автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Разработка методики повышения эффективности использования ресурсов широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания с применением технологии математического моделирования

На правах рукописи

Гахова Нина Николаевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь 2003

Работа выполнена в Северо-Кавказском государственном техническом университете на кафедре информатики

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Фомин Лев Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Присяжнюк Сергей Прокопьевич

кандидат технических наук,

доцент Киселев Владимир Николаевич

Ведущая организация: Военно-космическая академия

имени А.Ф. Можайского (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится« 15 » ноября 2003г. в II00 часов на заседании диссертационного совета К212.245.02 по физико-математическим и техническим наукам Северо-Кавказского государственного технического университета, 355029, г. Ставрополь, пр.Кулакова, 2, зал заседаний

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » октября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета --

кандидат физико-математических наук Мезенцева О.С.

2ОО5-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Во всем мире идет стремительное развитие телекоммуникационных сетей и их объединение с вычислительными системами, что непосредственно связано с возрастающими потребностями общества в различных видах информации и повышении эффективности управления с использованием новых информационных технологий, базирующееся на использовании перспективных широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО), использующих асинхронный режим доставки сообщений (ATM) и обеспечивающих высокую эффективность использования сетевых ресурсов.

Не смотря на практическую реализацию Ш-ЦСИО и серийное производство оборудования ATM, методы моделирования и синтеза таких систем связи разработаны недостаточно, так как современная.телекоммуникационная сеть является объектом высокой структурной сложности, теория построения которой находится на стадии становления. Основные результаты достигнуты путем опыта и интуиции, исходя из эвристических соображений, которые не позволяют оценить, насколько эти решения оптимальны. Сетевая задача оптимизации параметров сети (таких как пропускная способность каналов связи, необходимый объем буферной памяти в узлах коммутации) решена на канальном уровне, применительно к каждому отдельному звену Ш-ЦСИО, что противоречит их функциональному назначению и не позволяет выйти на сетевой уровень эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). С другой стороны увеличение числа пользователей, видов услуг, повышение уровня требований к качеству обслуживания приводит к необходимости теоретического осмысливания предельных возможностей Ш-ЦСИО по передаче неизбежно пульсирующего трафика с общих системных позиций на сетевом уровне.

В связи с этим вопросы математического моделирования топологической структуры Ш-ЦСИО, повышения эффективности использования ее ре, и^ЦИОНАЛЬНАМ j

(БИБЛИОТЕКА 1 С. Петербург f

сурсов путем согласования качественных показателей с параметрами трафика, использования сглаживающего эффекта накопителей на параметры трафика, являются актуальными и практически значимыми.

Цель работы: разработка практических рекомендаций по повышению эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО путем рационального использования объемов буферной памяти, оптимизации пропускных способностей и распределения потоков, с применением технологии математического моделирования.

Для достижения указанной цели была сформулирована научная задача -- разработка математической модели структуры Ш-ЦСИО, учитывающей влияние статистических и спектральных свойств трафика на качественные показатели сети.

В интересах решения общая научная задача была декомпозирована на три частные:

1. Разработка математической модели топологической структуры Ш-ЦСИО на основе использования регулярных графов.

2. Математическое моделирование статистических и спектральных свойств трафика с учетом их влияния на параметры Ш-ЦСИО с технологией ATM.

3. Разработка методики расчета пропускных способностей звеньев Ш-ЦСИО в сетевой интерпретации с учетом необходимых объемов буферной памяти в узлах коммутации.

Методы исследований. При решении поставленных задач использованы методы теории графов, математического анализа, теории вероятностей, теории выбросов случайных процессов, теории массового обслуживания и численные методы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Сформулированы и обоснованы основные принципы организации и планирования Ш-ЦСИО, позволяющие все сети связи рассматривать с единых системных позиций.

- Предложена новая постановка задачи оптимизации с представлением модели сети в виде многоканальной системы массового обслуживания (СМО) с ограниченной очередью и использованием, в качестве функции стоимости, вероятности отказа в обслуживании, для которой теория дает строгое математическое выражение. Это не только значительно упрощает функционал оптимизации, но и допускает аналитическое решение, облегчающее интерпретацию результатов. v

- Осуществлена оптимизация сетевых ресурсов по составному показателю, характеризующему степень загрузки каналов, позволяющему варьировать значениями пропускных способностей и числом каналов в зависимости от класса трафика, оставляя время доставки информации минимальным, а вероятность отказа на заданном уровне, что является необходимыми условиями расчета Ш-ЦСИО с технологией ATM.

- Впервые получены аналитические соотношения, позволяющие связать основные качественные показатели (время задержки, вероятность отказа) с параметрами сети (потоки в ветвях связи, пропускные способности каналов связи, число каналов, объем буферной памяти) и структурными особенностями топологии. Это дает возможность осуществлять целенаправленные преобразования трафика с целью оптимального согласования его параметров с параметрами сети и реализовать процедуру обмена пропускных способностей каналов на объем буферной памяти в узлах коммутации.

- Усовершенствована методика синтеза структуры Ш-ЦСИО с использованием модели сети в виде регулярных графов, позволяющая получить оптимальный статический план распределения потоков. Предложен модифицированный алгоритм Стейглица, позволяющий осуществлять дальнейшие преобразования графа с использованием ветвей, отсутствующих в начальной топологической структуре или прокладка которых не может бьггь осуществлена.

- Разработана модель процесса наращивания структуры сети при ее масштабировании.

- Предложен и обоснован способ гибридной коммутации, основанный на целенаправленных преобразованиях трафика со смещающейся границей между режимами коммутации (каналов и пакетов) в зависимости от длины передаваемого сообщения с учетом объема свободного буферного пространства в узлах коммутации.

Достоверность и обоснованность разработанного научно-методического аппарата подтверждается физической аргументированностью и математической корректностью исследуемых вопросов, строгостью принятых допущений и введенных ограничений, использованием апробированного математического аппарата, сходимостью результатов расчета с результатами моделирования на ПК и известными из литературных источников, полученными на основе эвристических соображений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Процедура оптимизации Ш-ЦСИО по составному показателю (коэффициенту загрузки канала) для модели сети в виде многоканальной СМО с ограниченной очередью и использованием в качестве функции стоимости вероятности отказа в обслуживании, что позволяет интерпретировать результаты решения в виде закономерностей для сети заданной топологии.

2. Математическая модель трафика с учетом его статистических и спектральных свойств, позволяющих рассматривать Ш-ЦСИО с единых системных позиций, независимо от применяемых технологий.

3. Методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика.

3. Способ гибридной коммутации цифровых каналов связи.

Практическая ценность работы:

Разработана методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика. Методика включает в себя математический аппарат, позволяющий по данным, характеризующим трафик, оптимально согласовывать его параметры с параметрами сети, что дает возможность использовать ее при проек-

тировании новых и модернизации существующих ведомственных и корпоративных цифровых сетей связи. Материалы теоретических и методических разработок могут использоваться в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 220200, 075200, 075500.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы использованы в в/ч 08310 , при выполнении научно-исследовательских опытно-конструкторских работ «Трал» и «Бенефис» в Управлении войск связи РВСН, в учебном процессе на кафедре автоматизированных сетей связи филиала Ростовского института РВ, что подтверждают акты реализаций. Результаты исследований приведены в отчетах по НИР МО РФ (Трафик-С, Тезис, Том-2).

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на VI региональной НТК «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2002 г.), на НТК филиала РВИ РВ (г. Ставрополь,2001-2002 г.), на заседании XVI международной НТК «Перспективные информационно-управляющие системы на транспорте» (г. Алушта, Украина, 2003г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 14 печатных работах, отражено в 3 отчетах о НИР, использовано в 2 НИОКР, получен патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрируется 28 рисунками и 10 таблицами и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 102 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и научная задача, отражены научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе работы дан краткий анализ современного состояния Ш-ЦСИО с использованием технологии ATM, проведен обзор методов син-

теза топологической структуры сети связи и методов оптимизации параметров сети, сформулированы основные принципы организации и планирования сетей, выполнена математическая постановка задачи.

При создании Ш-ЦСИО фундаментальной проблемой остаётся эффективное использование узловых и канальных ресурсов сети при обеспечении требуемого качества обслуживания пользователей. Решение данной проблемы требует, в первую очередь, разработки математической модели топологической структуры сети и математических методов оценки эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО. Задача топологического проектирования относится к теории потоков. Применяемые методы решения этой проблемы (методы замены) основаны на эвристических соображениях, не гарантирующих получение оптимальной структуры сети и не учитывающих требования к качеству обслуживания, или решаются на канальном уровне ЭМ ВОС, а не на сетевом, что противоречит принципам функционирования сети.

Для решения научной задачи и частных задач в диссертации сформулированы и обоснованы основные принципы организации и планирования Ш-ЦСИО, используемые как основа для математического моделирования структурно-сетевых параметров сети связи произвольной конфигурации:

1) Система связи должна иметь максимальную, при заданных ограничениях, информационную емкость и связность.

2) Сеть связи должна быть изотропной.

3) Сеть связи должна использовать минимальный объем буферной памяти, но достаточный для оптимального согласования параметров трафика с параметрами каналов связи.

4) Сеть связи должна быть гибкой и реагировать достаточно быстро на изменение состояния ее элементов и внешней среды.

5) Сеть связи должна обеспечивать минимальные потери информации.

Сформулированные принципы положены в основу математической постановки задачи оптимального проектирования Ш-ЦСИО: разработка такой

ее структуры при доступных ресурсах О доп, выделенных на ее создание, при которой выполняются условия:

в!: Т*"^) = шш ,УО^да, ,

где Тэд - среднее значение времени задержки; W т -требуемый объем

информации для передачи .

Для выполнения этого условия сеть должна иметь производительность, значение которой определяется пропускной способностью каналов связи.

Модель сети связи представляется взвешенным графом в, который состоит из упорядоченного множества узлов } и соединяющих их линий связи Ьц, где ¡,} = 1, к, к- общее число узлов графа в. Каждому узлу ставятся в соответствие: т; - число элементов буферной памяти, Уу и Ру - пропускная способность линии связи и соответствующий поток в данной линии. Каждая линия может иметь некоторое число каналов п^ в каждом направлении, -интенсивность потока заявок, щ, - интенсивность их обслуживания, -

коэффициент загрузки канала.

Вторая глава посвящена разработке и исследованию математической модели топологической структуры сети и моделированию процесса наращивания структуры при увеличении ее размеров.

Для решения задачи построения топологической структуры сета связи необходимо знать количество узлов коммутации, места их расположения и матрицу тяготений между ними. Полученная сеть должна обслуживать потоки, задаваемые матрицей тяготений и иметь минимальную стоимость, складывающуюся из стоимости каналов и узлов коммутации. На проектируемую сеть накладываются ограничения по времени передачи информации, надежности, живучести, емкости узловых и канальных ресурсов, а также условия по использованию уже существующих фрагментов сети. Данная постановка задачи позволяет получить модель статического распределения потоков синтезируемой сети, которая может быть положена в основу статических алгоритмов маршрутизации сообщений.

Модель сети (фрагмент изображен на рисунке 1) представлена в виде полносвязного графа в, состоящего из к узлов, два из которых являются выделенными как источник Б и приемник 1.

Рисунок 1 - Фрагмент полносвязной сети

Поток в произвольной ветви Рч равен сумме всех путевых потоков Хр, протекающих через эту ветвь, то есть:

V Ххр, и=и. <*>

по всем путам

При этом процедура синтеза структуры сети осуществляется в три этапа:

1) Решается задача распределения потоков в полносвязной сети методом

линейного программирования (ЛП). Для любой пары корреспондирующих

абонентов 8 и1 можно записать систему ограничений, включающих р ^ к -2

транзитных узлов, выражающих базисные переменные через свободные:

0 Л-1 Р V _

х[(нэ+1] X 2х[о-1)М - £хю-1)р+1] ;и=1»Р; .¡>1;

Х[(>-1)Р+Л =ри + ХКН»+0 > (2)

ха>0.

Результат решения задачи ЛП зависит от выбора целевой функции Цх), вид которой определяется конкретными условиями общей задачи синтеза се-

ти связи. Ограничимся условием: максимум информации от узла 8 к узлу I передается по маршрутам, которые содержат не более одного транзитного узла, тогда

(х) = -Ь(х) = 2 ¿^-Ро-г^-Х^тш,

¡«1 ;=1 « (3)

2£ХС« -¿[ЁХ[(1-1)Р+Л ХКН)Р+П I

4 ¡=1 Н+1 )

где

При выполнении условий

1-1+1 (4)

задача ЛП имеет допустимое решение.

Так как все путевые потоки ориентированы в направлении от Б к I (Хя>0), задача ЛП содержит и оптимальное решение, которое без дополнительных симплекс-преобразований находится путем обращения в ноль свободных переменных (Хв= 0):

0

%1)м=_

Н* (5)

Х1(Н»+я =ри-¡-1 ¡=1

Путевой поток Хр определяется минимальной пропускной способностью ветви в соответствующем маршруте, причем всегда существует ветвь, в которой протекает один путевой поток, величина которого определяется пропускной способностью данной ветви (5).

2) Осуществляется переход к регулярной структуре графа сети, имеющего связность, не ниже заданной.

Уравнения (1) методом упорядоченного исключения ветвей преобразуются в регулярную структуру с заданной связностью и удовлетворяют тре-

бованию по надежности. Так при исключении связей между всеми узлами, образующими внешний гамильтонов цикл, связность графа уменьшается на две единицы. При этом уравнения (2) значительно упростятся, так как часть переменных Xj обратится в ноль, и полученная система уравнений будет иметь единственное решение.

3) С помощью предложенного в данной главе модифицированного метода Стейглица решается задача исключения ветвей тех направлений передачи, прокладка которых не может быть осуществлена. Предлагаемый метод дает возможность получить оптимальные потоки в ветвях

(6)

где с1 = —-£-; Эц,Ьц - конструктивные параметры.

м-'

И минимальное среднее время задержки

уй{ к ¿ч "У '

где у - общий трафик в сети.

Таким образом, предложенный алгоритм позволяет установить зависимость пропускных способностей ветвей от нагрузки и учесть показатель качества - среднее время задержки. Полученный в предыдущем пункте регулярный граф является начальной структурой в работе алгоритма. В дальнейшем работа алгоритма Стейглица не меняется, и поиск допустимых X-трансформаций осуществляется в той же последовательности, пока не будет найдена локально-оптимальная структура сети. Совмещение условий (1) и (6) позволяет путевые потоки считать оптимальными, а полученное статическое распределение потоков рассматривать как модель оптимальной маршрутизации.

Для удовлетворения требованию масштабируемости сети предложена модель процесса наращивания структуры при увеличении размеров сети связи на основе использования регулярных графов и получения многоуровневой иерархической топологической структуры типа «сетка». Это освобождает каналы низших уровней от перенасыщения транзитными потоками информации путем использования их для межзонального обмена.

В третьей главе разработаны математические методы исследования возможностей повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО путем целенаправленных преобразований трафика с учетом влияния его статистических и спектральных свойств на параметры сети.

Для решения данной проблемы разработана методика расчета пропускных способностей в многоканальной сети при ограниченных объемах буферной памяти в узлах коммутации. При этом звено сети моделируется в виде СМО типа М/М/п с ограниченной очередью, на которую поступает пуас-соновский поток заявок. Использование в качестве функции стоимости вероятности отказа в обслуживании Р^. £ Р ¡Щ , где

-1

Р:'

доп

'ОТ* __ I м

("»Х»)' . (Д|Х|)" ¿о «! п.! ЬГ

Л = 1,к (7)

позволило значительно упростить функционал оптимизации

- 1 к У м

Р^Ёа-хГ^+п^х.О-Р-"™)

(8)

и решить задачу безусловной оптимизации аналитически по составному показателю, выражающему степень загрузки каналов ""х^

пр„опг _ ^ _ ^А., _

где Ь - фиксированная длина пакета; РН^ - суммарный поток на входе ¿-го звена; VI - пропускная способность каждого из п каналов.

Оптимальные значения находятся из выражения

д.! аОч^)"» (пД1)п ¿Ь а!

а(Ш; - а)

-X!

(10)

являющегося решением оптимизационной задачи. Значения пр^т найдены программной реализацией метода Ньютона с использованием языка программирования С++. Графически результаты представлены на рисунке 2 и

получены с помощью математического пакета МаЛсаё 2001. X

35

15

и

0.5'

1 =10 .

• '№¡20 1_п=Э0

в • , •' * п=РП

. • • • ----

• ♦ —дн-К ::: > 0 ; ?»» п=1Я ;: •

•»1 • • « « ♦ • • ♦ • "ГТГГ • •»• ¡¡Т. • ♦ • 5 «

о; 10 15 2а 25 30 35 « 45 50 „

ш

Рисунок 2 - Графики зависимостей степени загрузки канала х (п,т) для п=10,20,30,50,100,150,170.

Оптимизация по уц позволяет варьировать величинами V; в зависимости от класса трафика Р;, предоставляя по требованию пользователя любую совокупность каналов с переменной шириной битовых скоростей передачи, формируя каждый раз виртуальный канал с переменной пропускной способностью независимо от требуемой Рои» при этом время доставки информации будет оставаться минимальным, что создает условия для осуществления процессов обмена объема буферной памяти на пропускную способность. Выбор в качестве ограничивающего условия вероятности отказа, являющейся объективным показателем, дает основание рассматривать результаты решения задачи в качестве законов для Ш-ЦСИО.

Кривые зависимости прхм,г =Ч>(У.Р)=*'('п,п) ,в соответствии с выражениями (9) и (10), построены на совмещенных графиках (рисунок 3).

Кривые показывают, что увеличение числа буферов ш на величину Дш эквивалентно увеличению пропускной способности канала на ДУ.

Рисунок 3 - Совмещенные графики зависимости степени загрузки каналов от пропускной способности

На рисунке 4 представлены графики зависимости ДУ/V от Дт/т в процентных соотношениях. Анализ кривых показывает, что с увеличением относительного приращения буферов (Дт/т) увеличивается относительное приращение пропускной способности каналов (ДУЛ/). Таким образом, за счет наличия достаточного запаса объема памяти можно компенсировать недостаточную ширину полосы битовых скоростей передачи при условии соблюдения требований временной прозрачности сети, которые могут нарушаться из-за дополнительных задержек в буфере, объем которого не должен нарушать оптимальности решения.

В главе 3 также исследуется связь между спектральными свойствами трафика и основными параметрами Ш - ЦСИО с технологией ATM. На основе теории выбросов случайных процессов получены основные расчетные со-

отношения для классов трафика с известными средними значениями (дисперсией с2 и математическим ожиданием скорости передачи информации Гер) и функцией корреляции.

ш, 12

V

% 11

10 о

с 8

7

6

5

4

Л 2

Г

-п=5 -п=10 -а=15 -»=20

10 20 30 40 50 60 70 80 90^3 >%

т

Рисунок 4 - График зависимости изменения степени загрузки каналов от пропускной способности

Получены соотношения для среднего числа выбросов в единицу времени над

уровнем С (определяющим доступную скорость передачи информации),

среднее значение длительности выброса Тер и площадь выброса 8ср, с учетом

эффективной полосы частотного спектра трафика Л^:

in ' а Zcp~i 2С-М,1

1

(П) (12)

°р & С ср"

Если Scp отождествить с необходимым объемом буферной памяти S^ =S , а Тер с средним временем пика Тр> тогда

_2

S- — •— т S"V2ж С

(13)

Полненные соотношения позволяют оценить допустимые границы временной и семантической прозрачности сети, что приведет к эффективному использованию ресурсов сети.

Четвертая глава посвящена разработке практических рекомендаций по повышению эффективности использования ресурсов сети.

Используя результаты предыдущей главы предложен и обоснован способ гибридной коммутации, сочетающий режимы коммутации пакетов и каналов с адаптивной перестройкой границы Ц, между режимами коммутации в зависимости от состояния сети связи. Разработан вариант модульной структуры, реализующий предложенный способ. При этом пороговое значение Ь„ определяется как:

(14)

где т - общий объем памяти; пь (0 - текущее значение занятого объема памяти; 0] - коэффициент пропорциональности; Ькр- критическая длина сообщения с учетом загрузки сети и допустимого значения вероятности отказа:

Способ гибридной коммутации обеспечивает высокую эффективность использования каналов связи и сохранение масштаба трафика реального времени при передаче длинных сообщений.

Разработана методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет согласования статистических характеристик трафика с параметрами сети. Методика позволяет оценивать следующие показатели Ш-ЦСИО: пропускные способности каналов связи - || ||; распределение путевых потоков по сети - Хр; общее число типовых каналов в каждом направлении - Пц ; число элементов буферной памяти, связанное с входом в каждый канал - тц ; среднее время задержки пакетов - Т^; вероятность отказа в обслуживании - Р^ ; стоимость сети - Б.

Проведено моделирование и выполнен расчет структурно-сетевых параметров сети на примере шестиузлового регулярного графа.

Получены результаты:

1) план статического распределения потоков в сети с указанием пяти альтернативных маршрутов передачи информации;

2) распределение каналов в узкополосной ЦСИО (таблица 1) в виде матрицы смежности. Основной интерфейс организован на каналах Н с использованием каналов типа Б и В для передачи служебной информации;

Таблица 1- Распределение каналов

Б 1 2 3 4 1

Б - 0 31В+0 Н12 НИ 0

1 - 0 бВ+О 6В-Ю 12В+0

2 - 0 14В+0 Н11+Н12

3 - 0 23В+0

4 - 0

1 -

3) рассчитаны основные качественные показатели сети (рисунки 5, 6) с использованием реальных данных при передаче видеоинформации.

-р

Рол и«-' иГ

¡и"1 яо*1 по"1 тТ1 ло1

Л«"1 ; [ И«1

-4—1—1—1—(—4-

-------ПО'

-------ДЭд по1

I! пихяявавявлва

' •• • : 1 ! ■ ; :

' ГР10 1 пвЭ * п=30 | я« * ( « | 2

--------4- ! 1 I I Г"* " ' ' ') ' 5 ..

(| ; . ; ' \ ■ ; 1 !

• *1 _ и - - ^ „ -\-—н-^ ; • \; ' : | ; ; * ! ; I Ч,; ......!

1 1 < « I )! а |>

"Ют

Рисунок 5 - График зависимости = £(т)для п=10,20,30,50,100

Рисунок 6 - График зависимости Роп. = Г(т) для п=10,20,30,50

Определено: среднее время задержки = °>84мс для 7=28593 Эрлангов; требуемое значение вероятности отказа Ротк=7-10'7, при коэффициенте загрузки каналов число основных цифровых каналов п=30; объем буферной памяти т=50;

4) рассчитаны допустимые значения джиггера задержки для трафика реального времени (видео, аудио) и показано, что реальный джиггер для указанных служб не превышает допустимых значений;

5) проведена оценка стоимости Ш-ЦСИО и получено относительное снижение ее стоимости (>3%) за счет использования процессов обмена объема буферной памяти на канальную емкость сети.

Основные выводы и результаты

1. Разработаны принципы организации и планирования транспортных сетей, которые явились результатом обобщения известных и разработкой новых подходов к синтезу сетей связи различного масштаба, позволяющие рассматривать все сети с общих системных позиций.

2. Разработана методика синтеза топологической структуры сети и исследована ее математическая модель. Процедура синтеза базируется на использовании регулярных графов и удовлетворяет требованиям высокой эффективности и масштабируемости.

3. Предложена и исследована модель процесса наращивания структуры сети связи при увеличении ее размеров на основе использования регулярных графов и получения многоуровневой иерархической топологической структуры типа «сетка» с введением мощных горизонтальных и вертикальных направлений передачи, исключающих перенасыщение узлов коммутации низших уровней транзитными потоками информации.

4. Получена аналитическая зависимость пропускной способности ветви от потока в данной ветви, что не только необходимо для предотвраще-

ния перегрузок, но обеспечивает связь параметров сети с ее качественными показателями.

5. Для решения проблем эффективного использования сетевых ресурсов и обеспечения требуемого качества обслуживания пользователя разработана методика расчета пропускных способностей в многоканальной сети при ограниченных объемах буферной памяти в узлах коммутации, которая позволяет варьировать значениями пропускной способности и числом каналов в заданном направлении в зависимости от класса трафика, что дает возможность ее использования для расчета сетей ATM.

6. Проведенная оптимизация по составному показателю (степени загрузки канала) с использованием объективного показателя (вероятности отказа) позволяет оптимально согласовывать параметры трафика с параметрами сети.

7. Установлена связь между спектральными свойствами трафика и основными параметрами Ш-ЦСИО с технологией ATM. На основе теории выбросов случайных процессов получены основные расчетные соотношения для среднего числа выбросов в единицу времени, средних значений длительности и площади выброса, которые позволяют оценить допустимые границы временной и семантической прозрачности сети.

8. Предложен и обоснован способ гибридной коммутации, сочетающий режимы коммутации пакетов и каналов с адаптивной перестройкой границы между режимами коммутации в зависимости от состояния сети.

9. Разработана методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет согласования статистических характеристик трафика с параметрами сети и реализацией процессов обмена пропускной способности на объем буферной памяти.

10. Проведено моделирование и выполнен расчет структурно-сетевых параметров сети на примере шестиузлового регулярного графа.

Публикации по теме диссертации

1) Будко П.Н., Гахова H.H., Клименко JI.A. Определение пропускной способности каналов при изменяющихся ресурсах сети. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Харьков, 2000. -№3- С.59-64.

2) Будко П.Н., Гахова H.H., Клименко JI.A. Оптимизация пропускной способности сетей связи при ограниченных канальных ресурсах. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков, 2000. - № 5,- С.46-49.

3) Антонов В.В., Бибарсов М.Р., Павлюк Д.Н., Гахова H.H. Методика расчета вероятности своевременной доставки сообщений в пакетных сетях связи.//Системы обработки информации: сб.науч.тр,- Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000 г. Выпуск 1(7).- С.81-85.

4) Фомин Л.А., Будко П.Н., Гахова H.H., Турко С.А. Определение ресурса памяти узлов коммутации сети передачи данных //Системы обработки информации: сб.науч.тр. - Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000,- Выпуск 2(8).- С.102-104.

5) Будко П.Н., Гахова H.H., Клименко JI.A. Оптимизация параметров сети связи при ограниченных сетевых ресурсах.// Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков, 2001.-№ 1. - С.29-33.

6) Турко С.А., Фомин Л.А., Будко П.А., Гахова H.H., Зданевич С.Н. Оптимизация пропускной способности звеньев Ш-ЦСИО при ограниченных сетевых ресурсах// Электросвязь, 2002 - №2. -С. 17-19.

7) Фомин JI.A., Гахова H.H., Зданевич С.Н., Ватага А.И., Малофей Ю.О. Аналитическое решение задачи оптимального распределения потоков в сети передачи данных.//Системы обработки информации: сб.науч.тр.- Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ,2002. - Вып.2(18). - С.3-12.

8) Турко С.А., Фомин JI.A., Будко П.А., Гахова H.H. Об оптимальном использовании сглаживающего влияния буферов на параметры трафика Ш-ЦСИО// Электросвязь, 2002. - № 10. -С. 26-29.

9) Гахова Н Н. Разработка методов расчета пропускной способности Ш-ЦСИО при обеспечении требуемого качества обслуживания./ Материалы VI региональной НТК. Часть 2. Ставрополь. Сев-КавГТУ,2002. - С.34-35.

Ю) Фомин JI.A., Линец Г.И., Будко П.Н., Гахова H.H., Зданевич С.Н. Способ гибридной коммутации цифровых каналов связи. Патент на изобретение РФ №2195080 от 20.12.02 г.

11) Гахова H.H. Математическое моделирование процесса повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков, 2003. -№2,- С.81-85.

12) Гахова H.H. Исследование возможностей наращивания структуры сети при синтезе цифровых сетей связи различного масштаба // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков,2003,-№ 4-С.38-41.

13) Гахова H.H. Математические методы оценки эффективности использования ресурсов широкополосной цифровой сети с интеграцией служб //Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков, 2003.-№-5. - С.45.

И) Фомин JI.A., Будко П.Н., Гахова H.H. Информационные аспекты внутренней организации телекоммуникационных систем. //Биомедицинские технологии и радиоэлекгроника,2003.-№6.-С.10-19.

Подписано к печати 9.10.03 г. Формат 60x84. 1/16 Усл. печ. л. - 1,0. Уч.-изд. л. - 1,0. Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Северо-Кавказский государственный технический университет г. Ставрополь пр. Кулакова, 2

Типография СевКавГТУ

-А

»1642 1

Введение.

1. Анализ состояния, принципы планирования и пути повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО с применением новых технологий

1.1 Оценка состояния Ш-ЦСИО с технологией ATM в системах связи России и закономерности их развития

1.2 Анализ научно-методического аппарата синтеза топологической структуры сетей

1.3 Принципы организации и планирования сетей и математическая постановка задачи

1.4 Выводы.

2. Математическое моделирование топологической структуры Ш-ЦСИО.

2.1. Аналитическое решение задачи оптимального распределения потоков в сети связи

2.2. Переход от полносвязной сети к регулярной структуре с заданной связностью.

2.3. Синтез структуры Ш-ЦСИО с учетом существующих фрагментов сети.

2.4. Моделирование процесса наращивания структуры сети при синтезе сетей различного масштаба

2.5. Выводы.

3. Математические методы исследования возможностей повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет целенаправленных преобразования трафика.

3.1 Оптимизация сети связи по критерию стоимости передачи единицы количества информации

3.2 Оптимизация параметров Ш-ЦСИО с технологией ATM при ограниченных сетевых ресурсах.

3.3. Учет влияния спектральных свойств трафика на параметры сети с технологией ATM.

3.4 Повышение эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика.

3.5 Выводы.

4. Разработка практических рекомендаций по повышению эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО.

4.1 Разработка метода коммутации цифровых каналов при ограниченных сетевых ресурсах.

4.2 Методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика.

4.3 Выводы

Во всем мире стремительно растут потребности общества в различных видах информации, а соответственно новых видах услуг связи, включая услуги Internet. Это привело к стремительному прогрессу в области телекоммуникационных и информационных технологий, к возможности интеграции разнородных сетей в единую мультисервисную телекоммуникационную сеть, которая позволяет предоставлять пользователям разнородные услуги - передачу голоса, данных, видеоизображений, мультимедиа [ 28 ].

Телекоммуникационные сети стали предметом пристального изучения во всем мире с начала 70-х годов как отдельных исследователей (ЕршовВ.А., Клейнрок Л., Назаров А.Н., Олифер В.А., Шмалько A.B., и другие), так и крупных национальных и международных организаций, таких как Международный телекоммуникационных союз (ITU), который заменил МККТТ - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT), Международную организацию по стандартизации -МОС (ISO) и др.[15,95]. Концептуальной основой стандартизации сетей послужила разработанная МОС и МККТТ Эталонная модель взаимодействия открытых систем — 3MBOC(ISO/OSI), воплощенная в виде системы протоколов управления информационным обменом, реализуемых в программно-технических комплексах сети[39].

Мультисервисные сети создаются непосредственно на основе существующих узкополосных цифровых сетей и широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО), которые могут рассматриваться как множество физически неоднородных локальных сетей, общающихся в виртуальном режиме [83].

Характерной особенностью Ш-ЦСИО, называемых также широкополосными цифровыми сетями с интеграцией служб (Ш-ЦСИС), является то, что ее функционирование происходит в условиях постоянного воздействия различного рода возмущений как случайного, так и целенаправленного характера. Это приводит к постоянным структурным изменениям трафика обмена, что требует восстановления эффективности сети или ее зоны через управление аппаратными ресурсами.

Современный этап развития интегральных сетей связывают с внедрением Ш-ЦСИО, отличающихся большим перечнем поддерживаемых служб (включая высокоскоростную передачу данных и различные видеослужбы) и опирающихся на высокоскоростные каналы связи — каналы о со скоростями передачи 10 бит/с и более [26]. Достигнутый прогресс в области производства средств передачи информации через волоконно-оптические линии связи (BOJIC), с одной стороны, и практически неограниченный ресурс таких линий по пропускной способности (теоретически до 1016 бит/с) при малых степенях затухания сигнала и искажения информации, с другой, — обусловили их выбор в качестве основы для создания Ш-ЦСИО[29].

С учетом специфики BOJIC как физической линии сети и разрабатывались рекомендации серии I (1.121, 1.150, 1.361—363), определяющие асинхронный способ передачи ATM (asynchronous transfer mode), как основной метод передачи информации через пользовательский и сетевой интерфейсы [41], а также рекомендации серии G (G.707—709), описывающие принципы синхронной цифровой иерархии, реализуемой в пределах сетевого интерфейса [69,90]. Ориентация на BOJIC позволила разработчикам^ 1,68]:

- упростить контроль за возникновением ошибок в цифровом сигнале при передаче его по каналу связи;

- перераспределить функции контроля и управления сетью с тем, чтобы сократить время задержки сообщения в узлах коммутации и уменьшить вероятность отказов в обслуживании;

- упростить содержание процедур кадровой и тактовой синхронизации.

Конечной целью создания ЦСИС и их эволюция в направлении интеллектуализации является реализация глобальной, в смысле объединяемых видов служб и географического расположения абонентов, системы связи. При этом возможно возникновение ситуаций, когда будет существовать потребность в экстренной передаче данных пользователем и отсутствовать возможность выхода к одной из эталонных точек доступа (точек Я, 8, Т или и [69]), предусмотренных конфигурацией интегральных сетей. К таким ситуациям можно отнести:

- связь с абонентами, находящимися в удаленных (полярные и геологоразведывательные экспедиции, метеорологические станции) или труднодоступных для прокладки ВОЛС районах (обсерватории, пункты наблюдения, корабельные вычислительные центры);

- связь с мобильными абонентами, в том числе абонентами сотовых систем радиосвязи;

- аварии на линиях связи, особенно в пределах регионального или магистрального участков сети.

Необходимость преодоления перечисленных критических ситуаций определила выбор принципа реализации Ш-ЦСИО как асинхронной сети передачи данных общего пользования [9,61,64], основу которых создает рекомендация МККТТ Х.92.

Современная телекоммуникационная сеть - это объект высокой структурной сложности, который можно представить сложным графом, состоящим из множества узлов коммутации. Теория построения такой структуры еще полностью не сформирована и находится на стадии становления. С другой стороны, ЦСИС - система, работающая в случайной среде и являющаяся системой массового обслуживания (СМО), что приводит к необходимости решения задач, относящихся к теории массового обслуживания.

Развитие современных сетевых технологий, успехи в создании волоконно-оптических линий связи и сверхбольших интегральных схем с большой памятью и огромным быстродействием привели к разработке способов транспортировки различных видов информации единым способом в Ш-ЦСИО с технологией ATM, которая обеспечивает высокую эффективность использования сетевых ресурсов[49]. Несмотря на практическую реализацию Ш-ЦСИО и серийное производство оборудования ATM, теория планирования, моделирования, эффективного использования накопителей и каналов таких систем связи разработана недостаточно[85, 15]. Основные результаты достигнуты путем опыта и интуиции, исходя из эвристических соображений[52,53]. Трудно оценить, насколько эти решения являются оптимальными. Делаются попытки решения этой сетевой задачи по оптимизации таких параметров сети, как пропускная способность каналов связи, необходимый объем буферной памяти в узлах коммутации, решить на канальном уровне, применительно к каждому отдельному звену Ш-ЦСИО, что противоречит их функциональному назначению [25-28,48]. С другой стороны, увеличение числа пользователей, видов услуг, повышения уровня требований к качеству обслуживания приводит к необходимости теоретического осмысливания предельных возможностей Ш-ЦСИО по передаче неизбежно пульсирующего трафика с общих системных позиций на сетевом уровне независимо от применяемых технологий.

Таким образом, моделирование топологической структуры Ш-ЦСИО, оценка влияния свойств трафика на параметры сети, использование сглаживающего эффекта накопителей на параметры трафика представляется актуальным, так как обеспечивает возможность оценить усилия по организации эффективного коллективного использования ресурсов Ш-ЦСИО в сетевой интерпретации.

Ретроспективный анализ научной литературы[15,23-29,31,49-50] позволил сделать вывод, что создание Ш-ЦСИО сопряжено с рядом трудностей, вызванных следующими причинами:

- невозможностью топологического проектирования, относящегося к теории потоков в сложных комбинаторных постановках;

- отсутствием аналитических методов решения задач теории очередей в сложных вероятностных постановках;

- трудностью обеспечения баланса между требуемым достаточно высоким коэффициентом использования ресурсов сети и приемлемым уровнем перегрузок при пульсирующем трафике;

- необходимостью координации поведенческих функций при коллективном использовании дорогостоящих ресурсов сети в распределенной системе;

- трудностью согласования стоимости создания сети и экономической эффективностью от ее использования.

Таким образом, объектом исследования в работе является Ш-ЦСИО, использующая передовые технологии (например, ATM).

Предмет исследования - повышение эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО, за счет целенаправленных преобразований трафика для его согласования с параметрами сети.

Целью исследования является разработка практических рекомендаций по повышению эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО путем рационального использования объемов буферной памяти, оптимизации пропускных способностей и распределения потоков, с применением технологий математического моделирования.

Научная задача - разработка математической модели структуры Ш-ЦСИО, учитывающей влияние статистических и спектральных свойств трафика на качественные показатели сети.

Для решения научной задачи в диссертации ставятся и решаются следующие частные задачи:

1. Разработка математической модели топологической структуры Ш-ЦСИО на основе использования регулярных графов.

2. Математическое моделирование статистических и спектральных свойств трафика с учетом их влияния на параметры Ш-ЦСИО с технологией ATM.

3. Разработка методики расчета пропускных способностей звеньев Ш-ЦСИО в сетевой интерпретации с учетом необходимых объемов буферной памяти в узлах коммутации.

В ходе решения этих задач сформулированы следующие положения, выносимые на защиту:

1. Процедура оптимизации Ш-ЦСИО по составному показателю (коэффициенту загрузки канала) для модели сети в виде многоканальной СМО с ограниченной очередью и использованием в качестве функции стоимости вероятность отказа в обслуживании, что позволяет интерпретировать результаты решения в виде закономерностей для сети заданной топологии.

2. Математическая модель трафика с учетом его статистических и спектральных свойств, позволяющих рассматривать Ш-ЦСИО с единых системных позиций, независимо от применяемых технологий.

3. Методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика.

4. Способ гибридной коммутации цифровых каналов связи.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Сформулированы и обоснованы основные принципы организации и планирования Ш-ЦСИО, позволяющие все сети связи рассматривать с единых системных позиций.

- Предложена новая постановка задачи оптимизации с представлением сети в виде многоканальной СМО с ограниченной очередью и использованием, в качестве функции стоимости, вероятности отказа в обслуживании, для которой теория дает строгое математическое выражение. Это не только значительно упрощает функционал оптимизации, но и допускает аналитическое решение, облегчающее интерпретацию результатов.

- Осуществлена оптимизация сетевых ресурсов по составному показателю, характеризующему степень загрузки каналов, позволяющему варьировать значениями пропускных способностей и числом каналов в зависимости от класса трафика, оставляя время доставки информации минимальным, а вероятность отказа на заданном уровне, что является необходимыми условиями расчета Ш-ЦСИО с технологией ATM.

- Впервые получены аналитические соотношения, позволяющие связать основные качественные показатели (время задержки, вероятность отказа) с параметрами сети (потоки в ветвях связи, пропускные способности каналов связи, число каналов, объем буферной памяти) и структурными особенностями топологии. Это дает возможность осуществлять целенаправленные преобразования трафика с целью оптимального согласования его параметров с параметрами сети и реализацию процедур обмена пропускных способностей каналов на объем буферной памяти в узлах коммутации.

- Усовершенствована методика синтеза структуры Ш-ЦСИО с использованием модели сети в виде регулярных графов, позволяющая получить оптимальный статический план распределения потоков. Предложен модифицированный алгоритм Стейглица, позволяющий осуществлять дальнейшие преобразования графа с использованием ветвей, отсутствующих в начальной топологической структуре, прокладка которых не может быть осуществлена.

- Разработана модель процесса наращивания структуры сети при ее масштабировании.

- Предложен и обоснован способ гибридной коммутации, основанный на целенаправленных преобразованиях трафика со смещающейся границей между режимами коммутации (каналов и пакетов) в зависимости от длины передаваемого сообщения с учетом объема свободного буферного пространства в узлах коммутации.

Достоверность и обоснованность разработанного научно-методического аппарата подтверждается физической аргументированностью и математической корректностью исследуемых вопросов, строгостью принятых допущений и введенных ограничений, использованием апробированного математического аппарата (теории графов, теории массового обслуживания и др.), сходимостью результатов расчета с результатами моделирования на ЭВМ и известными из литературных источников[4,23,37,82,83,97-100], полученными на основе эвристических соображений.

Практическая значимость результатов исследования обусловливается их доведением до уровня методик, алгоритмов, программ и патентно-способных технических систем.

Экономический аспект работы заключается в том, что предложенная методика повышения эффективности позволяет значительно снизить стоимость сети за счет обмена дорогостоящих канальных ресурсов на объемы буферной памяти в узлах коммутации, стоимость которых на современном уровне развития вычислительной техники значительно ниже.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Основные выводы и результаты, полученные в ходе исследования:

1. Проведенный анализ трафика и характер решаемых задач позволил сделать вывод, что перспективная цифровая сеть связи должна быть Ш-ЦСИО и по условиям применения и эксплуатации должна использовать единый способ представления информации, то есть технологию ATM.

2. Анализ показал, что Ш-ЦСИО создается на основе типовых универсальных каналов передачи первичной сети и представляет собой сложную, иерархическую структуру, включающую различные приложения, исследование которых возможно с применением технологий математического моделирования и системного подхода.

3. При создании Ш-ЦСИО фундаментальной проблемой остаётся эффективное использование узловых и канальных ресурсов сети при обеспечении требуемого качества обслуживания пользователей. Все применяемые методы решения этой проблемы или основаны на эвристических соображениях, не гарантирующих получение оптимальной структуры сети, или решаются на канальном уровне ЭМВОС, а не на сетевом.

4. Решение данной проблемы требует, в первую очередь, разработки математической модели структуры сети и методики повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет сглаживающего влияния накопителей на параметры трафика.

5. Учитывая существующие недостатки и противоречия, разработаны принципы организации и планирования транспортных сетей, которые явились результатом обобщения известных и разработкой принципиально новых подходов к синтезу сетей связи различного масштаба.

6. Разработана и исследована математическая модель топологической структуры сети. При этом процедура синтеза структуры сети выполнена в три этапа:

- решена задача распределения потоков в полносвязной сети с использованием метода линейного программирования;

- осуществлен переход к регулярной структуре графа сети, имеющего связность, не ниже заданной;

- предложен модифицированный метода Стейглица, с помощью которого решена задача исключения ветвей направления передачи, прокладка которых не может быть осуществлена.

7. Получена аналитическая зависимость пропускной способности ветви от потока в данной ветви, что не только необходимо для предотвращения перегрузок, но обеспечивает минимальное время доставки информации. При этом путевые потоки можно считать оптимальными, а, следовательно, полученное статическое распределение потоков рассматривать как модель оптимальной маршрутизации.

8. Предложена и исследована модель процесса наращивания структуры сети связи при увеличении ее размеров на основе использования регулярных графов и получения многоуровневой иерархической топологической структуры типа «сетка». Это освобождает каналы высших уровней от перенасыщения транзитными потоками информации путем использования их для межзонального обмена.

9. Для решения проблем эффективного использования сетевых ресурсов и обеспечения требуемого качества обслуживания пользователя разработана методика расчета пропускных способностей в многоканальной сети при ограниченных объемах буферной памяти в узлах коммутации, которая позволяет варьировать значениями пропускной способности и числом каналов в заданном направлении в зависимости от класса трафика.

Предложенная процедура оптимизации не меняется с изменением основных качественных показателей (вероятности отказа и среднего времени задержки), что является необходимым условием для осуществления процессов обмена объема буферной памяти на пропускную способность.

10. Установлена связь между спектральными свойствами трафика и основными параметрами Ш - ЦСИО с технологией ATM. На основе теории выбросов случайных процессов получены основные расчетные соотношения для классов трафика, представляемого в виде стационарного нормального случайного процесса с известными средними значениями (дисперсией а2, математическим ожиданием гср) и известной функцией корреляции. Полученные соотношения для среднего числа выбросов в единицу времени, средних значений длительности, и площади выброса позволяют оценить допустимые границы временной и семантической прозрачности сети и могут быть использованы для определения допустимой скорости передачи трафика с не специфицированной битовой скоростью передачи.

11. Предложен и обоснован способ гибридной коммутации, сочетающий режимы коммутации пакетов и каналов с адаптивной границей между режимами коммутации в зависимости от состояния сети связи.

12. Предложена методика расчета критической длины сообщения в зависимости от загрузки сети и требуемой вероятности отказа в обслуживании.

13. Разработана методика повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИО за счет согласования статистических характеристик трафика с параметрами сети.

14. Проведено моделирование и выполнен расчет структурно-сетевых параметров сети ISDN на примере шестиузлового регулярного графа. В результате которого получены: а) план статического распределения потоков в сети; б) распределение каналов в сети ISDN, поддерживающий пользовательский интерфейс BRI и PRI; в) рассчитаны основные качественные показатели сети с использованием реальных исходных данных при передаче видеоинформации; г) определены допустимые значения джиттера задержки для трафика реального времени (видео, аудио); д) проведена оценка стоимости Ш-ЦСИО.

Заключение

1. Ансарин Е.А., Козякин B.C., Красносельский М.А., Кузнецов H.A. Анализ устройств рассинхронизированных дискретных систем. 4.1,2. М.: Наука, 1992.- 240 с.

2. Антонов В.В., Бибарсов М.Р., Павлюк Д.Н., Гахова H.H. Методика расчета вероятности своевременной доставки сообщений в пакетных сетях связи. // Сб.науч.тр. Системы обработки информации. Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000.- Выпуск 1(7), С.81-85.

3. Бакланов И.Г. Технологии измерения первичной сети. 4.2. Системы синхронизации, B-ISDN, ATM. М.: Эко-Трендз,2000 -150с.

4. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. М.: Мир, 1989. - 544 с.

5. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. -М.:Мир,1990. -506 с.

6. Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы: Пер. с нем. — М.: Радио и связь, 1991.-102с.

7. Буассо М., Деманж М., Мюнье Ж.М. Введение в технологию ATM: Пер. с англ./ Под ред. В.О. Шварцмана. — М.: Радио и связь, 1997.- 128с.

8. Будко П.А., Гахова H.H., Клименко Л.А. Оптимизация пропускной способности сетей связи при ограниченных канальных ресурсах. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Харьков, 2000. - № 5.- С.46-49.

9. Будко П.А., Гахова H.H., Клименко Л.А. Оптимизация параметров сети связи при ограниченных сетевых ресурсах.// Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Харьков, 2001.-№ 1. - С.29-33.

10. Ю.Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. 400с.

11. Бушуев С.Н., Осадчий A.C. Теоретические основы создания информационно технических систем - С.Пб.: ВАС.-1997. -112с.

12. Вентцель Е.С. Исследование операций. -М.: Наука, 1989.-552с.

13. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. Учебное пособие для ВТУЗ. Изд.2-е, стер. М.: Высшая школа, 2000.-383с.

14. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. -М.: Наука, 1986.-292с.

15. Воронин B.C. Основные направления развития телекоммуникационной сети связи МПС //Электросвязь, 2002 № 2 - С.4-7.

16. Гахова H.H. Разработка методов расчета пропускной способности Ш-ЦСИС при обеспечении требуемого качества обслуживания./ Материалы У1 региональной НТК. Часть 2. Ставрополь. Сев-КавГТУ,2002. С.34-35.

17. Гахова H.H. Исследование возможностей наращивания структуры сети при синтезе цифровых сетей связи различного масштаба // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Харьков,2003.- № 4- С.38-41.

18. Гахова H.H. Математические методы оценки эффективности использования ресурсов широкополосной цифровой сети с интеграцией служб. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. — Харьков,2003.- № 5- С.45.

19. Гахова H.H. Математическое моделирование методов повышения эффективности использования ресурсов Ш-ЦСИС. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Харьков,2003.-№2- С.28-31.

20. Геков В.В., Данилевский Ю.Г., Захаров Г.П. Перспективы развития Ш-ЦСИО в России// Техника средств связи, сер.ТПС, 1992, вып 1., С.3-13.

21. Геков В.В., Симонов М.В., Шибанов B.C. Математическое моделирование основных процессов транспортирования информации в Ш-ЦСИО// С.-Пб.:РИ-95.Тезисы докладов, ч.2, С.95-97.

22. Гельфандбейн Я.А., Колосов JI.B. Ретроспективная идентификация возмущений и помех. М.: Сов. Радио. - 1972. - 232 с.

23. Дэвис Д., Барбер Д. Вычислительные сети и сетевые протоколы. М.: Наука, 1975. - 508 с.

24. Елисеев A.M., Назаров А.Н., Мещеряков С.П., Симонов М.В. Технологии ATM // Телекоммуникационные технологии, вып.1,1995. С.25-37.

25. Ершов В.А. Метод расчета вероятности потерь информационных ячеек на узле быстрой коммутации пакетов с асинхронно-временным мультиплексированием. // Управление в распределенных системах. М.:Наука, 1993.С.21-26.

26. Ершов В.А., Ершова Э.Б., Ковалев В.В. Метод расчета пропускной способности звена Ш-ЦСИС с технологией ATM при мультисервисном обслуживании. //Электросвязь. №3, 2000.

27. Ершов В.А., Ершова Э.Б., Кузнецов H.A. Телекоммуникационные сети -тенденции развития. М.: Труды MAC. 1997. №4, С.2-6.

28. Ершов В.А., Кузнецов H.A. Мультисервисные телекоммуникационные сети. М.: Издательство МГТУ им. Баумана,2003. 432с.

29. Захаров Г.П., Яновский Г.Г. Принципы построения Ш-ЦСИО на базе асинхронного режима доставки.// Средства связи , 1991, вып.3.с.22-23с.

30. Захаров Г.П., Симонов М.В., Яновский Г.Г. Службы и архитектура Ш-ЦСИО. -М.: Экотренз. Технология электронных коммуникаций. Том 41, 1993,- 102с.

31. Кемельбеков Б.Ж., Мышкин В.Ф., Хан В.А. Современные проблемы волоконно-оптических линий связи. М.: HTJI, 1999 -392с.

32. Ким JI.T. Создание транспортной системы на сети связи России. //Электросвязь, 1993, №11, С.20-23.

33. Клейнрок J1. Вычислительные сети с очередями: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-586 с.

34. Концепция развития связи Российской Федерации. Под ред. Булгака В.Б. Варакина J1.E. М.: Радио и связь, 1995 -224с.

35. Корнеев В.В. Параллельные вычислительные системы. М.: Нолидж, 1999.-320 с.

36. Кристифидес Н. Теория графов. -М: Мир, 1988. 432с.

37. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. СПБ.: Питер, 1999.-704 с.

38. Лазарев В.Г., Лазарев Ю.В. Динамическое управление потоками в сетях связи. -М: Радио и связь, 1993. -235с.

39. Линер Б. Сети интегрального обслуживания — ТИИЭР, 1987, т.75, №1.

40. Линец Г.И., Фомин Л.А., Зданевич. С.Н., Павленко H.A., Будко П.А. Синтез сети передачи данных при ограниченных сетевых ресурсах. //Сб. науч. тр.: Системы обработки информации. Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000. - Вып.1 (7). - С. 65-71.

41. Мартин Д. Архитектура и реализация ATM. М.: Лори, 1977.-214с

42. Мартынов Ю.М., Крюков A.M., Разгон В.П. Математическое обеспечение сетей передачи данных. -М.: Радио и связь, 1986. -288 с.

43. Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели .-М.: Кудиц-образ, 1999.-256с.

44. Мизин И. А. Сети коммутации пакетов. М.: Радио и связь, 1986. - 408 с.

45. Многоуровневые информационно-управляющие системы реального времени на базе ВК «Самсон». Наукоемкие технологии. Бизнес-справочник МКПП. -М: МКПП, сентябрь 2001,С.66-68.

46. Назаров А.Н. Модели трафика служб с битовой скоростью передачи информации в Ш-ЦСИО//Автоматика и телемеханика, 1998.-№8. -С.14-26.

47. Назаров А.Н. Модели и методы расчета структурно-сетевых параметров сети ATM. М.: Горячая линия -Телеком, 2002.- 256с.

48. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM: Технология высокоскоростных сетей. -М.: Эко-Трензд, 1999. -252 с.

49. Нетес В.А. Основные принципы асинхронной цифровой иерархии. Сети и системы связи, 1996,№6, С.58-62.

50. Нетес В.А. Типичные недостатки при проектировании сетей SDH. -Вестник связи, 2000, №4, С.82-85.

51. Новиков О. А., Петухов С. И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М.: Наука, 1989. - 400 с.

52. Олифер В.Г., Олифер H.A. Новые технологии и оборудование IP- сетей. -СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000. -512с.

53. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. -СПб.: Питер, 1999. -672с.

54. Патент ЕПВ (EP) AI. № 0403911 кл. H04L 12 / 64. 1991 г.

55. Присяжнюк С.П. Интегральные сети АСУВ. Системы коммутации пакетов. Уч. пособие. Л.:ВИКИ. -1989.-90с.

56. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер с англ. -М.: Радио и связь, 2000. -800с.

57. Разживин И.А. Коммутационная техника Ш-ЦСИО // Техника средств связи, сер.ТПС, 1992, вып.1, С.23-38.

58. Реклейтис Г. Оптимизация в технике. М.: Наука, 1989. - 398 с.

59. Самойленко С.И. Метод адаптивной коммутации. // "Электросвязь",-1981-№6.

60. Семенов H.H., Шмалько A.B. Терминология сетей синхронной цифровой иерархии. // Сети и системы связи, 1996, №8, С.58-63.

61. Слепов H.H. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. М.:Радио и связь, 2000. - 468 с.

62. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Том З.-М.: Наука, 1974.-586с.

63. Советов Б.Я. Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания. JL: Машиностроение, 1990.-332с.

64. Соколов Н. А. Сети абонентского доступа. Принципы построения. -Пермь.: Уралсвязьинформ, 2000. -255 с.

65. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. -М.: Наука, 1970.-370с.

66. Тобаги Ф.А. Методы моделирования и измерений в сетях с коммутацией пакетов. ТИИЭР, 1987.- Т.66.- №11.- С.26-27.

67. Тобаги Ф.А. Архитектуры высокоскоростных коммутаторов пакетов для широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания //ТИИЭР, 1990, №1, С.105-142.

68. Тормышов С.А., Баушев C.B., Космический участок широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания—Зарубежная радиоэлектроника, 1992.- №2. С. 12-14.

69. Тормышов С.А., Баушев C.B., Яковлев A.A. Режимы доставки для широкополосных цифровых сетей с интеграцией обслуживания. -Зарубежная радиоэлектроника, 1992.- № 2.-С. 24-25.

70. Турко С.А., Фомин Л.А., Будко П.А., Гахова H.H. Об оптимальном использовании сглаживающего влияния буферов на параметры трафика Ш-ЦСИО// Электросвязь. 2002. - № 10. - С. 26-29.

71. Турко С.А., Фомин Л.А., Будко П.А., Зданевич С.Н., Гахова H.H. Оптимизация пропускной способности звеньев Ш-ЦСИС при ограниченных ресурсах.- Электросвязь -2002 №2. -С. 23-25.

72. Фомин Л.А. Будко П.А., Ватага А.И. и др. Учет влияния спектральных свойств трафика на параметры сети с технологией ATM.- Электросвязь -2001 -№11. -С. 24-26.

73. Фомин Л.А., Будко П.А., Гахова H.H. Информационные аспекты внутренней организации телекоммуникационных систем. //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника,2003.-№6.-С.10-19.

74. Фомин Л.А., Будко П.А., Гахова H.H. и др. Определение ресурса памяти узлов коммутации сети передачи данных // Сб.науч.тр. Системы обработки информации. Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000.- Выпуск 2(8).- С. 102-104

75. Фомин Л.А., Будко П.А., Гахова H.H. и др. Способ гибридной коммутации цифровых каналов связи. Патент на изобретение РФ №2195080 от 20.12.02 . Заявка №2000115827от 16.06.2000

76. Фомин Л.А., Турко С.А., Гахова H.H. и др. Использование новых технологий при проектировании сетей документального обмена данных. // Сб.науч.тр.Системы обработки информации .- Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2000. -Выпуск 1(17).- С.61-75

77. Фомин J1.A., Гахова Н.Н, Зданевич.С.Н. и др. Аналитическое решение задачи оптимального распределения потоков в сети передачи данных. //Сб.науч.тр.: Системы обработки информации.- Харьков: НАНУ, ПАНИ, ХВУ, 2002. Вып.2(18), С.3-12

78. Фомин Л.А., Черноскутов А.И. Оптимизация ошибок при двухэтапной процедуре контроля// Автоматика и вычислительная техника. 1975. - № З.-С. 34-37.

79. Халсал Ф. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем: Пер. с англ. М.:Радио и связь, 1995. - 408с.

80. Хламтак И., Франта У.Р. Интегральные сети с Ш-ЦСИО — ТИИЭР, 1990-т.78- №1.

81. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч.- М.: -Наука,1992. -336с.

82. Шибанов B.C., Геков В.В. Новые телекоммуникационные технологии //Телекоммуникационные технологии, вып.1, 1995, С. 16-24.

83. Шмалько A.B. Общие вопросы планирования цифровых первичных сетей связи. Волоконно-оптическая техника, 2000, №1, С.9-16.

84. Шмалько A.B. Планирование и построение современных цифровых корпоративных сетей связи. Вестник связи , 2000, №4, С.58-65.

85. Шмалько A.B. Цифровые сети связи: основы планирования и построения. М.: Эко-Трендз,2001 -282с.

86. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. Взаимосвязь сетей. Справочник.- М.: Кудиц-Образ, 2000. -272 с.

87. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Справочная книга. -М.: Финансы и статистика, 1996-3 68с.

88. Яновский Г.Г., Абдурахманов Р.П. Анализ моделей ограничения нагрузки, базирующихся на управлении входным буфером центра коммутации пакетов// Статистические методы в теории связи. -Л.:ЛЭИС,1992, вып.156,С.138-142.

89. НИР: Трафик С. Отчет /МО РФ ¡Руководитель С.А. Ряднов. -Ставрополь, 2001.- 93 с.

90. НИР: Тезис. Отчет /МО РФ руководитель С.А. Ряднов. Ставрополь, 2002.- 113 с.

91. НИР: Том -2. Отчет /МО РФ Руководитель С.А.Турко. Ставрополь, 2002.- 127 с.

92. Akyildiz I.F.B-ISDN (ATM) Networks. Lan-Man ven B-ISDN. Konferans Notlari. Marmara Arastirma Merkezi, 1993. P. 134-209.

93. Chu W., Shen M. A hierarchical routing and flow control (HRFC) for packet switched network// IEEE Trans. Comput. 1980. - V. 29 - N. 11. - P. 971-977.

94. Jenny Christian J., Kummerle Karl, Burge Helmut. Network node with integrated circuit / Packet switching capabilities. "Communes. Networks Eur. Comput. Conf., London, 1975 Oxbridge, 1985.207-228.

95. Joint Maritime Command and Control Information System (JMCIS) Supplement, to Version 1.0 of the User interface Specifications for the Global Command and Control System (GCCS), Defense Information Systems Agency (DISA), Washington, DC, 1995.

96. Kroner H. Asynchronous Multiplexer with Modulated Deterministic Input. Teletraffic and Datatraffic in a Period of Change // ITC-13, Copenhagen, 1991. P.723-729.

97. Konidaris S. RACE— In Proc. EUROCOMM'88, Amsterdam, 1988, 6-9/XII.

98. Lindberger K. Analitical Methods for the Traffical Problems with Statistical Multiplexing in ATM-Network. Teletraffic and Datatraffic in a Period of Change//ITC-13.Copenhagen, 1991.P. 807-813.

99. Pape U.,Littmann-Stower J. ESPRIT, EURECA, BILUS, RACETELE PUBLISHING — Forsch. Aktuell., 1991, v.8, №33-35.

100. Ramaswami V., Rumsewicz M., Willinger W., Eliasov T. Comparison of some Traffic models for ATM Performance Studies//ITC-13. Copenhagen, 1991. Vol. 14. P.7-12.

101. Ross K.W. Multiservice Loss Models for Broadband Telecommunication Networks. Springer-London, 1995.