Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время во многих странах проводятся исследования и экспериментальная проверка принципов широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания, ШЦСИО.
Главными свойствами, характеризующими ШЦСИО в соответствии с рекомендациями МККТТ, являются: поддержание широкого диапазона служб, включающих речевые службы, ПД и изображений в одной сети, а также использование ограниченного числа многоцелевых интерфейсов "пользователь-сеть". Наиболее важным положением рекомендации 1.121 с точки зрения создания технических средств, используемых в ШЦСИО для транспортировки информации, является введение Асинхронного Режима Доставки, АРД, как основного транспортного механизма ШЦСИО, определяющего процессы выше физического уровня до сетевого включительно.
Новая техника доставки АРД базируется на принципе асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями передачи и характеристиками пачечности трафика асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи. В качестве протокольной единицы. АРД используется короткий пакет фиксированной длины (включающий в себя заголовок и информационное поле), называемый пакетом АРД. Благодаря принципу асинхронного временного разделения, ВР, происходит мультиплексирование всех видов виртуальных соединений -синхронных, асинхронных, с произвольными скоростями, постоянными или меняющимися во время соединения.
Имеется ряд важных факторов, приводящих к принципиально новым проблемам при проектировании ШЦСИО. Среди них - построение сети на основе волоконно-оптических систем связи и применение методов статистического разделения сетевых ресурсов в частности, метода АРД.
Применение новой технологии передачи и коммутации - катода АРД, определяет ряд новых задач, связанных с разработкой методов анализа и синтеза алгоритмов динамического распределения ресурсов между различными службами и созданием аналитических и ' имитационных моделей идя получения вероятностно-временных характеристик, ВЕХ.
Недостаточная степень научной проработки ряда вопросов по принципам построения ШЦСИО находит свое отратение и в документах МККТТ, где, в частности, определены наиболее'актуальные вопросы,
- г -
требующие дальнейшего изучения, ' в том числе в первую очере? динамическое управление потоками и борьба с перегрузками.
В связи с этим, тематика работы, посвященной анализу сх управления потоками, является актуальной.
Цель рабо, ты и задачи исследс в а н и я. Настоящая работа посвящена анализу и моделирован систем динамического управления потоками и детальному изучен ВВХ таких систем.
Учитывая новизну вопросов построения широкополосных цифров сетей интегрального обслуживания, в первом разделе деталь рассматриваются общие принципы построения ШЦСИО, дается характ ристика архитектуры процессов и соответствующих протоколов в н вых ёетях, описываются принципы асинхронного мультиплексиров ния.
Для того, чтобы гарантировать каждому абоненту ШЦСИО требуї мне показатели качества обслуживания, в сетях связи .вводил система динамического управления потоками. Управление потоками ШЦСИО имеет более сложный характер до сравнению с классически сетями или сетями типа УЦСИО.
Поэтому для сетей типа ШЦСИО разрабатываются новые алгориті контроля потоков и борьбы с перегрузками,fоснованные на управ» нии входящим потоком. Одним изч важных направлений здесь являет! разработка семейства алгоритмов с частичным ограничением вході щего потока, развитых в раде работ, проводимых на кафедре Щ СПб ГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевлча.
Вместе с тем, детальное исследование ВВХ таких алгоритме остается открытым. В частности, не проводилось детальное иссле дование влияния параметров схем (Ограничения- нагрузки на произве дительность, вероятность блокировки и вероятность своевреыеннс доставки. Решение указанных задач составляет содержание вторе главы диссертационной работы.
Основной задачей третьей главы диссертации является раора ботка -Имитационных моделей с целью исследования ВВХ схем дина мического управления потоками при более общих исходных предполс жениях. В этом разделе разработана имитационная модель коммута тора баньянного типа, в алгоритм которого вводится механизм час тичного ограничения входящего потока.
Методы исследования. Решение поставленны задач осуществлялось на базе теории вероятностей, теории массо зого обслуживания, исследования операций, вариационного анализа имитационного моделирования.
Состояние вопроса. Фундаментальную теоре
чесную базу для решения поставленных в диссертационной работе цач разработали отечественные и зарубежные ученые в области гей связи: Г.П. Захаров, В.Г. Лазарев, И.А. Мизин, Г И. Самой-яко, Д.. Еертсекас, Р. Галагер, Л. Клейнрок, М. Швар~, л др.
Для определения направления дальнейших исследовании схем уп-вления потоками и, в основном, с частичным, ограничением каг-зки,отметим, что исследования базируются на основе результа-в, полученных в работах' Г.Г. Яновского и его аспирантов, где пи рассмотрены основные ВВХ этих схем. Однако ряд вопросов, в зтности, оценка производительности, детальное исследование ияния параметров схем ограничения,. нагрузки и т.д. на ЕВХ,ос-этся открытым.
Научная новизна и основные ре -Мыагв работы
-
В результате анализа принципов структурного построения 310 показано, что создание сетей ЩСИО базируется на переходе новым диапазонам скоростей (155; 622 МСит/с), широком примене-и ВОЛС и новых технологиях транспортировки информации (методы нхронной цифровой иерархии, СЦИ, асинхронный режим доставки, Ц, быстрая коммутация пакетов, БКП). Определены особенности афика ШЦСИО и показана необходимость введения новых методов равления потоками, основанных на.ограничении входящего потока.
-
Разработана методика исследования ВВХ схем ограничения грузки, ОН, в частности производительности схем ОН с учетом ханиэма частичного ограничения.
-
Проведено детальное исследование влияния параметров схем частичным ОН на ВВХ системы управления потоками.
-
Показано, что производительность системы ОН мсяэт быть гимизирсвана путем выбора параметров схем ОН, и определены ди-азоны значений порогов ограничения, в которых достигается мак-бальное значение производительности схемы.ОН.
-
Разработаны имитационные модели элементов ЩСИО,' в том зле., схем с полным и частичным ограничением нагрузки и кбмму-гора баньянного типа.
-
Алгоритмы и программы моделирования, реализованные на sks GPSS-V, позволяют получить оценки ВВХ элементов ЩСИО при нее общих предположениях о процессах обслуживания и входящих гоках по сравнению с аналитическим моделированием.
Практическая ценность работы. На основе разработанных аналитических методов даны оценки К для схем управления потоками и приведены результаты инженер-? расчетов ВЕХ лля этих схем:
С помощью полученных расчетов ВВХ для схем ограничения нагрузки можно определить значение порога в буфере, при котором производительность достигает максимального значения;
На основе разработанного пакета программ для Имитационного моделирования схем управления потоками в ШЦСИО можно, не прибегая к аналитическому методу, исследовать полученные ВВХ этих схем, чтобы оценить их влияние на качество обслуживания сети;
Разработана имитационная модель быстрого коммутатора пакетов баньянного типа, с помощью которой можно получить ВВХ такого коммутатора.
Апробация результатов работы Основные материалы диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича(1992 г.), на международной школе-семинаре по вычислительным сетям ( Алма-Ата, 1992 г. ), на научных семинарах кафедры ПДС СПбГУТ (1990-1994 гг.).
Публикации, flo результатам проведенных исследований опубликованы.3 печатные работы.
Объем работы. Диссертация состой: из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения. Работа содержит страниц машинописного текста, рисунков, таблиц.
