Модели и методы расчета ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей дейтаграмных служб в сетях АТМ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат технических наук Гронский, Олег Олегович

• Гронский, Олег Олегович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гронский, Олег Олегович

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДЕЙТАГРАМНЫХ СЛУЖБ В СЕТЯХ ATM.

1.1 Особенности функционирования сетей ATM.

1.1.1 Классификация служб в ШЦСИО.

1.1.2 Качество и категории сервиса.

1.1.3 Управление трафиком и контроль за перегрузками в сетях А ТМ.

1.1.4 Особенности организации виртуальных каналов и путей в сетях ATM.

1.1.5 Особенности систем сигнализации в ШЦСИО.

1.2 Анализ принципов поддержки в сетях ATM служб, не ориентированных на соединение.

1.3 Пример функционирования высокоскоростных служб ПД, не ориентированных на соединение через ATM.

1.4 Особенности работы элементов сети ATM в среде с дейтаграмными службами.

1.5 Основные цели и задачи исследования.

1.6 Выводы:.

РАЗДЕЛ 2. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ДЕЙТАГРАМНЫХ СЛУЖБ В СЕТЯХ ATM.

2.1 Передаче через сеть ATM трафика TCP/IP.

2.2 Технология эмуляции локальных вычислительных сетей.

2.3 Многопротокольная маршрутизация через ATM.

2.4 Разработка модели структурно функциональной организации дейтаграмной службы.

2.5 ВЫВОДЫ.

РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ЗАПРОСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ В СЕТЯХ ATM И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКА ЗАЯВОК НА ЭЛЕМЕНТЫ СЕТИ ATM.

3.1 формализация процесса обслуживания заявок в сетях ATM.

3.2 Определение нагрузочных характеристик элементов сети ATM.

3.3 Выводы.

РАЗДЕЛ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВВХ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ЗАПРОСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ДЕЙТАГРАМНЫХ СЛУЖБ.

4.1 Математическая модель этапа обслуживания вызова.

4.2 ВЫВОДЫ.

РАЗДЕЛ 5. ИМИТАЦИОНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ЗАПРОСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ДЕЙТАГРАМНЫХ СЛУЖБ СЕТЕЙ ATM.

5.1 Обоснование необходимости имитационного моделирования.

5.2 Экспериментальная оценка времени пребывания вызовов в сетях ATM на этапах его обслуживания.ill

5.3 Анализ результатов моделирования.

5.4 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и методы расчета ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей дейтаграмных служб в сетях АТМ»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из технологий используемых для построения широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания является технология ATM.

Наряду с обычными службами, широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания, базирующихся на технологии ATM, должны поддерживать дейтаграмные службы.

Рекомендация МСЭ 1.211 описывает два механизма поддержки дейтаграмного режима передачи информации в сетях ATM: косвенно, с использованием специализированных сетей или непосредственно, через дейтаграмную службу (службу без установления соединений). В обоих случаях передача пользовательской информации в сети ATM происходит по выделенным или коммутируемым виртуальным соединениям.

Использование постоянных соединений влечет за собой снижение эффективности использования сетевых ресурсов, а создание соединения в начале сеанса передачи пользовательской информации приводит к увеличению времени обслуживания запроса пользователя ^озп и к увеличению интенсивности А г потока заявок, поступающих на системы управления элементов сети ATM (мультиплексоров, коммутаторов ATM, коммутаторов доступа и т.д.) в процессе обслуживания запросов пользователей.

Увеличение времени обслуживания запросов пользователей ведет к росту суммарной задержки пользовательской информации при транспортировке через сеть ATM, которая определяется выражением

Тсум — Т0Ш+ТА+Т3, где ТА -время адаптации информации к передаче через сеть ATM; -задержка ячейки в ATM в сети. Таким образом, ВВХ суммарной задержки информации при транспортировке через сеть ATM зависят и от вероятностно временных характеристик процессов обслуживания запросов пользователей.

Необходимость детального исследования ВВХ процессов обслуживания пользователей дэйтаграмных служб в сетях ATM и определяет актуальность данной работы.

Цели и задачи диссертации. Целью диссертационной работы является разработка функциональных аналитических и имитационных моделей механизмов функционирования дэйтаграмных служб в сетях ATM и исследование их ВВХ.

Поставленная цель достигается путем решения в работе следующих задач:

1. Качественный анализ механизмов функционирования дэйтаграмных служб в сетях ATM, разработка функциональных моделей этих механизмов;

2. Формализованное описание процессов обслуживания запросов пользователей в сетях ATM. Определение интенсивности заявок, поступающих на элементы сети ATM в процессе обслуживания запросов пользователей и передачи пользовательской информации.

3. Построение аналитической модели расчета ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей и определения производительности систем управления элементов сети ATM. Исследование ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей сети ATM.

4. Имитационное моделирование процессов обслуживания запросов пользователей сети ATM. Сравнение результатов полученных с помощью математической модели с результатами имитационного моделирования.

5. Разработка рекомендаций и методики по определению ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей и расчету производительности систем управления элементов сети ATM.

Методы исследования. Проводимые исследования базируются на теории вероятностей, теории массового обслуживания и операционном исчислении. В основе проведенных исследований положены работы Г.П.Захарова, В.Г.Лазарева, М.В.Симонова, О.С.Чугреева, С.А.Яковлева, Г.Г.Яновского, Н.С.Чагаева, В.И.Данилова и ряда других авторов.

Научная новизна. Основными результатами диссертации, обладающими научной новизной, являются:

- модель структурно-функциональной организации дейтаграмных служб в сетях ATM; модель формализованного описания алгоритма обслуживания запросов пользователей, определяющего совокупность функциональных задач, решаемых сетью в процессе обслуживания запроса и последовательность их выполнения;

- метод определения интенсивности потоков заявок, поступающих на элементы сети ATM в процессе обслуживания запросов пользователей и передачи пользовательской информации;

- аналитическая модель определения ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей сети ATM;

- имитационная модель процессов обслуживания запросов пользователей сети ATM. Практическая ценность. Использование результатов работы на этапе разработки и проектирования сетей ATM позволяет выбрать рациональную производительность систем управления элементов сети, необходимую пропускную способность каналов и улучшить показатели качества обслуживания пользователей дэйтаграмных служб сетей ATM.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрены в промышленности, имеются соответствующие акты.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертации обсуждались и были одобрены на международной конференции - семинаре по трафику (Санкт-Петербург 1996), конференциях профессорско - преподавательского состава СПбГУТ (1995 - 1998).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Радиолокация и радионавигация», Гронский, Олег Олегович

4.2 Выводы

1. В качестве ВВХ выполнения сетью ATM i-ro этапа обслуживания заявки (ЭОЗ) рассматриваются функция распределения времени пребывания заявки на i-ом ЭОЗ, математическое ожидание, дисперсия и среднеквадратическое отклонение времени пребывания заявки на i-ом ЭОЗ.

2. При определении ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей необходимо учитывать, что при выполнении i-ro ЭОЗ, могут участвовать один и более элементов сети, причем каждый из них, участвующий в выполнении i-ro ЭОЗ может обслуживать заявки, поступающие на него с других ЭОЗ.

3. Разработан метод оценки качества обслуживания заявки (ЭОЗ) в процессе обслуживания запросов пользователей. Данный метод заключается в определении функции распределения времени пребывания заявки на этапе обслуживания запроса пользователя и сравнения времени нахождения заявки на ЭОВ с необходимыми нормами. Приводятся аналитические выражения для математического ожидания времени пребывания заявки на этапе обслуживания виртуального соединения.

4. Предложена модель функционирования сети ATM при установлении и разрушении виртуальных соединений. В данной модели каждый элемент сети ATM представлен в виде двухфазной СМО, на первой под-фазе происходит обслуживание заявки системой управления (СУ), а на второй передача сигнальной информации другому элементу сети ATM.

6. Разработан подход к оценке явных потерь заявок вследствие поведения элементов сети ATM. Приводятся аналитические выражения дисперсии, среднеквадратического отклонения времени нахождения заявки на i-м ЭОЗ, что при использовании функции распределения позволяет оценить и сравнить значение вероятности явных потерь заявок с установленными нормами.

РАЗДЕЛ 5. ИМИТАЦИОНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ЗАПРОСОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ДЕЙТАГРАМНЫХ

СЛУЖБ В СЕТЯХ ATM

5.1 Обоснование необходимости имитационного моделирования

Математические модели, создаваемые с целью проведения оценок вероятностно-временных характеристик функционирования сетей ATM, часто приводят к получению сложных аналитических выражений, использование которых, на практике, является затруднительным.

Значительные трудности, возникающие при использовании аналитических методов, приводят к необходимости существенного упрощения аналитических моделей элементов сетей ATM и самих сетей ATM, что может привести к получению недостоверных результатов. Поэтому в настоящее время наряду с построением аналитических моделей большое внимание уделяется задачам оценки характеристик сетей ATM на основе имитационных моделей, реализованных на современных ЭВМ.

Сущность имитационного моделирования состоит в проведении на ЭВМ эксперимента с моделью, которая представляет собой некоторый программный комплекс, описывающий формально и алгоритмически поведение элементов сети в процессе обслуживания запросов и ячеек.

Построение имитационных моделей, отражающих функционирование системы управления узлов коммутации, получило широкое распространение в стационарной телефонии. К задачам, решаемым при этом, относятся исследования различных вариантов структурно-функционального построения современных систем коммутации, с целью выбора, при заданных критериях, рационального варианта их построения. Имитационное моделирование используется также при определении пропускной способности системы управления узлов коммутации, с учетом различных типов потоков заявок и дисциплин их обслуживания [68-72].

Как указывалось ранее, процесс обслуживания вызовов и ячеек в сетях ATM и структурно-функциональное построение сетей ATM, имеют более сложный характер[1]. При этом, объем сигнальной информации, передаваемый и обрабатываемый сетью в ПОВ, а следовательно и ВВХ функционирования сети при обслуживании вызовов, зависят как от структурного построения сети, так и от поведения пользователей.

Имитационное моделирование позволяет исследовать различные варианты структурного и функционального построения сетей ATM при различных видах поступающих потоков заявок и различных дисциплинах обслуживания [74].

Приведенные выше обстоятельства, вызывают необходимость разработки новых подходов к созданию имитационных моделей процессов обслуживания вызовов в сетях ATM, которые требуют учета как основных особенностей процесса обслуживания вызовов в сетях ATM, так и их структурно-функциональной организации.

Для получения более полной достоверности при оценке вариантов структурного и функционального построения сетей ATM, наряду с аналитическими методами, в работе составлены имитационная модель, позволяющие рассмотреть процесс обслуживания запросов на каждом из ЭОВ и определить ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей дейтаграмных служб в сетях ATM.

Созданию имитационных моделей процессов обслуживания вызовов в сетях ATM, посвящен ряд работ.

В работе [79] производится имитационное моделирование протоколов для коммутатора "Thunder and Lightning". Данный коммутатор имеет четыре входных и четыре выходных порта. Каждый порт имеет три буфера FIFO для передачи пользовательской информации и один буфер FIFO для пакетов получаемых от системы управления коммутатора.

В [80] осуществляется моделирование коммутаторов ATM под названием "Quick Ring". В статье анализируется несколько структурных схем этих коммутаторов и приводятся зависимости вероятности потери ячейки от размера буфера.

Моделирование процесса управления сетевыми ресурсами (measured - based САС) приводится в работе [81]. Приводится структура модели одного коммутационного элемента. Все виды трафика представляются в виде трафика типа «вкл. - выкл.». Приводятся зависимости средней длины очереди в буфере порта в зависимости от интенсивности поступления ячеек для источников различного типа.

В статье [82] описывается имитационная модель коммутаторов ячеек с разделяемой памятью изменяемого размера с очередями на входе и выходе коммутатора. В данной статье показаны зависимости вероятности потери ячеек от емкости буфера одного порта для разных способов организации очередей на входах и выходах коммутатора, полученные в результате моделирования.

Данные полученные в результате эксперимента по оценке пропускной способности коммутатора ATM при коммутации трафика TCP/IP изложены в [83]. В работе показано влияние способов организации буфера, построения сетевых адаптеров на общую пропускную способность коммутатора.

В статье [84] приводится описание программного комплекса для планирования сетей ATM, который включает как аналитические, так и имитационные методы моделирования. В данной работе, как и в предыдущих, не уделено внимание вероятностно - временным характеристикам процессов обслуживания запросов пользователей в сетях ATM.

110

Приведенные выше обстоятельства, вызывают необходимость разработки имитационной модели процессов обслуживания запросов пользователей в сетях ATM. 5.2 Экспериментальная оценка времени пребывания вызовов в сетях ATM на этапах его обслуживания.

Моделированию подвергался процесс обслуживания запросов сетью ATM на ЭОЗ при различном числе фаз обслуживания, при чем каждая фаза разделена на под-фазу обслуживания запроса и на фазу передачи сигнальной информации, как это показано на рис 4.1 (раздел 4). .Процесс составления модели для данной задачи заключается в разработке функциональной модели исследования, ее реализации на ЭВМ и получении численных результатов.

Разработка имитационной модели разделена на два этапа. Первым этапом является разработка алгоритма имитации потоков заявок на обслуживание. Вторым этапом разработки модели является моделирование обслуживания заявки на обоих подфазах, а также сбор соответствующего статистического материала, отражающего определенные параметры функционирования рассматриваемой сети в ПОЗ. Над случайной величиной, а именно временем пребывания заявки на i-м ЭОЗ, произведено п независимых наблюдений, в результате чего вычисляются такие вероятностные характеристики этой случайной величин как, математическое ожидание, дисперсия и соответствующие значения корреляционных моментов. Данные вероятностные характеристики соответственно вычисляются по следующим формулам [75]: п

I* ' = 1 ki тхк ~ П , к = 1,2,.,т где х -значение соответствующей случайной величины; п- число опытов;

-т )2

D = хк п-1

Текст программы имитационной модели написан с использованием математического пакета Mathematica 3.

Граф-схема программы представлена на рис. 5.1, а текст программы имитационной модели приведен в приложении 3.

В процессе имитационного моделирования решаются следующие задачи: • 1. Исследование процесса обслуживания вызовов и ячеек в сети ATM;

2. Получение вероятностно-временных характеристик, позволяющих наряду о аналитическими методами производить оценку вариантов структурного и функционального построения СУ.

3. Сравнение результатов полученных в результате имитационного моделирования с результатами полученными аналитическими методами с целью определения точности аналитических моделей.

При составлении имитационной модели были использованы следующие обозначения:

Ь1 -суммарная интенсивность потока заявок первой фазы потока ММРРна каждый элемент сети, участвующий в процессе обслуживания вызова на данном ЭОВ или ЭОЯ;

Ь2 - суммарная интенсивность потока заявок второй фазы потока ММРРна каждый элемент сети, участвующий в процессе обслуживания вызова на данном ЭОВ или ЭОЯ;

Ю - интенсивность перехода процесса ММРР из первой фазы во вторую;

Я2 - интенсивность перехода процесса ММРР из второй фазы в первую;

N1 - число потоков ячеек и заявок на обслуживание вызовов, проходящих обслуживание на каждом элементе сети;

К- номер потока заявок, создаваемого исследуемым ЭОЗ;

ТР(Б1) - время поступления очередной заявки для обслуживания на данном ОП;

I - номер этапа от которого поступила заявка на обслуживание на данном ОП;

Т- время выполнения каждой под-фазы обслуживания вызова (ячейки);

Р- число подфаз обслуживания вызова на исследуемом ЭОЗ;

- счетчик числа выполняемых подфаз обслуживания вызова либо ячейки;

TN - время начала обслуживания заявки на данной под-фазе;

ТБУ (Р1)- время окончания обслуживания заявки на данной под-фазе;

ТК - время окончания обслуживания заявки исследуемого ЭОЗ на очередной под-фазе;

ТОВ - время пребывания заявки на данной под-фазе; ЭТОВ-время пребывания заявки на исследуемом ЭОЗ. и- счетчик числа испытаний;

ТМ - признак окончания эксперимента;

МТОВ[Р1]-массив содержащий значения времени пребывания заявки на исследуемом ЭОЗ;

М[(2] -математическое ожидания времени пребывания заявки на <3 элементах сети;

Б[С>]-дисперсия времени пребывания заявки на Р элементах сети; й^[(2]-массив содержащий частоты значений времени пребывания заявки на С) элементах сети в исследуемом ЭОЗ; у[С>]-массив содержащий вероятности появления значений времени пребывания заявки на 0 элементах сети в исследуемом ЭОЗ;

Рис. 5.1 Блок схема алгоритма имитационной модели

Рис. 5.1 (а) Блок схема алгоритма имитационной модели.

Н[С>]-максимальное целое значение времени пребывания заявки на Q элементах сети в исследуемом ЭОЗ; zfQJ-значения функции распределения времени пребывания заявки на Q элементах сети в исследуемом ЭОЗ; ifQJ-графическое представление функции распределения времени пребывания заявки на Q элементах сети в исследуемом ЭОЗ.

Моделирование производилось при условии, что все элементы сети имеют одинаковую загрузку и каждый из них участвует в обслуживании одного и того же числа ЭОЗ.

В качестве исходных данных (бл. 1) для каждого испытания служат: TM, F, Т, L, К, NJ . Предварительное обнуление и присвоение значений переменным MTOB[Fl], Т, TSV[F1], ТК, STOB, Fl, Q производится в блоке 2 программы.

Процесс генерации заявок осуществляется в блоке 3. Моделирование потока заявок производится с помощью датчика псевдослучайных чисел, равномерно распределенных на интервале [0, 1] [76]. В пакете Mathematica 3 датчиком псевдослучайных чисел на интервале [0,1] является оператор Random[]. Время поступления очередной заявки или перехода процесса ММРР из одного состояния в другое вычисляется по формуле

TP [F 1] = TP [Fl]- —ln( Random []) , L при этом в зависимости от текущего состояния вместо параметра L, подставляются значения интенсивностей LI, R1 или L2, R2.

После формирования заявки проверяется номер фазы обслуживания вызова (блок 4), и, если требуется выполнение первой подфазы обслуживания заявки (ПФОЗ) происходит формирование номера потока заявок от исследуемого ЭОЗ при использовании оператора Random[NJ], которая выдает случайные целые числа в диапазоне [1,NJ] (блок 11). В противном случае определяется, какая заявка поступила раньше, сформированная вновь или с предыдущей ПФОЗ исследуемого ЭОЗ (блок 5).

В случае если сформированная вновь заявка поступила раньше, определяется время начала обслуживания данной заявки (блоки 12, 13, 23). В блоках 14 и 15 определяются время окончания обслуживания заявки на данной ПФОЗ и время пребывания заявки на данном элементе сети. После определения времени пребывания заявки управление передается блоку 3, т.е производится генерация следующей заявки.

В случае если заявка с предыдущей ПФОЗ поступила раньше то происходит замена времени поступления вновь сформированной заявки временем поступления заявки с предыдущей ПФОЗ. Далее с помощью блоков 7, 8, 9, 10, 15 моделируется процесс пребывания заявки на данной ПФОВ. Блоки 7, 8, 9, 10, 15 выполняют те же функции что и блоки 12, 13, 14, 15, 23 соответственно.

После окончания обслуживания определяется, принадлежит ли обслуженная заявка исследуемому ЭОЗ (бл. 17) и если не принадлежит, осуществляется генерация следующей заявки (блок 3). Если обслуженная заявка принадлежит исследуемому ЭОЗ определяется время пребывания заявки на F1 ПФОЗ (бл. 18). Далее происходит фиксация времени пребывания заявки на F1 ПФОЗ в массиве MTOB[Fl] и времени поступления в очередь на обслуживание к следующей ПФОЗ (бл. 19). В случае окончания обслуживания заявки на всех ПФОЗ исследуемого ЭОЗ , осуществляется проверка числа испытаний (бл. 21).

Если заявка прошла обслуживание не на всех ФОЗ, то счетчик подфаз увеличивается на единицу (блок 24) и происходит генерация следующей заявки (бл. 3).

Эксперимент продолжается при условии, что заданное число испытаний (бл. 21) не достигнуто. В противном случае производится расчет (бл. 26) и печать (бл. 27) времени пребывания заявок на ЭОЗ i[Q], среднего времени пребывания вызова на исследуемом ЭОЗ M[Q], а также дисперсии D[Q] для каждого элемента сети. 5.3 Анализ результатов моделирования.

Численное моделирование проводилось для следующих значений V =0.6, 0.75, 0.9, NJ=10, F=14, t=l, ТМ=30000, Q=l,2,3,4,5,6,7. Результаты моделирования представлены на рис. 4.2 - 4.5 в виде зависимостей P{t > у) = F{t). На данных рисунках точками показаны значения полученные в результате имитационного моделирования, а кривыми - результаты полученные с помощью аналитической модели разработанной в разделе 4. Так, на рис. 5.2 представлено распределение времени пребывания вызова в сети на гипотетическом ЭОВ, содержащем 1, 2, 3, 4, 5, 6 ПФОЗ, при загрузке всех элементов сети р = 0.6 .

Результаты имитационного моделирования и результаты, полученные в разделе 4 имеют наибольшее схождение при загрузке всех ОП 0,9 и числе ПФОВ от 1 до 14. При уменьшении загрузки на ОП расхождение результатов аналитического и имитационного моделирования увеличивается и при загрузке 0.6 имеет удовлетворительные значения для числа ПФОВ от 1 до 6 в диапазоне t от 1 до 20 Т .

Отсутствие полного совпадения результатов полученных аналитическими методами и методом имитационного моделирования объясняется тем, что при построении аналитической моделей были сделаны определенные допущения (функция распределения ожидания заявки показательное). Поэтому при определении ВВХ процессов обслуживания пользователей дейтаграмных служб в сетях ATM целесообразно использовать наряду с аналитическими методами, полученными в разделе 4, также и разработанную имитационную модель.

При совместном использовании аналитического и имитационного моделирования аналитические методы следует применять в областях больших значений загрузки ОП р ив областях малых значений времени обслуживания на ОП Т .

Рис. 5.2 Сравнение результатов имитационного моделирования для р = 0.6 с оезультатами полученными с помошью аналитической модели.

Рис. 5.3. Сравнение результатов имитационного моделирования для р = 0.75 с результатами, полученными с помощью аналитической модели.

Рис. 5.4 Сравнение результатов имитационного моделирования для р = 0.9 с результатами, полученными с помощью аналитической модели.

При увеличении значений Т, а также при уменьшении значений р точность аналитического метода уменьшается, при этом относительная погрешность возрастает, в тоже время абсолютные значения погрешности достаточно малы. На практике, в большинстве случаев использование ОП в области малых р не целесообразно и имеет место довольно редко.

Опираясь на вышесказанное, можно сделать вывод что имитационную модель необходимо использовать при анализе сети в областях малых значений загрузки ОП р ив областях больших значений времени обслуживания на ОП Т . Однако, при использовании имитационной модели значительно увеличиваются затраты машинного времени на определение необходимых ВВХ.

Напротив, аналитическую модель следует применять при больших значениях р (0,6

0.9., что встречается наиболее часто. 5.4 Выводы

1. На основании проведенного анализа обслуживания запросов пользователей дейтаграмных служб сети ATM разработана имитационная модель оценки времени пребывания заявки на каждом ЭОЗ.

2. Разработанная имитационная од ель позволяет исследовать различные варианты структурного и функционального построения сети ATM.

3. Сопоставление расчетных й экспериментальных результатов показывает, что для получения более достоверных результатов при выборе варианта структурного и функционального построения сетей ATM, более целесообразно использовать сочетание аналитических методов и методов имитационного моделирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработана обобщенная модель структурно-функциональной организации дейтаграмных служб сетей ATM, которая позволяет определить взаимодействие элементов сети и является основой для определения вероятностно - временных характеристик процесса обслуживания запросов пользователей дейтаграмных служб в сетях ATM.

2. Разработан метод формализованного описания процесса обслуживания запросов пользователей сети ATM посредством графов - алгоритмов ^поз • Данный метод позволяет учесть различные варианты взаимодействия элементов сети и пользователей.

3. Для анализа процесса обслуживания ячеек разработан метод формализованного описания процесса передачи информации элемента сети ATM посредством графов - алгоритмов пи и > 4X0 позволяет рассмотреть варианты поведения элементов и пользователей сети ATM в процессе передачи информации.

4. Разработан метод, позволяющий определить интенсивность потока заявок на элементы сети при реализации этапов обслуживания запросов пользователей А!г и интенсивность потока заявок на систему управления элемента сети при обработке ячеек ATM в процессе передачи пользовательской информации Арг.

5. Разработан метод оценки ВВХ функционирования сети в процессе установления и разрушения виртуальных соединений.

6. Предложена модель определения ВВХ процессов обслуживания пользователей дейтаграмных служб. В данной модели каждый элемент сети ATM представлен в виде двухфазной СМО, на первой под фазе происходит обслуживание заявки системой управления элемента сети, а на второй под-фазе осуществляется передача сигнального сообщения элементу сети ответственному за следующую фазу обслуживания.

7. Разработан подход к оценке явных потерь заявок вследствие поведения элементов сети ATM. Приводятся аналитические выражения дисперсии, среднеквадратического отклонения времени нахождения заявки на i-м ЭОЗ, что позволяет оценить и сравнить значение вероятности явных потерь заявок с установленными нормами.

8. На основании проведенного анализа функционирования сети ATM в процессе обслуживания заявок пользователей разработана имитационная модель определения ВВХ процессов обслуживания запросов пользователей в сетях ATM.

9. Сопоставление расчетных и экспериментальных результатов показывает, что для получения более достоверных результатов при выборе варианта структурного и функционального построения сетей ATM, более целесообразно использовать сочетание аналитических методов и методов имитационного моделирования

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гронский, Олег Олегович, 2000 год

1. А.Н. Назаров, М.В. Симонов; ATM технология высокоскоростных сетей; ЭКО-ТРЕНЗ; Москва, 1998.

2. Martin de Prycker. Asynchronous transfer mode: solution for broadband ISDN. New York, London, Toronto, Sydney, Tokyo, Singapore.: Ellis Horwood, 1993,- 331 p.

3. M. Шварц. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. ч.1. М.: Наука, 1992. 336 с.

4. М. Шварц. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ, ч.2. М.: Наука, 1992. 272 с.

5. Г.П. Захаров, В.П. Ревельс, М.В. Симонов, В.В. Геков. Статистическое уплотнение цифровых трактов связи // Техника средств связи, сер. ТПС, 1990, вып.4. с. 3-12.

6. Amstutz S. Burst switching an update // IEEE Communication Magazine, Vol. 27, №.9, September 1989, p. 15-18.

7. Вычислительные сети и сетевые протоколы. Пер. с англ. Д. Дэвис, Д. Барбер, У. Прайс, С. Соломони-дес. -М.: Мир-, 1982. 562 с.

8. Протоколы и методы управления в сетях передачи данных. Пер. с англ. под ред. Ф.Ф. Куо. М.: Радио и связь,1985.- 480 с.

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

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

11. ITU Т Recomendation Q. 922/ ISDN Data Link Layer Sresification for Frame Mode Bearer services. Geneva, 1992.

12. Г.П. Захаров, М.В. Симонов, Г.Г. Яновский. Службы и архитектура широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания. М. Экотрендз. Технологии электронных коммуникаций. 1993, том 41. 102 с.

13. И.А. Разживин, С.М. Ильюшина, JI.B. Булыгина. Техническая реализация зарубежных интегрированных сетей связи с коммутацией пакетов // Техника средств связи, сер. ТПС, 1990, вып.4. с. 70-84.

14. И.А. Разживин. Коммутационная техника ШЦСИО // Техника средств связи, сер. ТПС, 1992, вып. I.e. 23-38,80-85.

15. И.А. Разживин. Техника коммутации в сетях BISDN (обзор) // Средства связи, 1991, вып. 3. с. 36-47.

16. J.P. Coudreuse. Les reseaux temps asynchronous: du transfer de donnees а Г image animee // L' Echo des Recherches, №112, 1983.

17. J.P. Coudreuse, R. Boyer. Asynchronous time-division techniques for real time ISDN'S // Seminaire international sur les reseaux temps reel. Bandol, Avril 1986.

18. J.S. Turner, L.F. Wyatt. A packet network architecture for Integrated Services // Globecom1 83, San Diege, November 1983.

19. David E. McDysan, Darren L. Spohn. ATM: Theory and Application McGraw-Hill, Inc. 1995, p. 636.

20. П. Боккер. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы М.: Радио и связь, 1991. - 304 с.

21. Traffic Management 4.0; ATM Forum; 1996

22. ITU-T. Recommendation .113. Vocabulary of Terms for Broadband Aspects of ISDN. Rev.l, Geneva, 1991.

23. M. Шварц. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. ч.1. -М.: Наука, 1992. -336 с.

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

25. Д. Дэвис, Д. Барбер, У. Прайс, С. Соломонидес. Вычислительные сети и сетевые протоколы. М.: Мир, 1982. - 563 с,

26. Д. Даффи. IP коммутация прогревает мотор // Сети, Октябрь (6), 1996. с. 23-24.

27. Б. Белман. ATM. Борьба продолжается // Сети, Октябрь (6), 1996. с. 32-35.

28. ITU-T. Recommendation .327. B-ISDN Functional Architecture. Rev. 1, Geneva, 1993.

29. ITU-T. Recommendation Q.931. ISDN User-Network Interface Layer Specification for Basic Call Control. Rev. 1, Geneva, 1993.

30. ITU-T. Recommendation 1.311. B-ISDN General Network Aspects. Rev. 1, Geneva, 1993.

31. ITU-T. Draft Recommendation Q.2110. B-ISDN Signalling Adaptation Layer (SAAL) -Service Specific Connection Oriented Protocol (SSCOP). Geneva, 1993.

32. ITU-T. Draft Recommendation Q.2120.B-ISDN Meta-Signaling Protocol. Geneva, 1993.

33. ITU-T. Draft Recommendation Q.2100.B-ISDN Signaling ATM Adaptation Layer (SAAL). Overview Description. Geneva, 1993.

34. ITU-T. Draft Recommendation Q.2130.B-ISDN Signaling ATM Adaptation Layer (SAAL) -Service Specific Coordination Function for Support of Signaling at the User-to-Network Interface (SSCF at UNI). Geneva, 1993.

35. ITU-T. Draft Recommendation Q.2140. B-ISDN Signaling ATM Adaptation Layer (SAAL) Service Specific Coordination Function for Support of Signaling at the User-to-Network Interface (SSCF atNNI). Geneva, 1993.

36. ITU-T. Recommendation .211. B-ISDN Service Aspects. Rev. 1, Geneva, 1993.

37. R. Handel, M.N. Huber, S. Schroder. ATM Networks. Concepts, Protocol, Applications. -Addison-Wesley, 1994.-288 p.

38. Bellcore. Technical Advisory TA-TSV-000792. Generic System Requirements in Support of Switched Multi-Megabit Data Service. Issue 3, October, 1989.

39. ITU-T. Recommendation E.164. Numbering Plan for the ISDN Era. Rev. 1, Geneva, 1991.40 -Yury ZIotnikov, Mark Korenblit, Svetlana Meltzin. Design and optimization cell lossrecovery protocol in an ATM virtual path// ICINAS 96, pp.78 - 87

40. ETSI. ETR DE/NA 53203: Network Aspects (NA); CBDS over ATM, May, 1993.

41. Zbinek Bazanowski and Ulrich Killat// Leaky Bucket:. .And what if the arrival process is not reneval one?// ICINAS - 96, pp.408 - 410

42. H. Дубова. Введение в TCP/IP // Сети, Февраль (2), 1997, с. 36-45.

43. Classical IP and ARP over ATM; Request for Comments: 2225; Newbridge Networks,1.c. April 1998

44. Б. Сатовский. ATM в реальном мире // Сети, (7), 1997, с. 14-23.

45. Б. Сатовский. Введение в эмуляцию ЛВС // Сети, Октябрь (6), 1996, с. 41-45.

46. Гольдштейн Б.С.; Сигнализация в сетях связи //-М.: "Радио и связь", 1997

47. Т.П. Захаров, С.П. Мещеряков, М.В. Симонов; Математическая модель ЦСИО;

48. Суховицкий А.Л. Математическое моделирование механизмов адаптации в сетях ATM// 52-я НТК: тез. докл. /СПбГУТ. - СПб, 1999.

49. Sallberg К. et al. A resource allocation framework in В - ISDN // Proc. ISS-90, Stockholm, Sweden, May 1990, session A2.4.

50. Jacobsen S.B. et al. Load control in ATM network // Proc. ISS-90, Stockholm, Sweden, May 1990, session A8.5.

51. Ecenberg A.E. et al. Meeting the challenge: congestion and flow controls strategies for broadband information transport // Proc.GLOBECOM-89, Dallas, TX, Dec. 1989, session 49.3.

52. Rasmusen C. et al. Source - independent call acceptance in ATM networks // IEEE Journal on Select. Areas in Commun., Apr. 1991, v. SAC-9, N3,p.351-358.

53. Woodoff G.M. et al. A congestion control framework for high-speed integrated packetized transport // Proc. GLOBECOM-88, FI Nov. 1988, session 7.1.

54. Суховицкий А.Л. Функциональные модели механизмов адаптации в сетях ATM// 52-я НТК: тез. докл. / СПбГУТ. - СПб, 1999.

55. Суховицкий А.Л. Универсальный механизм адаптации в сетях ATM иисследование его ВВХ// 52-я НТК: тез. докл. /СПбГУТ. СПб, 1999.

56. Данилов В.И., Чагаев Н.С., Тащиян Г.М.Распределение ресурсов в многопроцессорных системах управления // -Труды V всесоюзной школы семинара по проблемам управления на сетях и узлах связи, Одесса, сентябрь 1987.

57. Данилов В.И., Фань Гэн-Линь, Чагаев Н.С., Модели многопроцессорных систем управления узлов коммутации// -Электросвязь. 1987. - №1

58. Данилов В.И. Методы оценки структурного и функционального построения многопроцессорных систем управления узлов коммутации // диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Ленинград, 1986.

59. Данилов В.И., Чагаев Н.С., Тащиян Г.М. Модели процессов управления узлов коммутации // -в кн. Труды IV всесоюзной школы семинара по проблемам управления на сетяях и узлах связи, М: "Наука", 1984, с. 19-24.

60. Игнатьев В.О. Современные методы проектирования автоматических систем коммутации, учебное пособие // -ЛЭИС, Л., 1987.

61. Данилов В.И., Фань Гэн-Линь, Чагаев Н.С., Модели структурно функциональной организации систем управления узлов коммутации// -Деп. ЦНТИ "Информсвязь", №608, 1985. -25с

62. Саркисян А.Р. Анализ качества обслуживания вызовов в компонентах сотовой телефонной сети // -50-я научно техническая конференция, Санкт - Петербург, ГУТ, 1997.

63. Володин С.В., Колин К.К., Об апроксимации распределения длительности ожидания в одноканальных системах массового обслуживания II В кн.: Системы распределения информации - М.: "Наука", 1972, с. 36-41.

64. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания // М.: "Машностроение", 1979

65. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z -преобразования // М.: "Наука", 1971.

66. Danilov V.l., Sarkisjan A.R. One of aproaches to definition of call sojourn admissible time in the sellular telephone network on each of their components // International Teletraffic Seminar, Loniis, 1996.

67. Четыркин E.M. Статистические методы прогнозирования // M.: "Статистика", 1975

68. Мамонтова Н.П., Фань Гэн Линь Статистическое моделирование коммутационных систем // - учебное пособие, Ленинград, 1984.

69. Советов Б.Я. Яковлев С.А. Моделирование систем // -М.: "Высшая школа" 1985

70. Ионин Г.Л., Седол Я.Я. Статистическое моделирование систем телетрафика// -М.:1. Радио и связь" 1982

71. Шнепс Шнеипе М.А. Статистическое моделирование телефонных систем коммутации // - в кн.: Вероятностные задачи в структурно сложных системах связи и управления. - М.: "Наука", 1969, с. 5-28.

72. I.A. АН, Н.Т. Mouftah, А.Н. El - Sawi, A.I. Mahdaly. Design of dynamic hierarchical routing for ATM networks//18th Biennial Symposium on Communication; Kingston, Ontario, June 2 - 5, 1996; pp 79-81

73. Siavah Khorsandi and Alberto Leon-Garcia; Flow control in ATM networks: A desision process formulation// 18th Biennial Symposium on Communication; Kingston, Ontario, June 2 -5,1996; pp 251 -255

74. Вентцель E.C., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения // М.: "Наука", 1988

75. Данилов В.И. Методы оценки структурного и функционального построения многопроцессорных систем управления узлов коммутации// - диссертация на сосискание ученой степени к.т.н., Ленинград, 1986.

76. Оре О. Графы и их применение //-М.: «Мир», 196578 -Берж К. Теория графов и ее применение //-М.: ИЛ, 1962

77. М. D. Santos, P. М. Melliar - Smith, L.E. Moser; A protocol simulation for the thunder and lighting ATM Network; ETA COM May 6-10,1996 Oregon Convention Center, Portland, Oregon; pp. 28 - 31.

78. Lorene Inouye, Louise E. Moser, P.M. Melliar - Smith; The Quick - ring ATM Switches; ETA COM May 6-10, 1996 Oregon Convention Center, Portland, Oregon; pp. 32 - 35.

79. Michael Cheung and Jon W. MarkMeasurement - based Connection Admission control in ATM Networks; 18th Biennial Symposium on Communication; Kingston, Ontario, June 2-5, 1996; pp.71 - 74

80. M. Alimuddin, H.M. Alnuweiri, R.W. Donaldson; Scaladle Shared - Memory Packet Switches witw Input - Outpt Queueing; 18th Biennial Symposium on Communication; Kingston, Ontario, June 2 - 5, 1996; pp.97 - 100

81. Roger Tam, Son Vuong; Practical Consideration on ATM Performance; 18th Biennial Symposium on Communication; Kingston, Ontario, June 2-5, 1996; pp.97 - 100

82. V. V. Kolpakov, O.V. Makhrovsky, V.S. Shibanov, I.E. - N. Tcachman; Support complex for В - ISDN analysis, design and planning; ICINAS - 96, pp. 235 - 243.

83. Суховицкий А.Л. Применение распределений фазового типа дляисследования ВВХ механизмов адаптации'в сетях ATM// Труды учебных заведений связи / СПбГУ Т. СПб, 1998. - №164. - С. 12-15.