Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время во многих странах проводятся исследования и экспериментальная проверка принципов проектирования, построения и эксплуатации широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания (ШЦСІЮ).
Главными свойствами, характеризующими ШЦСИО а соответсвни с рекомендациями ITU-T (International Telecommunications Union - Telecommunications Siandartization Sector), являются: поддержание широкого диапазона служб, включающих речевые службы, передачу данных, текстов и изображений в одной сети, и использование ограниченного числа многоцелевых интерфейсов "пользователь-сеть". Наиболее важным положением рекомендаций по ШЦСИО с точки зрения создания технических средств для транспортировки информации является введение Асинхронного Режима Доставки (Asynchronous Transfer Mods, ATM), кап. основного механизма ШЦСИО, определяющего процессы выше физического уровня до сетевого уровня включительно.
Технолопія ATM базируется на принципе асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями передачи а сущестаепяо отличающимися характеристиками информационных потоков асинхронно мультиилек-сируются в единой физическом канале связи. В качестве протокольной единицы ATM используются короткий пакет фиксированной длины, кз-доавмый ячейкой (ссЗ) или пикетом ATM .
Применений технологии перадгчй и коммутаций на б»'»<; метода ATM определяет ряд новых задач, в тон числе н а области управления сетями. Решение этих задач требует разработки методов, протоколов и алгоритмов динамического распределения ресурсов между различны га службами и создания моделей для оценки соответствующих ввроятк-осп.' <-временных характеристик (ВВХ).
Недостаточная степень научной проработки ряда вопросов по принципам построения ШЦСИО находит свое отражение в документах ITU-T, где, в частности, определены наиболее актуальные вопросы, требующие дальнейшего изучения. В число этих вопросов входят динамическое управление трафиком, ЬориОа с перегрузками, а также методы распределения ресурсов в реальном масштаба времени. В ряде работ рассматривались вопросы з(рфгкт)іЕ!їости различных методов и алгоритмов динамического управления, таких, как управление входящим потоком, ограничение нагрузки, статическое и динамическое распределение канальных и кои мутационных ресурсов, (Г.П.Захаров, В.Г. Лазарев, Г.Г. Яновский, Л. Клейнрок, М. Шварц и др). Однако, целый ряд вопросов, связанных с возможностью применения предложенных алгоритмов в сетях ATM, их сравнительный анализ и определение условий их наиболее эффективного использования, остаются открытыми. В данной работе решается часть перечисленных выше зада"?, что и определяет te актуальность.
Цепь работы и задачи исследования Целью диссертационной работы является сравнительный анализ схем управления потоками, исследование возможностей применения методов распределения ресурсов а сетях ATM, а также разработка новых методов управления для таких сетей. Поставленная цель обусловила необходимость решения основных задач, перечисленных нижа
детальный анализ механизмов управления потоками в сетях ATM, определенных Рекомендацией ГГО-Т L371,
сравнительный анализ двух широко распространенных механизмов управления входящим потоком Статического Leaky Bucket (C-LB) и Динамического Leaky Backet (Д-LB);
разработка ряда новых механизмов управления входящим потохом, учитывающих спацифжу функцискировшоп сетей ATM;
исследование ВВХ различных методов распределения ресурсов с учетом классов трафика ЛТМ
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось на Сазе теории вероятностей, теории массового обслуживания, глрнн сетей очередей, исследования операций.
Научная новизна и основные результаты работы.
-
Получены сравнительные оценки основных ВВХ - вероятности блокировки контрольного буфера и средней задержки пакетов для методов С-ЬВиД-LB.
-
Предложен новый механизм управления входящим потоком, основанный на изменении частоты дискретизации источника в зависимости or состояния контрольного буфера (multi-sampling techniques). Получена рекуррентная формула для расчета емкости контрольного буфера предложенной схемы управления входящим потоком.
-
Предложен алгоритм определения необходимого суммарного сетевого ресурса для трафика двух гнлоэ - с неопределенной скоростью перьдачи (TJBR - unspecified bit rate traffic) и доступной скоростью передачи (ABR - available bit rate traffic).
-
Проведено детальное исследование и срівнение по ВВХ различных методов распределения ресурсов (РР), таких. КІК полное статическое и динамическое РГ, частичное РР, полное РР с ограничением на длину очереди, частичное РР с учетом приоритетов
-
Предложен алгоритм параллельного занятия ресурсов на фгзе установления соединения являющийся развитием известною алгоритма, используемого в системе ОКС#7. Показано, нто применение алгоритма позволяет уменьшить время, неооходикое для установления соедн нения.
Практическая ценность работы. Разработанные а диссертации методы управления потоками и борьбы с перегрузками позволяют увеличить эффективность использования ресурсов сатей ATM. Предложен-нне модели лля оценки ВВХ дают возможность определить параметры схем управления потоками и распределения ресурсов, которые могут оілгь использованы при ранении задач проектирования ШЦСИО.
Основные положения, выносимые на защиту. Алгоритм управления входящим потоком, основанный на изменении частоты дискретизации источника; алгоритм обеспечивает повышение эффективности использования канальных ресурсов для источников с нфемешой и неопределенной скоростями передачи;
Алгоритм определения суммарного необходимого канального ресурса для трафика двух классов - с неопределенной и доступной скоростями передачи;
Алгоритм параллельного занятия сетевых ресурсов в сети ATM на фазе установления соединения, позволяющий уменьшить время установления соединения по сравнению с соответствующим алгоритмом системы ОКС*0;
- Аналитические модели методов управлення входящим потоком и
распределения сетевых ресурсов, позволяйте оценить эффективность
известных методов и провести сравнение этих методов с предложенн
ыми в диссертационной работе.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПб. Госуниверситета Телекоммуникаций (1995 г.), на Международном семинаре по тепетрвфике (Санкт-Петербург, 1995 г.), ні Международной конференции по программированию и его применению /Львов. Украина, 1995
г.), на Международной конференции ШЕЕ по системам связи и цифровой обработке сигналов (Сингапур, 1996 г.)..
Публикации. До результатам проведенных исследований опубликован шесть почетных работ.
Личный вклад ввпюра. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно.
Структура и обьви работы. Диссертация состоит и і введения, трех глав, заключения и списка литературы. Работа сдержит 1*0 совниц машинописного текста, 49рисунков и5 таблиц.
