Введение к работе
Актуальность теин. в настоящее время развитие человеческого общества характеризуется все более возрастающий значением отраслей науки и техники, основанных на сборе, обработке к передаче информации.
В этих условиях роль сетей электросвязи, высокопроизводительных и надежных, способных передавать не только речевые сообщения, но и данные, текст, изображения, существенно возрастает. Наличие автономных сетей по каждому виду электросвязи ограничивает возможности пользователей, сдерживает развитие новых информационных служб, в целон тормозит развитие электросвязи. Перспективным направлением развития средств связи является интегра-. цня, т. е. объединение различных видов информации и услуг связи в ранках одной сети с едиными техническими принципами. Такие сети, созданные на базе цифровых узлов коммутации (VK) и цифровых каналов связи, предоставляющие услуги по совместной передаче Различных видов трафика, получили название цифровых сетей интегрального обслуживания ШСИО). Развитие лазерной технологии и создание волоконнооптических кабелей, обеспечивающих возможность передачи в рамках одной сети как узкополосных, так и щирокопо-лосных сигналов, привели к необходимости создания внрсксполос-НЫХ ЦСИО (ШЦСИО).
Хотя волоконнооптическая технология обеспечивает требуемую ширину полосы частот для передачи, создание сети, которая пожет обеспечивать обслуживание абонентов на скоростях несколько сот Мбит/с, остается серьезной проблемой.
Одной из основных подзадач, возникающих при моделировании шско, является разработка высокоскоростного VK. Анализ существующих работ показал, что:
-
высокоскоростные УК для 9ШСИО должны строиться на базе нногокаскадных соединительных сетей типа Banyan; *
-
при моделировании широкополосных систем не учитывается такие Факторы, как:
алгоритмы функционирования каждого коммутационного элемента (КЭ) УК;
иногоприоритетность входного потока;
- надежность каналов связи (КО;
3) при выборе метода коммутации в ШСИО внимание исследователей привлечено к методу асинхронного режима доставки (АРД). в >о время, как методу быстрой коммутации пакетов внимания уделяется недостаточно.
Переход к ШСИО.- необходимость передачи в рамках одного канального ресурса разнородного, траФкка, противоречивого по нор-иан на достоверность, вероятность доставки, среднему времени доставки, когда задержка в VK является основной компонентой в суммарной обшесетевой задержке, требуют разработки новых нето-дик анализа ПДСИО.
В связи с этим ножно утверждать, что разработка методов расчета и математических иоделей ШСИО с учетом протоколов функционирования сетей является актуальной научной проблемой.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка теоретических основ анализа и проектирования ИЦСИО с коммутацией пакетов (КП) и БКП. отличающихся различными Факторами, подходами и методами расчетов вероятностно-временных характеристик. Для достижения, постав-денной пели в диссертационной работе решаются задачи:
разработки Форматов и типов пакетов для передачи информации в ИЦСИО с БКП;
разработки математических моделей и метода расчета характеристик VK. построенных на базе сетей типа Banyan с различными, алгоритмами функционирования каждого КЭ сети;
разработки аналитических моделей пакетной транспортной системы (ПТС) ШЦСИО с КП и БКП. учитывающих различные протоколы обслуживания и алгоритіш повышения достоверности, надежностные хат рактеристики оборудования;
проведение сравнительного анализа вариантов построения ШСИО с БКП по различным показателям (критериям) эффективности;
разработки комплекса программ, предназначенного для проведения многовариантных структурно-сетевых расчетов, и позволяющего использовать его в различных постановках задач анализа ШЦСИО с БКП.
Методы, исследования. Рассматриваемые в диссертационной работе задачи решаются с помощью методов тео-
5 рий вероятностей, теории 'массового обслуживания, теории передачи дискретных сообвений. теории случайных процессов.
Научная новизна диссертации определяется постановкой и решением новой научной проблемы. заклачаюшейся в разработке теоретических основ анализа ШЦСИО с различными методами коммутации.
Новыми результатами являются: новые форматы пакетов для передачи информации в ИДСИО с БКПі математические модели и нетоды расчета ВВХ УК ПЦСИО, построенных на базе нес типа Вапгап с различными алгоритмами функционирования КЭ. В частности, получены преобразования Лапласа-Стилтьеса (ПЛС) функции распределения <ФР) времени пребывания пакета информации в УХ с псевлоасинхрошшм способом передачи. С выходным буферированиен к с учетом разнородности пхог.ной нагрузки при конечном объеме буферного накопителя.
Также получены начальные моменты ФР времени окидания л обслуживания пакетов в УК ШЦСИО:
математический модели ПТС ИЦСИО с КП и НХП с учетом надежностных характеристик сети;
рекомендации по возможности использования в ШЦСИО с НКП переменного формата информационной части пакета.
Практическая цепкость работы состоит в том. что разработанные модели и методы расчета УК ЯЦСИО обеспечивает возможность учета болызого количества конструктивных параметров и алгоритмов функционирования элементов УК, что позволяет использовать их при разработке программного обеспечения и конструкции конкретной аппаратуры связи, а базирующийся на них комплекс программ позволяет их использование в различный постановках задач анализа и оптимизации ПИСИО.
Разработанные модели и методы расчета ИШ.СИО могут Сыть использованы на предпгоектных стадиях исследований для предварительной подготовки эскизных проектов ЗШСИО и получение практических рекомендаций при создании и разработке ШЦСИО.
Результаты диссертационной работы рекомендованы для использования в перспективных работах НПО "Русин* (г.Санкт-Петербург).
Реализация результатов ра бети Основные теоретические и практические результаты диссертапиок-
ной работы внедрены в промышленности, о чем имеются соответствующие документы.
Апробааия работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе на:
Республиканской научно-технической конференции 'Методы управления технической диагностикой и восстановлениен работоспособности элементов сетей связи* (Ташкент. 1966 г.).
VII Белорусской зимней школе-семинаре "Сети связи и сети ЭВИ как модели массового обслуживания" (Гродно. 1991 г. ).
II Всесоюзной конференции по инФорнашюнішм системам множественного доступа (Минск. 1991 г. ).
Отраслевой научно-технической конференции "Интегральные оптические сета связи" (Ленинград, 1989 г.).
45-й Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЛЭИС (Санкт-Петербург. 1992 г.).
Республиканской научно-технической конференции "Проблемы развития и эксплуатации междугородной и международной телефон-вой связи в Республике Узбекистан" (Ташкент. 1993 г.).
- Постоянно действующем семинаре в ЛЭИС им. проф. Н. А. Бонч-
Бруевича (Санкт-Петербург, 1992 г.).
Публикации.. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в в печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, списка литературы (124 наименования), двух приложений и содержит 123 страницы основного текста. 26 рисунков, і таблицу.
