвязи открытых систем, отвечающих за доставку сообщений, с позиций повышения эффективности использования сетевых ресурсов.

Новая технология передачи и коммутации - метод АРД, стяьит перед исследователями ряд сложных задач, связанных с созданием алгоритмов динамического распределения ресурсов между различными службами, с разработкой аналитических и имитационных моделей для получения вероятностно-временных характеристик широкополосных сетей нового типа.

Таким образом, совокупность задач по созданию новых протоколов и алгоритмов управления сетевыми ресурсами, а также соответствующих моделей для оценки ВВХ сетей типа ШЦСИО представляет собой важную научную проблему, имеющую большое народно-хозяйственное значение.

Цель работы состоит в теоретическом обосновании, разработке и исследовании моделей, методов и протоколов управления, обеспечивающих эффективное использование ресурсов цифровых сетей интегрального обслуживания.

Методы исследования сформулирпвянной в диссертации научной проблемы базируются на теории вероятности, теории массового обслуживания, теории оптимальных решений, методах системотехники и информатики.

Научная новизна работы заключается в создании комплекса моделей, методов и алгоритмов управления сетевыми ресурсами для цифровых сетей интегрального обслуживания, базирующихся на ювых архитектурных концепциях, протоколах и технологиях доставки Разнородной информации в цифровых сетях интегрального обслуживания • как уэкополосных, так и широкополосных.

^ Исходя из поставленной цели, в диссертационной работе решаются ¡ледуюиие задачи:

- анализ задач управления сетевыми ресурсами в уэкополосных и мрохополосных ЦСИО;

- разработка аналитических моделей систем интеграции речи и анных и методов оптимального распределения пропускных способнос-ей в системах интеграции речи и данных УЦСИО;

- разработка аналитических моделей статистических АРД-мультип-

лексоров (концентраторов) и методов оптимального распределения сетевых ресурсов мультиплексных структур ШЦСИО;

- разработка моделей и методов управления входящим потоком для систем контроля потоков и борьбы с перегрузками в ШЦСИО.

Основные новые результаты, полученные в работе и выносимые на защиту, состоят в следующем:

- разработана совокупность аналитических моделей систем распределения сетевых ресурсов по запросу пользователей; на основе моделей получены оценки ВВХ гибрид!Mi мультиплексоров УЦСИО и статистических АРД-мультиплексоров ШЦСИО при различных предположениях о законах распределения входящего потока и времени обслуживания;

- разработаны алгоритмы оптимизации структуры гибридных мультиплексоров УИСИО н статистических АРД-мультиплексоров ШЦСИО, обеспечивающие оптимальное распределение пропускных способностей терминальных и базовых сетей по различным критериям;

- развит новый класс алгоритмов контроля потоков и управления нагрузкой, основанных на концепции частичного ограничения входящих потоков;

- разработаны модели систем массового обслуживания с управлением входящим потохом при различных механизмах ограничения очереди; эти модели используются как для расчета ВВХ изолированных СМО, так и для оценки показателей качества обслуживания виртуальных соединений; на базе предложенных моделей развит метод расчета ВВХ виртуальных соединений, в которых реализован протокол Frame Belay.

Практическая ценность и внедрени« результатов диссертации в народное хозяйство. Основные результаты диссертации получены при bj полнении хоздоговорных НИР, проводимых на кафедре ПДС СПбГУТ им проф. М.А.Бонч-Бруевича для ЯНПО "Красная Заря", ЛОНИИС, "Дальняя связь" в рамках НИОКР построения информационных сетей страны, про водимых по постановлению правительства.

Разработанные в диссертации модели и методы управления сетевы ресурсами нашли практическое применение при разработке цифровых с тей интегрального обслуживания и сетей с коммутацией пакетов. fleF численный комплекс исследований и разработок выполнялся при непос редстяенном участии и под руководством автора в 1972-1993 гг.

Результаты диссертации также нашли отражение..

- научных публикациях, докладах на международных и всесоюзны? конференцияхвосьми авторских свидетельствах на изобретения в о< ласти повышения использования пропуфснс<й способности, помехоусто!

-Ъ-

jHBoro кодирования, маршрутизации;

- семи кандидатских диссертациях, подготовленных под научным руководством автора;

- в учебном процессе кафедры ПДС Государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А.Конч-Бруевича при чтении лекций и описании учебников и учебных пособий, а также в учебном процессе -институтов связи страны.

Апробация работы. Основные научные положения и \ полученные рёзультаты ежегодно с 1979 rto 1992 гг. докладывались на Всесоюзных школах-семинарах по вычислительным сетям, проводимых ТСК АН СССР,Международном симпозиуме "Радиоэлектроника-74" (Варна, №Б, 1974), Международной конференции "Вычислительные сети-90" [Братислава, ЧССР, 1990), Международных конференциях по волоконной зптике и электросвязи (С.Петребург, 1991, 1992, 1993), Всесоюзной ручной сессии НТОРиЭС им. A.C. Попова (Москва, 1973), Всесоюзных симпозиумах по проблемам управления на сетях и узлах связи (Моск-за, 1974, Винница, 1985), 2-м Всесоюзном совещании по передаче данных в интегральных сетях (Киев, 1977), 4-м Всесоюзном совещании по шформаиионным сетям (Таллин, 19В1), 4-й Всесоюзной конференции по надежности информационных сетей (Новосибирск,1981), 8-м, 9-к, 10-м Симпозиумах по проблеме информационной избыточности (Ленинград, 1983, 1986, 1989), Всесоюзных конференциях "Вычислительные сети с коммутацией пакетов" (Рига, 1983, 1985, 1987), 9-м, 10-м Всесоюзных совещаниях по проблемам управления (Москва, 1983, Алма-Ата,1986), 5-й Всесоюзной школе-семинаре по проблемам управления на сетях и. узлах связи (Одесса, 1987), 4-й, 5-й Всесоюзных школах-семинарах по распре-пзлезпис! системам массового обслуживания (Кутаиси,1987, Рига,1ЭВЗ), Всесоюзной конференции "ксделирование систем информатики" (Новосибирск, 1988), 1-й Есьсспозной конференции по информационным системам множественного доступа (Минск, 1989), 2-й конференции "Информационные сети и системы" (КИСС-93, С.Петербург, 1993) й др.

Публикации. По теме диссертации опубликована 83 печа-гных работы, в том числе, 2 общесоюзных учебника по сетям ПДС (Изд. "Радио и связь", 1983. 1992), 1 монография (Изд. "Радио и связь", 1984), 4 учебных пособия, 8 авторских свидетельств). Основные результаты публиковалисо в изданиях по перечню ВАК, тезисах и докладах международных конференций; часть результатов отражена в более,чемSJD отчетах по НИР проводимых в ЛЭИС, начиная с 1972 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, включающих в себя 6 глав, заключения, списка литературы (всего 223 источника) и приложений, содержащих часть выкладок и Акты о внедрении результатов работы. Ди< сертация содержит 228 страниц текста, 44 рисунка и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы управления сетевыми ресурсами в цифровых сетях интегрального обслуживания, отмечен вклад отечестъеных и зарубежных научных коллективов в развита теории и практики ЦСИО, определены цели и основные задачи исследования , кратко излагается содержание разделов работы.

Первый раздел диссертации включает в свой состав главы 1 и 2 ^ посвящен, в основном, вопросам управления сетевыми ресурсами в уэ-кополосных ЦСИО. Вначале в первой главе формулируется проблема эффективного управления ресурсами ЦСИО. Ресурсы сети определяются сс вокупностью таких показателей, как полоса пропускания каналов связи, производительность узлов коммутации и емкрсть буферных накопителей, обеспечивающих промежуточное хранение протокольных информационных блоков при их транспортировке через сеть. Условие нормального Функционирования сети заключается в следующем: в любой момен! времени сумма требований к ресурсам V должна бьггь меньше, чем сумма доступных сетевых ресурсов &: .

л > й . > ■ (1;

При стремлении С к к могут ухудшаться показатели качества обслуживания (ПКО) - возрастать задержхи, потери протокольных блоков, вероятности отхаэа на установление соединения. В результате.сеть может перейти в состояние перегрузки, характеризуемое тем, что ее производительность начнет резко уменьшаться. С другой стороны, если В» О, это означает, что имеет место неэффективное использование ресурсов.

Задача системы управления ресурсами сети состоит в том, чтобы обеспечить эффективное использование ресурсов сети и при этом тара нтировать пользователям определенные значения вероятности отказа н установление соединения (Р0^<. РоГкДоП » 11 средней суммарной сетевой задержки (Т^^ Т^здоп1-

Управление ресурсами в ЦСИО включает в свой состав ряд сложные

тесно связанных между собой механизмов на исек уровнях эталонной эдели ВОС, в том числе:

- выделение рсеурсоп по запросу пользователей;

- управление входными потоками и борьбу с перегрузками на входе внутри сети.

- управление выбором оптимальных маршрутов.

В данной работе рассматриваются первые до с- группы методов и ютветстсующнх механизмов и предположении, что в исследуемых ее-[х применяются методы и алгоритмы маршрутизации, обеспечивающие i6op маршр-утов доставки сообщений, оптимальных по заданным крите-ям.

Дается характеристика методов выделения ресурсов по запросу льзовятелей; известные методы разделены на две группы - статиче-ого (коммутация каналов, КК, многоскоростная КК) и динамического гатистического) распределения (быстрая КК, коммутация пакетов, , управление границей в системах гибридного мультиплексирования, , и гибридной коммутации, ГК, метод АРД).

Показано, что проблема- управления входными потоками и борьбы с нагрузками становится весьма сложной при построении ШЦСИО, что •-еделяется несколькими факторами, в том числе : высокой степенью зднородности трафика, весьма жёсткими требованиями к. ПШ со сто-1Ы пользователей, противоречивостью требований к системе управ-шя сетевыми ресурсами.

Описываются основные принципы построения УЦСИО , дается хара-¡ристика базовых элементов транспортной системы УЦСИО - систем >едачи, коммутации и мультиплексирования. Поскольку сети типа МО должны обеспечивать доставку двух существенно различных ти> трафика - речи и данных, необходимо решать задачу распределе-: сетевых ресурсов между этими видами сообщений.

Известно, что эффективным средством решения явялется иепользо-ие гибридных мультиплексоров, в которых речевой трафик обслуаси-ся системой КК, и трафик ПД - системой КП. Обэор исследований ГМ (Kummerle, 1974; Covielo, Vena, система SENET, 1975; Fisher, ris, 1Э76; Самойленко, 1978-1983; Gitman и др., 1930; Maglaris, wartz, 1981; Амосов, Ткачман, 1982; Бахмурова, 1983, Манабаев, В и т.д..) показал, что, несмотря на решение многих важных волов, часть задач, важных для практических применений, осталась в роне от внимания исследователей.

Одна из таких задач связана с анализом ГМ с учетом реализации ридных мультиплексоров на Gaue современных цифровых онитем. Ра-

зработке соотвествующих аналитических моделей посвящены оставшаяс часть главы 1 и глаъь В главе 1 предложен ряд Простых моделе анализа ВЕХ мультиплексных структур, которые могут быть применен при инженерном проектировании для получения предварительных оцено

В частности, обсуждается возможность использования В-Формулы Эрланга для расчета подсистемы КК-ГМ и получены границы ее применимости в зависимости от конструктивных параметров ГМ. В качестве примера рассматривается система ИКМ-30/32, используемая как подси стема КК-ГМ, и показано,что ее параметры позволяют рассчитывать е роятность отказа на установление соединения ГМ по В-Фориуле Эрлан га.

Для анализа подсистемы КП-ГМ предлагается применить модель СМ типа Н/Ъ/1,в которой учитывается разделение сетевого ресурса (про пускной способности выходного ханала ГМ) между речевым трафиком и трафиком данных. В результате анализа получена среднее время заде жки протокольного блока данных в ГМ с учетом влияния трафика КК.

Вторая глава диссертации целиком посвящена вопросам анализа и оптимизации ГМ. Проблема исследования ВВХ ГМ формулируется в обще виде. Заданы: характеристики трафика речи и трафика данных; пропу кная способность выходного канала ГМ; распределение окон между пс сиотемами КП-ГМ и КК-ГМ в гибридном кадре; стратегия управления г бридным кадром. Требуется определить вероятность отказа на устанс вление соединения для трафика КК и параметры задержки для трафика КП.

При построении моделей ГМ, в которых обслуживание очереди прс изводится с прерыванием, прямое применение классических.систем ти па МЛ5/1 с непрерывным обслуживанием невозможно. Вместе с тем, .ис пользование точных моделей ГМ для оценки ВВХ не позволяет получит численные результаты для большого числа каналов, что является типичным в реальных ГМ.В работе предагается применение системной аг проксимации (Неутап, ЗоЪе1, 1983),. когда один тип СМО заменяется другим типом СМО с параметрами, учитывающими особенности Функционирования первой СМО. Аналитические модели ГМ, развитые в данной работе, базируются на том, что исходные модели обслуживания с пре рыванием заменяются моделями с непрерывным обслуживанием, но паре метры аппроксимирующих моделей учитывают эффект ключа.

Подсистема КП-ГМ, исследуемая в работе, моделируется СМО тиг МЛ5/1 с ключом; объем буфера неограниченный, прямой порядок абслъ агивания. Пакеты данных, поступающие в ГМ, ставятся в очередь и о£

луживаются в течение определенной части кадра. Кадр, содержащий ^ +И ^ окон, делится ца две частиокон выделяются для

рафика речи и - для трафика данных. Граница между N и N ожет быть Фиксированной или подвижной. Вводится понятие микропаке-а, который представляет собой долю пакета, переданную в выходной анал в течение одного временного ¿кна кадра,- и предложен ряд.моде-ей, позволяющих оценить статистические характеристики времени эа-ержки микропакетов й пакетов в подсистеме Ш.

И Г>

МОДЕЛЬ 1Л иО^идпый мультиплексор моделируется СМО М/ в /1 на искретном времени (ДВ), для которой основные результаты были полу-ены Клейнроком,Башариным,Чугреевым и др.). Эти результаты распро-траняютя на случай анализа ВВХ ГМ а режиме фиксированной границы ФГ). г-преобраэование ряда ) - распределения интервалов об-

луживания микропакета в ГМ при использовании фиксированной грани-ы, равно:

г * (Ыу/Ы^) (2)

•де N5 - число окон от момента окончания обслуживания предыдущего шкропакета до момента окончания обслуживания данного микропакета •рафика КП в кадре ГМ; эта величина определяется как интервал обслуживания микропакета.

Первая производная от вСЙ) определяет среднее число окон, закачиваемых на обслуживание микропакета в подсистеме КП-ГМ. 2-пре-(бразование ряда распределения времени задержки микропакетов в под-:истеме КП-ГМ определяется с учетом (2) выражением вида:

[-1 -(Н^ +1) I

____2 /Ык_)_+_2 _____11121_

<3)

-де - длительность одного окна кадра.

О

Дифференцирование f(Z) дает среднее время задержки микропаке-га в пг>дси(.тьмс> КП-ГМ в режиме фиксированной границы при анализе <а дискретном времени:'

_ дв _ t. = t fy фг О

1 +

Ain'Jo^vI^X-îil________

2N(<. d- \<n.tp. (l t N2v /MK)J.

(4)

МОДЕЛЬ 2. Анализ системы М/С/1 с ключом на непрерывном времен! (НВ),режим Фиксированной границы (ФГ).Преобразование Лапласа-Стил тьеса (ПЛС) Функции распределения времени обслуживания микропакет)

e(t

S

) имеет вид:

g(s) =

= -îîdL

(5)

Вычисляя первую и вторую производные g(з),• находим первый и второй моменты распределения времени обслуживания микропакета и затем среднюю задержку микропакета в подсистеме КП-ГМ:

_ нв Ъ = t фг «

Хкп^о Г + J|vJ*V* 2il

____[______

i-X . t_a + tr,/к.. )

•Cfl о V <

(6)

МОДЕЛЬ 3. Анализ системы М/G/l с ключом на непрерывном времени , режим подвижной границы tПГ >. ПЛС функции распределения времени обслуживания в системе с ПГ определяется выражением вида:

ч=о

IbZlyj. e-sto + -L'y* e- 3to-N к N<

(7)

где функция (N у ^ ) описывает распределение числа окон, занятых трафиком КП дополнительно к величине N<3 из ресурса .В диссертации показано, что распределение (Ы ) определяется В-формулой Эрланга.

Среднее время задержки микропакетов в режиме подвижной границь определим,как и ранее, через первый и второй моменты распределения времени обслуживания:

М„

Уош* п1^

t"» - (N

4ПГ A'rv NT^o n i

Va

Vi

nk 1

+

e

I 2

2А I-,

У.

VI

1 -

-У

А " N..

/тл*

Ч=0

2

------ (М ,

1*0

(9)

Анализ задержки пакетов в подсистеме КП-ГМ проводился на непрерывном времени с использованием аппарата преобразования Лапласа-Стилтьеса и с учетом результатов, полученных при анализе задержек микропакетов.В результате анализа были получены первый и второй моменты распределения времени обслуживания пакета для режимов фиксированной и подвижной границ, которые используются для вычисления средней задержки в соответствии с Формулой Хинчина-Полячека.В предположении, что ряд распределения длин пакетов описывается геометри-

ческим законом с параметрами д и р

выражения для первого и

п ■• "П

второго моментов распределения времени обслуживания в режиме подвижной границы имеют вид:

> И ) ;

\ пг а_-А'Н|£ 4т-г- N./ ! *л К

(10)

- п

Гх] -

»„«-»к

О ры VI

А 4--N.. !

N.. =0

VI

^ N^1 ^ Н« I

_2

>• Ч " - (11)

Численный анализ ВВХ КП-ГМ, результаты которого для реальных параметров ГМ и поступающего трафика представлены в работе, дает возможность количественно оценить выигрыш, получаемый при исполь-

зовании подвижкой граиы по сравнению с Фиксированной границей.

Получены оценки и проведены численные исследования ВВХ местной (терминальной) сети в зависимости от числа терминалов ГШ, скорости передачи пакетов, длины пакета и числа гибридных мультиплексоров.

В развитие проблемы управления канальными ресурсами в УЦСИО рассматривается задача оптимального распределения пропускных способностей (РПС). Эта задача впервые была сформулирована Клейнроком предложившим ее решение для сети с КС. В качестве критерия оптимальности была выбрана средняя задержка сообщения; задача решалась с использованием аппарата множителей Лагранжа.

Задача РПС каналов в цифровой сети интегрального обслуживания имеет определенную специфику, обусловленную применением двух видов коммутации - КК и КП. В УЦСИО требуется распределить пропускную способность сети между двумя типами потоков с тем, чтобы оптимизировать показатели качества обслуживания для речи и данных. При этом в общем случае возможны следующие комбинации критериев:

- однокритериальная задача:оптимизация показателя качества обслуживания трафика КК при определенном качестве обслуживания трафика КП или обратная задача;

- двухкритериальная задача: оптимизация вектора качества обслуживания трафика КК и трафика КП й(х):

£Кх) = {О^Сх); 0^(х)>, (12)

где Са^(х) - показатель качества обслуживания трафика КК,

Од/х) - показатель качества обслуживания трафика КП.

Для трафика КК, передаваемого в системе с отказами, показателями качества обслуживания являются вероятность отказа в установлении соединения Рр^ или среднее время задержки ^упР управляю-"•их сигналов (сигнал запроса на соединение, сигнал ответа и сигнал Разъединения).

Показателем качества для трафика, передаваемого в системе с °«иданием, является среднее время задержки при передаче сооб-

щения (пакета) через звено или межконцевое соединение.

С учетом введенных критериев задача оптимального распределения "Рапусщой способности кадра может быть сформулирована в одном из Приведенных ниже вариантов.

Даны;

топология сети, число каналов и узлов.

законы распределений входящих потоков и процессов обслужива-

ния требований; - суммарная пропускная способность каналов С Требуется:

1) минимизировать вероятность Рррц при дополнительных ограничениях на время задержки Х^ пакетов трафика КП и на время задержки управляющих сигналов трафика КК ^зу^р ;

" '«V

при дополнительных ограничениях на вероятность блокировки Ррхц и на среднее время задержки управляющих сигналов трафика КК Ъ-зу^Р !

3) минимизировать обобщенный показатель качества обслуживания вида:

3 = ротн>! ®г(Ч »

2) минимизировать среднее время задержки t п. пакетов трафика КГ>

а = {«1(7зупр)г аг(Ч)} ' (13>

который может быть представлен, например, в виде взвешенной оулмы •»ли в какой-либо другой форме. При этом, для каждого показателя качества нейбходимо определить диапазон изменений его значений.

Учитывая отсутствие решений задачи РПС для систем с отказами, значале рассматривается задача оптимального РПС по критерию минимума вероятности РоТк л7"1 сети с КК радиальной структуры, относящаяся с классу задач нелинейной условной оптимизации. Для ее решения ис-юльэуется метод множителей Лагранжа. Результатом решения является выражение для оптимального значения пропускной способности С ^ опт санала с индексом 1, обеспечивающего минимальное значение вероят-

10сти . :

ОТкЖи*

С; = А; У. + —-—г!---1-^^'—-- . (14)

1=1 ь

>0

^_____________йА_____________

X------------------—" (15>

I I

Т=1

Аналогичные выражения получены при решении оптимизационной задачи с дополнительными ограничениями на стоимостные показатели.

' Предложен также новый подход к решению задачи РПС в УЦСИО,когда оптимальное решение ищется одновременно 'для обеих подсистем -КК и HI. В отличие от известных решений двухкритериальной задачи для вероятности потерь и средней задержки (критерий вида (13), Magiaris, Schwartz, 1982) здесь в качестве критерия оптимальности выбирается сумма средних задержек пакетов данных и управляющих сигналов, соответственно, в подсистемах КП и IX.

Сформулируем задачу оптимального РПС в системе с ГМ в следующей Форме. Заданы:

- топология сети на участке ГМ - центр коммутации, содержащей N каналов;

- законы распределения входящих потоков трафика КК и трафика КП С параметра»« ; íri >:

- дискретное множество пропускных способностей {С} выходных каналов ГМ;

- удельные стоимости каналов {d-} (в расчете на единицу пропускной способности);

- стоимость создания сети D;

Требуется найти значения пропускных способностей С . , С_ ,-..,С

■i * i

такие, что:

1) удовлетворяется условие

n

S

й ¡, < Б (16)

при С ^ О; все С ^ - целые; С^ 6 {С}, 1 = 1, 2,____ N.

2) доставляется минимум целевой Функции:

N

У = т1пУ(С ) =------Ь-Ъ (С,- ИЗ - ) +

\ 1=1 КК: (. ©тк£

ЛКХ£ «

Рассматриваемая задача относится к классу задач нелинейной ус-лозной оптимизации, и для ее решения применяется метод динамического программирования. Вектор оптимальных решений

-15* * * *

с = tct. cv..., сыи

удовлетворяющий условиям (16) и (17), находится В результате рекуррентной вычислительной процедуры, детально описанной в работе и иллюстрированной числовым примером.

, Второй раздел состоит из двух глав. В главе 3 рассматриваются концепция, принципы и архитектура ШЦСИО,в глава 4 развиваются аналитические модели статистических мультиплексоров для широкополосных сетей, базируюхся на технологии АРД.

В третьей главе дается характеристика служб ШЦСИО, определяются основные функции сети, анализируются результаты экспериментальных исследований трафика в перспективных сетях (проект RACE,1988). В развитие Рекомендаций МККТТ по ШЦСИО предлагается классификация трафика по двум признакам: скорость передачи (постоянная или изменяющаяся на интервале сеанса связи) и величина пачечности (отношение пиковой скорости к средней. Обсуждается связь этих параметров трафика с эффективностью систем управления сетевыми ресурсами.

Рассматривается влияние волоконно-оптической среды на архитектуру ШЦСИО. Показано, что переход к высокоскоростным сетям на базе ВОЛС определяет необходимость разработки новых протоколов канального и сетевого уровней, поскольку классические протоколы 1'ановятся сдерживающим Фактором при получении требуемых показателей качества обслуживания. В качестве наиболее адекватных требованиям ШЦСИО новых протоколов канального уровня выделяются протокол Frame Belay и группа протоколов, базирующихся на технологиях АРД.

Определены требования к системам коммутации ШЦСИО: существенно более высокая производительность по сравнению с современными системами коммутации (десятки миллионов пак/с); максимальная гибкость; обеспечение высокой степени использования сетевых ресурсов для трафика пачечного типа; адаптация к различным скоростям передачи; независимость от вида службы, обеспечивающая поддержку мульсервис-ного трафика. Исследования, проводимые в нашей стране и за рубежом, показывают, что такие требования могут быть обеспечены применением метода быстрой КП (БКП), реализуемого на базе многокаскадных соединительных сетей (МСС), таких как баньян, омега, дельта, n-куб и ДР.

Дается характеристика новых протоколов (Frame Relay, АРД, БКП); описаны структуры и функции элементов транспортной системы ШЦСИО -

АРД-мультиплексоров, узлов коммутации БКП на базе МСС, системы си] нализации.

В четвертой главе разработан ряд аналитических моделей АРД-мультиплексоров. В общем виде модель АРД-мультиплексора может быт! представлена в виде СМО типа ^ 'О ^ /С/1/Ы. Качество обслуживания

С

АРД-мультиплексорах оценивается средним значением времени задержи в мультиплексоре и вероятностью потери пакета АРД (вероятность» блокировки Р^ ). Модели СМО с ограниченной -адмятью применительно 1 задачам сетей связи интенсивно изучались, начиная с середины 60-х гг.(школа Башарина). Статистические мультиплексоры с пуассоновекш пЬтоком на входе исследовались в работах Чу, Рудина (вложенные цепи Маркова), Маглариса, Витта (потоковая и диффузионная аппроксимг ция) и др.

Дается обоснование характера потоков в ИШСИО, на основании кс торого АРД-мультиплексоры в работе моделируются с помощью СМО двуэ типов: модели М/в/1/Ы и модели С/М/1/Ы. Для исследования АРД-мультиплексоров с пуассоновским входящим потоком в работе развит метод названный методом усеченной производящей функции. Метод базируете» на результатах Климова (1966) для систем с ненадежным прибором. В работе на основе этих результатов показано, что производящая Функция стааионарких вероятностей состояний очереди в системе с конечным буфером может быть представлена в виде ряда

N

Р(2) = Р„ а. Ъ , а =1, (18)

О 1=0 I О

где Рф - вероятность пустого буфера,

V

н

"С"

ГоЧ

-1

; р. = а4. Р0 ; (19>

а. - коэффициенты разложения функции А(г) I

1 ~г

А(г> =----------------------------(20)

1 " "ьсХ^Х'гТ

по степеням г;Функция Ь(Х - К!.) - ПЛС функции распределения времен Обслуживания в точке з ® X 2.

Таким образом, для нахождения стационарных вероятностей состояний системы с конечной памятью необходимо иметь ПЛС функции распределения времени обслуживания и разложение Функции. А(Ъ) по степеням 7,. Вероятность блокировки при этом определится через коэффициент а и и вероятность пустого буфера Р0 .

Для того, чтобы упростить нахождение членов разложения Функции А(г), вводится Функция Лег) вида

А<2> 1

R(Z) = —-----— =------------------, С 21 )

1 - Z Z

~ "ь7х~-Х~зГ

и доказывается теорема о том, что Функция R(Z) является суммой членов убывающей геометрической прогрессии. Для этого необходимо показать, что дробь в знаменателе (А.20) удовлетворяет неравенству

Z

(Z) = ---v—i----< 1 , !Z<li ; (22)

h(X -\z)

доказательство неравенства базируется на теоремах Феллера о свойствах ПЛС (Гнеденко, Климов и др., 1973).

Приведен ряд примеров анализа конкретных СМО на базе метода усеченной производящей Функции. В частности, полученные вероятность блокировки буфера и средняя задержка в системе M/M/1/N совпадают с результатами, найденными другими методами. Среди других систем, характеристики которых исследовались в работе с помощью предложенного метода, отметим системы M/D/1/N, M/Geo/1/N- (геометрическое распределение времени обслуживания) и М/Г/1/N (Гамма-распределение в.о.).

Для системы с постоянным в.о. проведено численное сравнение вероятности блокировки буфера,найденной различными способами: методом усеченной производящей Функции, по приближенной Формуле (Липаез, Яшков, 1975) и методом имитационного моделирования. Показано, что метод, предложенный в работе, дает результаты, весьма близкие к результатам имитационной"модели - отклонение на всем диапазоне загрузки Ç и при различных значениях емкости буфера N не превышает единиц процентов. Модель Липаева, Яшкова дает хогошие результаты в режиме, близком к насыщению > 0,7) и при относительно небольших значениях N.

Для анализа АРД-мультиплексоров, моделируемых системами типа 0/М/1/Ы, предлагается обобщение метода, примененного Клейнроком (1979) для анализа систем такого же типа, но с оесконечной памятью. Для системы в/М/т известно,что распределение длины очереди (р.д.о.) в такой системе описывается геометрическим законом. С другой стороны, ограничение размера буфера в системе с геометрическим р.д.о. не меняет вида распределения. Тогда, распространяя упомянутый выше результат Клейнрока на систему (3/М/1/Ы, можно утверждать, что стационарная вероятность Р^ пребывания системы С/М/1/И в состоянии Е^ определяется равенством вида:

А

Рк= К ем ; (23)

вид параметра определяется типом распределения входящего потока и, следовательно, не зависит от размера памяти (= бдо). При этом величина Срс является единственным решением уравнения

А* ( J* - jV\£ ), О < é < 1 ,

*

(24)

где А ( • ) - ПЛС плотности распределения интервалов времени между

моментами поступления сообщений в системе обслуживания, Цл- параметр

обслуживания; К - постоянная для системы с ограниченной памятью,

аналогичная постоянной из такого же уравнения для системы с беско-

А

нечной памятью. Так же, как и в случае системы G/М/1,параметр К для системы G/M/1/N находится из условия нормировки :

N N

Л

(25)

К

Отсюда находим постоянную К и значения стационарных вероятнос-

* 1-в' 1 - к

К = -----------; Р =----------е (26)

1 -6Н+1 * 1.-бЫ+1

В работе в качестве примера применения предложенного метода,на званного метрдом параметра, рассматривается анализ мультиплексора, моделируемого СМО М/М/1/Ы (как эталонной, для которой известны то

i

чные результаты, полученные классическими методами). Найдены выра-

жекия Финальных вероятностей для системы типа Е^ /М/1/Ы.Отмечается, что основная трудность возникает только при решении уравнения типа (.2,4 ) относительно!». Предложенный метод может быть также использован при вычислении средних'очередей и задержек.

В заключение четвертой главы решается задача распределения канальных ресурсов на выходе статистического мультиплексора для типичного случая, когда на вход мультиплексора поступают потоки с различными статистическими характеристиками. Задача"формулируется в следующем виде.. Заданы характеристики входных потоков - законы распределения числа требований и длин сообщений. Пропускная способность выходного канала мультиплексора ограничена фиксированной величиной С. Необходимо определить, хакой вариант структуры мультиплексора - с объединенным обслуживанием или разделенными канальными ресурсами, обеспечивает наименьшую задержку. Разработана схема решения, основанная на результатах задачи об оптимальном распределении пропускных способностей для систем с задержками (Клейнрок, 1964).

Для двух потоков с пуасоновскими распределениями требований и одинаковыми законами распределения длин общего вида при разделении пропускной способности выходного канала оптимальным образом получено выражение для минимальной средней задержки:

-р _ 2 1

Хг) 5^(1 -£) (Х4+ хг) 0^.(1 ) '

где Л^.» Хд, , , " параметры входящих потоков, р - суммарная

загрузка сети.

Задержка для объединенной системы обслуживания вычиляется по формуле Хинчина-Полячека с использованием параметров суммарного входного потока - суммарной интенсивности требований и эквивалентная средней длины сообщений. Получена оценка выигрыша в средней задержке в Функции параметров потоков, суммарной пропускной способности и суммарной загрузке системы при применении объединенной системы обслуживания.

Третий раздел диссертации включает в свой состав главы 5 и 6 и посвящен разработке алгоритмов управления и ограничения нагрузки и аналитических.моделей для расчета ЕВХ схем управления, реализующих предлагаемые алгоритмы.

В пятой главе вначале обсуждаются вопросы борьбы с перегрузками в информационных сетях и рассматриваются особенности решения этой проблемы в ЩЦСИО. Новые свойства трафика, применение высокоскорос-

тных систем передачи и транспортной технологии, базирующейся на АК и быстрой КП, определили переход к новым принципам контроля потоков в сети.

Для решения задачи борьбы с перегрузками в ШЦСИО предлагается алгоритм управления входным потоком, основанный на механизме частичного ограничения нагрузки (ОН). Существо механизма частичногоо ОН заключается в следующем: в буфере системы обслуживания (в мультиплексоре или в узле коммутации) вводится порог Ь и состояние бут* ра непрерывно контролируется. Когда число пакетов в буфере достигает величины Ь, определенная доля входного потока "отсекается". При этом Значение интенсивности входного потока уменьшается до величины Х^ = , где Ы. - параметр ограничения, О <Ы< 1. После

уменьшения очереди ниже порога Ь интенсивность входного потока вновь становится равной А ^.

В качестве аналитических моделей систем с частичным ОН предлагается использовать модели управляемых СМР, свойства которых в об-бщетеоретическом плане исследовались в работах Горцева, Назарова, Тельпугова (1978, 1984). Разработаны и исследованы следующие модели систем с частичным ограничением нагрузки:

- система с одноуровневым ограничением с бесконечным буфером;

- система с одноуровневым ограничением с буфером емкости N > Ь;

- система с двухуровневым ограничением (гистерезисное управление) с бесконечным буфером (система с двумя порогами - и ).

Анализ ВВХ рассматриваемых систем - проводился при следующих предположениях: система находится в стационарном состоянии; входной поток требований - пуассоновский с интенсивность» Л , процесс обслуживания - экспоненциальный с интенсивностью ¿Л . При данных предположениях анализируемые модели описываются марковскими процессами со счетным числом состояний и для этих моделей справедливы прямые уравнения Колкогорова-Чепмена, решение которых дает Финальные вероятности состояния системы (т.е. распределение длины очереди).

Для получения основных ВВХ систем с частичным рН использовались аппарат г-преобразсвания и преобразования Лапласа-Стилтьеса.

Для вс«х назваи^ых систем получены в замкнутой форме следующие ВВХ: средняя длина и дисперсия длины очереди в системе, вероятность пустого буфера и вероятность блокировки, вероятность своевременной доставки пакета, частота переключения и вероятность работы в режиме, когда =

В частности, для системы с одноуровневым управлением (ОУ).и бе-

¡конечной памятью соотвестБующие ВВХ опредляются следующими выра-сениями:

ОУ

- вероятность пустого буфера Р

Р0У- .... 1 - Р.1______________ .

о ^ 1 - оС ь+1

Г- Тл

(28)

- средняя длнна очереди q

О У

ОУ

1

п^1

(1-

ь + .......

(1- у1>( 1

ОУ

- вероятность блокировки Р

ОУ 1

п

1 - С*.

'Г"*?™

1.+1

к

(29)

'30;

вероятность своевременнон доставки

ОУ

0 - Р

ОУ о

(31)

х-р,** +

"де 5-^/рЛ- относительная интенсивность старения.

Для системы с двухуровневым (гистерезиснык> управлением (ГУ) ;оотвествующие ВВХ определяются выражениями вида:

ГУ

- вероятность пустого буфера Р0

ГУ

____________________

(I- Р{> - Гз.- ¿т. с д) __ ^ дь+1

д£+1 й

(1- р. ) 1

(32 У

1- 5>а

- средняя длина очереди ч

ГУ

Ч = Р ГУ о

-221ч__________

(1-

(1 - ^ »1 - *р!>

(

+____.

2 П-^ИЫ^)

(33)

вероятность блокировки Р

ГУ

А

>гу= ргу. ______

й О Л ^Ль+1 Л х.

Л1"

(34)

- вероятность своевременной доставки О

ГУ

а = Р„ гу ■ о 1

„Ы.+ 1 N ч

(1 - ^ )•( Р / А1)

а-у^Ча-«*^ В и ¡> /ХЛ)

(35)

частота переключения в рехим ограничения 1

ГУ

ГУ Л&Г.+АГ. о

(36)

- вероятность работы системы в режиме ограничения Р

С)

ГУ

(37)

Р(2> - р1"7. . о V л

гу ■ о* ; - ~ у.,

(1- р, И1-Л&) 1 В результате численного анализа)ВВХ систем управления нагрузкой

с частичным ОН исследован эффект введения частичного ограничения входного потока. Показано, что даже относительно небольшое уменьшение входной интенсивности (по сравнению с полным ограничением) мо-■ жет привести к существенному уменьшению задержки и увеличению вероятности своевременной при относительно небольшом увеличении вероятности блокировки. Введение гистербзисного управления позволяет,как и следовало ожидать, уменьшить частоту переключения схемы ограничения из одного режима в другой.

В шестой главе результаты анализа изолированных СМО с частичным ОН распространяются на исследование ВВХ■биртуальных соединений при различных, протоколах канального уровня. В"частности, рассматривается применение схемы одноуровневого управления в комбинации с протоколами локальных (СП-протокол) и сквозных повторений (ИП-протокол) недоставленных пахетов. СП-протокол предполагает локальное повторение в звене, в ИП-протоколе реализуется повторение пакетов от источника. Устанавливается близость процедур повторения для ИП-протоко-ла и протокола Frame Relay.

Виртуальный канал моделируется цепочкой СМО с механизмом частичного ОН (одноуровневое управление) с обратными связями.Терминал-источник рассматривается в виде СМО с бесконечным буфером. При анализе ВВХ виртуального соединения описанного вида для каждого элемента цепочки с номером i, моделирующего узел коммутации в виртуальном соединении, составляется система уравнений относительно A J -интенсивности входного потока, и - вероятности потери пакета в

i-ом узле, которая решается методом итераций.В отличие от схем СПи ИП-повторений, исследованных Ирландом и Пюжолле (1979), здесь необходимо также учитывать и механизм частичного ОН.

Для названных протоколов определены средняя задержка и вероятность своевременной доставки. ВВХ виртуальных соединений исследованы при различных характеристиках входного потока,и параметрах схем частичного ОН. Полученные численные оценки ВВХ позволяют определить выигрыш, получаемый при использовании ИП-протокола по сравнению с СП-протоколом, а также выигрыш, обеспечиваемый применением алгоритма частичного ограничения нагрузки.Эти результаты также могут быть использованы также для оценки выигрыша по основным ВВХ, получаемого при применении протокола Frame Relay вместо типичного протокола канального уровня (например, HDLC).

ЗЛКЛЮЧИ1ИЕ

Уираиленис; сетевыми ресурсами ншнстсн одной из Фундаментальных приьлом, лмеклцн:-: мсш-и с выдачах проектировании и эксплуатации соб ременных сетей элрктрл-'Шюн. Эта проблема играет важную роль при построении ЛОК 01Ы1Ы.;. ^лиималишх И крупномасштабных информацион-ныхоотсй..Новые аспекты в управлении сетевыми ресурсами становятся определяющим Фактором при построении цифровых сетей интегрального обслуживания, особенно при переходе к широкополосным ЦСИО.

В соответствии с целью работы в диссертации теоретически обоснован и I аоработал комплекс математических моделей анализа и опти зации систем управления ресурсами и предложен ряд методов и алгоритмов!, обеспечииакчтI;: нпышоние эффективности использования ресурсов в УЦСИО и ШЦСИО. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработан комплекс аналитических моделей для расчета вероя тностно временных характеристик систем гибридного мультиплексирования для интеграции речи и данных в узкоцолосных ЦСИО. В отличие от известных предложенные модели позволяют учесть структурные особен -ности современных 'цифровых систем передачи. Получены анлитические оценки показателей качества обслуживания трафика на участке доступа при анализе на дпекретном и непрерывном вшяменн для различных режимов управления границей, разделяющей сетевые ресурсы между трафиков речи и трафиком данным-

2. В развитие проблемы управления ресурсами сети решена задача оптимального распределения пропускных способностей в УЦСИО. Разделение канальных ресурсов в системах с отказами формулируется как однокритериальная задача нелинейной условной оптимизации, для реше ния которой применяется метод множителей Лагранжа. Двухкритериаль-ная задача оптимального РПО в сети с двумя типами трафика и различными показателями качества обслуживания (время задержки для трафика КП и вероятность потери вызова для трафика КК) сведена к одно -критериальной задано, решаемой методом динамического программиро вапня.

3. Систематизированы принципы построения, архитектура и прото колы ШЦСИО, нсследопано влияние волоконно-оптической среды на про 1 околи н олемспти транспортной системы перспективных оы^окискирос тных сетей,- На основе анализа свойств новых методов доставки сооб щении в ШЦСИО (методы АРД, быстрой КП) определена необходимость применения систем статистического мультиплексирования и нови;', алго ритмов управления потоками.

4. Для анализа показателей качества обслуживания АРД-мультипле-ксоров предложены две группы моделей СМО с ограниченной памятью -М/G/l/N и G/M/1/N.Разработаны два метода анализа предложенных моделей. Метод усеченной производящей функции, базирующийся на результатах Г.П. Климова для систем обслуживания с ненадежным прибором, применен для нахождения распределения длины очереди в системах с пуассоновким входным потоком. Второй метсд, названный в диссертации методом параметра, распространяёет результаты Л.Клейнрока для систем G/M/1 на системы того же вида с ограниченным накопителем.

5. Решена задача оптимального распределения канальных ресурсов на выходе статистического мультиплексора, на вход которого поступают потоки с различными статистическими характеристиками. Результаты, дающие численные оценки выигрыша, получаемого при объединенном обслуживании разнородного трафика, могут использоваться при проектировании терминального участка ШЦСИО.

6. Разработан новый алгоритм для предотвращения перегрузок в ШЦСИО, основанный на механизме частичного ограничения нагрузки. Схемы, реализующие алгоритм частичного ОН, исследуются на базе моделей одноуровневого и двухуровневого ограничения, описываемых с помощью теории управляемых СМО: Для всех предложенных схем ограничения нагрузки получен в замкнутой форме набор основных ВВХ. Исследовано влияние механизма частичного ограничения нагрузки на показатели качества обслуживания - задержку, вероятность потери пакета и вероятность своевременной доставки. Эти результаты могу1? "■быть использованы при проектировании схем борьбы с перегрузками в ШЦСИО.

7. Результаты анализа изолированных СМО с частичным ОН распространяются на исследование характеристик виртуальных соединений при различных протоколах канального уровня. Представлены математические модели виртуальных.соединений в виде цепочек СМО с обратными связями. Полученные в замкнутой форме выражения для средней задержки и вероятности своевременной доставки позволяют оценить выигрыш, получаемый при введении алгоритма частичного ОН.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

КНИГИ,•УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ

1. Яновский Г.Г., Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., Проектирование систем и сетей передачи дискретных сообщений: Учебное пособие для вузов. -М.: Радио и-связь, 1984.

-262. Проектирование и техническая эксплуатация сетей ПДС: Учебник для вузов /Яновский Г.Г., Арипов М.Н., Захаров Г.П. и др. -М.: Радио и связь, 1988.

3. Основы передачи дискретных сообщений: Учебник для вузов /Яновский Г.Г., Куликов Ю.П., Пушкин Е.М. и др. -М.:Радио и связь, 1992.

4. Яновский Г.Г., Захаров Г.П., Симонов М.В. Служба и архитектура широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания //Сб. Технологии электронных коммуникаций, Т.41. -М.: Экотрендз, 1993.

5. Яновский Г.Г. Сети передачи дискретной информации: Учебное пособие. /ЛЭИС. -Л., 1971.

6. Яновский Г.Г., Чугреев О.С. Руководство х курсовому проектированию по курсу "Передача дискретной информации": Учебное пособие (часть 2) /ЛЭИС. -Л., 1975.

7. Яновский Г.Г. Центры коммутации сообщений сетей передачи данных: Учебное пособие. /ЛЭИС. -Л., 1978.

СТАТЬИ И ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ НА КОНФЕРЕНЦИЯХ

8. Яновский Г.Г., Вологханин В.Е. Об одном способе повышения использования пропускной способности канала передачи данных. //Труды учебных институтов связи (УИС) /ЛЭИС. -Л., 1974. Вып.70, 37-41.

,9. Яновский Г.Г. Передача информации в сетях вычислительных центров // Международный симпозиум Радиоэлектроника-74: Сб. докл. Варна, Июнь 14-19, 1974. -София, 1974. 4.1, 78-89.

10. Яновский Г.Г., Вологжанин В.Е. Оптимальное количество каналов центра коммутации сообщений //Симпозиум по проблемам управления на сетях и узлах связи.' Тез. докл. /ИППИ АН СССР. -М., 1974. 198-199.

11. Яновсхий Г.Г. Современные сети передачи данных //Итоги науки и техники. Серия Электросвязь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -М-, 1976. Т.6, 5-54.

12. Яновский Г.Г., Вологжанин В.Е. Вероятность переполнения памяти в однолинейной системе массового обслуживания //Труды УИС /ЛЭИС. -Л., 1977. Вып. 84, 55-60.

13. Яновский Г.Г., Петров М.Н. Вероятность переполнения памяти в однолинейной СМО при постоянной длительности обслуживания. //Труда УИС /ЛЭИС. -Л:, 1978. Вып. 87, 36-38.

14. Яновский Г.Г. Исследование систем концентрации сообщений в сетях передачи данных //Ч-я Всесоюзная школа-семинар по вычислительным сетям /Тез. дохл. НС АН СССР "Кибернетика". -М.-Ташкент, 1979. 4.2, 103-108.

.15. Яновский Г.Г. Петров М.Н. Сравнение одноханальных и многоканальных систем массового обслуживания с ограниченной памятью //Системы и средства передачи информации по каналам связи: Сб. научных трудов УИС /ЛЭИС. -Л., 1980. 17-20.

16. Яновский Г.Г. Сети передачи данных с коммутацией пакетов //Итоги науки и техники. Серия Электросвязь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -М., 1980. Т.11, 3—17.

17. Яновский Г.Г. Петров М.Н. Анализ временных характеристик систем передачи Жданных с ограниченной очередью //5 Всесоюзная школа -семинар по вычислительным сетям". Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -М.~ Ташкент, 1980. 4.2, 104-107.

18. Яновский Г.Г., Лесин М.З. Проблемы измерения нагрузки в сетях передачи данных //Сети, узлы связи и распределение информации. Сб. научных трудов УИС /ЛЭИС. -Л., 1981. 60-65.

19. Яновский Г.Г., Петров М.Н. Распределение длины очереди в системе массового обслуживания б/М/1/Н. //6 Всес. школа-семинар по вычислительным сетям. Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -М.Винница, 1981. 4.2, 121-124.

20. Яновский Г.Г., Немец А.Б. Оценка производительности системы управления доступом в локальной сети. //8 симпозиум по проблеме избыточности в информационных системах: Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -Л., 1983. 4.2, 22-23.

21. Яновский Г.Г. Новые информационные службы и вычислительные сети общего пользования // Сб. Вопросы кибернетики. Серия Проблемы теории вычислительных сетей. П/р. Самойленко С.И. /НС АН СССР "Кибернетика" -М., 1983. 146-167.

22. Яновский Г.Г. Новые информационные службы в сетях передачи данных //Итоги науки и техники. Серия Электросвязь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -М., 1534. Т.14, 3-71.

23. Яновский Г.Г., Карманов Л.Б. Оценка различных вариантов построения локальных вычислительных сетей //9 Всео. школа-семинар по вычислительным сетям. Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -И. Пущино, 1984. 4.2.1, 69-94.

24. Яновский Г.Г. Локальные сети передачи данных //Итоги науки и техники. Серия Электросвязь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -Ц., 1985. Т.15, 3-58.

25. Яновский Г.Г., Карманов Л.М. Оценка производительности локальных сетей при различных метода« доступа "//4-я Всес. конференция Вычислительные сети коммутации пакетов? Тез. докл. /ИЭВТ АН Латв.

ССР. -Рига, 1985. 4.2, 182-186.

26. Яновский Г.Г., Карманов Л.М. Методы управления в локальных сетях:, анализ основных характеристик //5 Бсес.симпозиум по проблемам упревления на сетях и узлах связи: Сб. докл. Винница, сент. 1985. /ИППИ АН СССР. -М.: Наука, 1986, 74-78.

27. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Цифровые сети интегрального обслуживания //Итоги науки и техники. Серия Электросвязь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -М., 1986. Т.16, 3J101.

28. Яновский Г.Г., Гопого Ш.У. Оптимальное распределение пропускной способности и информационных'сетях с коммутацией каналов //11 Всес. школа-семннар по вычислительным сетям. Тез. докл." /НС i СССР "Кибернетика". -М.-Рига, 1986. Ч.З, 80-85.

2Э. Яновский Г.Г., Пирогов К.И., Абдурахманов Р.П.. Избыточная нагрузка и контроль потоков по критерию мощности в интегральных сервисных цифровых сетях связи //9 симпозиум по проблеме избыточно сти е информационных системах. Тез.докд. /НС АН СССР "Кибернетика' -Л., 1986. 4.2, 173-175.

30. Яновский Г.Г., Абдурахманов Р.П., Голого Ш.У. Методы динамического управления в интегральных сетях сгйзи //10 Всес.совеаану по проблемам упраглм::!л. Тез.докл. /ИПУ АН СССР. -М.-Алма-Ата,198f Кн.1, 553-554.

31. Яновский Г.Г. , Голого Iii.У. Выбор пропускных способностей I сети с совместной передачей речи и данных //Оптические системы передачи и цифровая обработка сигналов в технике связи: Сб. научных трудов УКС. /ЛЭИС. -Л., 1987. 41-47.

32. Яновский Г.Г., Карманов Л.М. Соотношение между производительностью и задержкой в локальных сетях при различных методах доступ'» //5 Всес. конференция Вычислителк-нью сети коммутации пакетов Гви.докл. /ИЗЗТ Ali Лага. ССР. -Рига, 19Ь7. Т.2, 121-125.

33. Я;юсскш"| Г.Г-, /1баурьхман in Р.П. Характеристики алгоритме^ ограничения нагрузки в сетях с коммутацией пакетов //12 Всес. семг нар по вычислительным сетям! Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -М,- Одесса, 1987. 4.2, 221-226.

34. Яновский Г.Г., Абдурахманов Р.П. Анализ моделей ограничен! нагрузки, базирующихся на. управлении входным буфером центря коммутации пакетов //Статистические методы в теории связи! Сб. научных трудов УИС /ЛЭИС -Л.,. 1987. 96-1D3.

35. Яновский Г.Г., Архангельский A.A. Анализ моделей канального уровня цифровой сети интегрального обслуживания //Труды 5 Всес. иколы-семинара по проблемам управления на сетях и узлах связи.Одес

са, сект. 1987 /ИППИ АН СССР. -М.: Наука, 1939. 29-32.

36. Яновский Г.Г., Абдурахманов Р.П. Исследование характеристик протоколов повторной передачи при использовании механизма частичного ограничения нагрузки //13 Бсес. школа-семйчар по вычислительным сетям: Тез. докл. /НС АН СССР "Кибернетика".- М.- Алма-Ата,

1988. 4.2, 114-117.

ЗУ. Яновский Г.Г., Архангельский A.A. Оценка параметров переходного процесса в системе массовго обслуживания //14 Всес. школа-семинар по вычислительным сетям! Тез.докл. /НС АН СССР "Кибернетика". -М.- Минск: 1989. Ч.З, 9-12.

33. Яновский Г.Г., Архангельский A.A. Анализ системы передачи с управляемой производительностью //10 симпозиум по проблеме избыточности в информационных системах /НС Ш СССР "Кибернетика". -Л.,

1989. 4.2, 169-171.

39. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Цифровые сети интегрального обслуживания и системы коммутации для них //Итоги науки и техники. Серия Связь /ВИНИТИ, ГКНТ СССР, АН СССР. -М., 1990. Т.5, 3-63.

40. Яновский Г.Г., Захаров Г.П., Суховилов К.К. Математическая модель и методы расчета вероятностно-временных характеристик коммутационной системы типа ITT-1240 //Техника средств связи. Серия "Техника проводной связи". - Л., 1990. 29-40.

41. Яновский Г.Г. Методы быстрой коммутации пакетов в широкополосных цифровых сетях интегрального обслуживания //Eight International Conference "Computer Networks"90", Bratislava, Oct.30 - Nov.l,

1990. Conference Proceedings. -Bratislava, CSSR, 1990. 51-52.

42. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Перспективы развития цифровых сетей интегрального обслуживания и создание средств коммутации для этих сетей //Сб. Вопросы кибернетики. Серия Архитектура и протоколы вычислительных сетей.П/р Самойленко С.И. /НС АН СССР "Кибернетика". -М., 1990. 89-108.

43. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Принципы постриения широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания на базе асинхронного режима доставки //Средства связи. -М., 1991. Вып.З, 23-27.

44. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Новые пакетные службы в цифровых сетях интегрального обслуживали //Средства связи. -М., 1991. Вып.З, 31-35.

45. Yanovaky G.G. Fiber Optic neäium Influence In the B-iSDN //First International Soviet Fiber Optics Conference. Leningrad, March 25-28, 1991 /ISF0C91 Conference Proceedings. -Boston, USA:

XGI, 1991. 337-340.

46. Яновский Г.Г. Влияние волоконно-оптической ореды на протоколы широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания //Во локонно-оптические функциональные устройства в системах обработки передачи информации. Сб. научных трудов УИС /ЛЭИС. -Л., 1991. Вып. 153, 34-39.

47. Yanovaky G. G. Congestion Control in the B-ISDN//Second Int. Soviet Fibre Optics and Telecommunications Conference. St. Petersburg ,Russia,October 5-9, 1992 /ISFOC'92 Conference Proceedings -Boston, OSA, 1992. 402-404.

48. Яновский Г. Г. Электронная почта на.базе стандарта Х.400 //Сб. Технологии электронных коммуникаций. Электронная почта на базе Х.400 и EDIFACT. -М.: Экотрендэ, 1992. Т.29, 3-35.

49. Яновский Г.Г. Проблема перегрузок в широкополосных цифровые сетях интегрального обслуживания //2 Российский Форум "Технологии электронных коммуникаций 90-х годов". Доклады НТК "Будущее электронных коммуникаций". - М. : Эхо-Тренда, 1992. 81-82.

50. Яновский Г.Г., Хдхаэие М. Анализ характеристик системы ограничения нагрузки с управляемой интенсивностью входящего потока //Обработка сигналов в системах связи. Сб. научных трудов ЩС /ЛЭИС. -СПб., 1992. Вып. 156, 138-142.

51. Яновский Г.Г., Хдхаэие Н. Алгоритмы ограничения нагрузки в высокоскоростных сетях передачи данных //17 международная школа-семинар по вычислительным сетям! Тез. докл. /НС РАН "Кибернетика". -М.- Алма-Ата, 1992. 4.2, 136-139.

52. Yanoveky G.G., Krupitsky E.I. The Problem of Buffer Optical Memory Design for ATM Switching in the B-ISDN //Third International Soviet Fibre Optica and Telecommunications Conference. St.Petarburg, Bussia, April 26-30, 1893 /ISFOC'93 Conference Proceedings. -Boston, USA, 1993.

53. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Протоколы широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания //КИСС-93. С.-Петербург, 1820 ноября 1993.' Тез. докл. /ГУТ. -С.П., 1993. 52-54.

54. Яновский Г.Г., Захаров Г.П. Протоколы передачи кадров для высокоскоростных сетей ПД //КИСС-93. С.-Петербург, 18-20 ноября 1893: Теэ. докл. /ГУТ. -С.П., 1993. 55-56.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА

55. A.c. 333886 (СССР).Электромеханическая линия задержки /Г.Г. Яновский, H.A. Кониссхая, И.Г. Ханович и др. //БИ, 1971. Вып.19.

56. A.c. 433636(СССР). Способ повышения пропускной способности

канала связи /Г.Г., Яновский, В.Е. Вологханин //ЕИ, 1975, Вып.23.

57. A.c. 5В64ВЗ (СССР).'Генератор псевдослучайных последовательностей /Г;Г. Яновский, А.И. Дементьев //БИ, 1978. Вып.4В.

58. A.c. 641668. Устройство для временного уплотнения канала передачи данных /Г.Г. Яновский, У). Гроскопф //БИ, 1979. Вып. 1.

59. A.c. 71В937 (СССР). Способ повышения достоверности при передаче телеграфных.знаков /Г.Г. Яновский, М.Н. Петров //БИ, 1980. Вып. 8.

60. A.c. 807498 (СССР). Устройство формирования международного телеграфного кода No.2 /Г.Г. Яновский, М„Н. Петров //БИ, 1981. Еып. 7.

61. А.о. 824472 (СССР). Передающее стартстопное устройство. /Г.Г. Яновский i М.Н. Петров, H.H., Ботина //БИ, 1981. Вып. 15.

62. A.c. 1587529 (СССР). Устройство с динамическим выбором маршрутов передачи данных /Г.Г. Яновский, A.A. Архангельский, А.А.Хо-роханский //БИ, 1990. Еып. 31.