Введение к работе
ьность. Стремительный рост потребностей в услугах пе-
редачи данных (ЇЇД), а также внедрение новых телематических служб, в частности, системы электронной почты (ЭП) остро ставят вопрос о создании в нашей стране высокоэффективной общегосударственной сети (сетей) передачи цифровой информации. Важность решения этой задачи отмечена в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года", в которых говорится: "Продолжить создание и повысить эффективность работы вычислительных центров коллективного пользования, интегрированных банков данных, сетей обработки и передачи информации" .
В настоящее время проблемы высококачественной передачи цифровой информации решаются созданием специализированных сетей ЦЦ, т.е. сетей, обеспечивающих передачу неречевых видов информации. Одновременно разрабатываются вопросы создания цифровых сетей с интеграцией служб (ЦСИС). Отмечая перспективность последнего направления, необходимо учитывать, что для создания ЦСИС потребуется не одно десятилетие. Поэтому актуальность создания в нашей стране специализированной сети ПД не уменьшается, поскольку такая сеть может быть построена и удовлетворить потребителей в гораздо меньшие сро:си.
Одним из рекомендуемых іЖКТТ способов реализации специализированных сетей ПД является их построение в виде цифровых синхронных сетей данных (ЦССД) с коммутацией каналов (КК), которые в совокупности с сетями коммутации пакетов (КП) обеспечивают удовлетворение всех основных требований абонентов. В то же время вопросаїл создания ЦССД, несмотря на их важность, уделяется недостаточное внимание. К настоящему времени опубликовано много работ, посвященных общим вопросам построения цифровых синхронных сетей с КК: синхронизации сети," цифровой коммутации и передаче, сигнализации по общему каналу (ОКС), управлению по записанной программе, управлению сетью и маршрутизации сообщений. Большой вклад в решение этих вопросов внесли советские ученые Г.П.Башарин, В.А.Богатырев, Г.Б.Давыдов, Г.П.Захаров, В.А.Ершов, О.Н.Иванова, В.Г.Лазарев, И.А.Мизин, С.Д.Пашкеев, В.Н.Рогинский, С.И.Самойленко, М.А.Шнепс, З.А.Якубайтис и др. Вместе с тем мало исследованы некоторые вопросы построения ЦССД, учитывающие специфические требования передачи данных и электронной почты.
Одним из этих вопросов является выбор наиболее целесообраз-
ноя системы передачи в ЦССД смешанного по скорости трафика,, обусловленного различаем скоростей работы у.подключаемых к сети уста- новоа оконечного оборудования данных (ООД). По этому вопросу в литературе тлеются данные преимущественно технического характера с примерами, конкретной реализации многоскоростшх систем.' Поэтому возникает необ-^димость разработки методов 'анализа этих систем и методов выбора наиболее рациональных способов их построения.
Другой ванной проблемой является обеспечение наиболее рациональной организации диалогового обмена данными в с~тях с КК, недостатком которых явлі .тся шізкое использование каналов из-за их непроизводительного занятия в паузах диалога. Б ряде работ рассматривается возможность повышения эффективности ИСПОЛЬЗОБГ'ЩЕ каналов в цифровой сети путем их предоставления абонентам только в активные фазы диалога по методу быстрой коммутации каналов (ЕКК). Реализация этой возмокности требует разработки новых способов организации процесса коммутации (алгоритмов ЕЛІС), обеспечивающих высвобождение каналов в паузах диалога,, а таксе определения условий целесообразного использования этих способов. Учитывая значительную долю коммутационного оборудования н магистральных каналов в общей стоимости сети, решение указанных вопросов приводит к большому экономическому, эффекту, что также подтверждается результатами настоящей работы.
Цель работы. Основными целями настоящей работы являются:
I. Исследование методов построения объединенных систем коммутации и передачи ЦССД, обеспечивающих обслукивание с заданным качеством ыногоскоростной нагрузки, и разрг'отка методов выбора наиболее рационального способа построения вт.'". систем.
2,- Исследование и разработка способов повышения объективность ЦССД при обслуживании диалогового графика ПД и разработка методов оценки itx эффективности.
В работе рассмотрены и решены'следующие задачи:
a:wiK3 а систематизация способов построения многоскорость^х объодинешшх систем коммутации л передачи;
разрсіботкг! методов расчета количественных характеристик .структур ігдогоексроотшіх объединенных систем коммутации и передачи;
разработка инженерных методов отыскания оптимальной структура :.::югои-:сростиоіі обгеданенно}? систем; коммутации и передачи;
анализ способов коммутации в ЦССД при обеспечении диалогового oJm'-MU: данными;
разработка алгоритмов УЖ, направленных на печзенпе зїфек-
тивности использования коммутируемых каналов и основанных на рэлю-дшешт сквозного канала в паузах диалогового обмена данными;
разработка методов сравнительной оценки алгоритмов 'быстрей п традиционной коммутации каналов по требуемой екгтости. передачи ь групповых трактах и стоимости сети; -
определение области целесообразного использования алгор;и,\~;:
ЕКК в ЦССД. ' .,
Метод исследований. В работе использоылся математически.. fh~ парат теории телеі^афпка, методы численной оптимизации и имнтапи-онного моделпрс.алия на ЗВМ.
Научная новизна. I. Произведены анализ и систематизация структур кпогоскоростних систем коммутации и передачи ЦССД, основан-ше на учете требований минимизации задержек и модульности Ьомму-тациошшх систем, а такне возможност:. адаптации к величине цифровых потоков данных.
-
Предложен, обоснован и реализован комплекси: й подход к исследованию шогоскоростных систем коїлмутащш и передачи ЦССД,, оенованішіі на структурного анализе объединенной система коммутации и передачи.
-
Разработаны методы расчета показателей шогоскоросткнх систем іюммуташт и передачи; стоимости, числа групповых тракти передачи, требуемых объема и быстродействия памяти временной ком-дотационной системи, в зависимости от параметров, отрагащих струк-туру этих систем, а также топологические,'нагрузочные, качественные, скоростные, емкостные характеристики сети и технико-экономические показатели используемого сборудоваыш,
-
Разработаны методы выбора структур ыногоскоростных систем коммутации л передачи з ЦССД, основанные на численной оптимизация структурных параметров отих систем по критерию годовых приведенных затрат на объединенную систему когя-тутацкя и передачи и учитывающие требования унлеїккацш структурных решений з различных коммутационных сганциях сети.
-
Предлог ч и обоснован новый способ организации процесса коммутации в рекиме быстрой коммутация каналов, направленный на повышеые эффективности использования ко. аудируемых каналов ИХ/, при обеспечении диалогового обмена данными л'основанный ка осуществляемых :од управлением СОД разъединении в паузах лалога сквозного канала при сохранении логического соединения п его оперативном восстановлении в активные стазы диалога по системе с с~.~л-данием.
-
Разработана математическая модель процесса обслуживания диалогового трагика ПД в ракимах быстрой и традиционной ко-нотации каналов, увязывающая вероятностно-временные характеристики диалогового обмена с временными параметрами систем коммутации, скоростью передачи и числом каналов в пучке и позволиваая получить в явном виде формулы для расчета требуемой скорости передачи цифровых групповых трактов сети.
-
Разработан метод оптимизации алгоритма БКК по числу и скорости передачи каналов в пучке, основанный на математической модели процесса обслуживания диалогового трао-ика в ЦССД и позволивший обосновать и реализовать подход к сравнению алгоритмов до требуемой скорости передачи в групповых трактах.
-
Установлены зависимости экономической целесообразности использования предложенного алгоритма БКК от дальности передачи, а также параметров диалогового обмена: требуемого времени ответа, длительности пауз, объема сообщений, числа активных «аз в диалоге и др.
Практическая ценность. В диссертационной работе доказано, что пріиенєїше разработанных методов позволяет синтезировать оптимальные по критерию стоимости структуры многоскоростных систем коммутации и передачи и обеспечить тем самым удешевление общегосударственной синхронной многоскоростной сети по сравнению с вариантом ее реализации, рекомендуемым МККТТ, на 10-30$.
Разработанные алгоритмы и машинная программа оптимизации сеті, дают возможность производить выбор структуры систем коммутации ІІ передачи в широком диапазоне исходных данных, отражающих емкостные, скоростные, топологические, нагрузочные характеристики сети, технико-экономические показатели используемого оборудования и могут быть использованы при проектировании синхронных сетей данных различного масштаба и назначения. Предложенный системный подход, основанный на совместном исследовании систем коммутации и передачи в рамках объединенной системы, молет быть использован при разработке цифровых сетей с интеграцией служб.
В работе также показано, что применение предж..-.енного алгоритма быстрой коммутации каналов может обеспечить существенный выигрыш по сравнению с традиционным алгоритмом как в использовании магистральных и абонентских каналов на связях с технологической ЗВМ, так и в общей стоимости сети. Указанный выигрыш может быть обеспечен в многоскоростной сети, но в наибольшей степени достигается в сетях, подобных ЦСИС, с организацией передачи дан-
них но единой скорости в1* кбит/с. Разработанная методика опрзде~ ления экономической целесообразности алгоритма БКл ноже? быть попользована в широком диапазоне значений параметров диалога, длин' магистральных каналов и технико-экономических показателей, используемого оборудования. Разработанные алгоритмі EH н негоди его оценки имеют досїато'пю общий характер и могут быть использованы в любой цифровой пети с НК, в частности, в ЦСИС.
реализация результатов. Исследования, проведенные в работе, являются составной частью ряда НИР по вопросам создания общегосударственных сетей передачи данных и систеш электронной, пачяь, выполненных в ЦНИНС по Постановлениям Директивных органов, принятых заказчиком и рекомендованных к внедрению» Основные положения диссертационной работы и разработанные в пей методики чагаяи сло-< дующее применение в этих НИР;
І» Результаты анализа, структур временной коммутационной системы использованы в НИР "изыскание инженерных решений по созданию общегосударственной систеш; передачи данных", 1979 Го - з Приложении 5 к итогозоку отчету ло НИР под названием "Принципы построения специализированной синхронной сети передачи данных". Результаты НИР приняты Государственной межведомственной комиссией и рекснел-допны к знед^вив.
2. Основные полонення кетодіш выбора экономичных структур
систем- передачи и коммутации синхронной сети данных, а такге него
дика сравнения алгоритмов БКК я ТКК по использованию магистральных
цифровых трактов были использованы в НИР nV. -следование прігаенешш
в СССР электронной почты и путей ее реализации", 1982 г., выполнен ной по Приказу Министра связи СССР й ьз от 27 января 198I г. Работа принята комиссией. Минсвязи СССР к рокомоидоззиа к внедрению.
3. Ме.здика выбора экономичных структур шюгоекоросгнкх сис
тем передачи и коммутации, а такие иетодикз определения экономи
ческой цел'сообразности алгоритма БКК исполі оьаны з НИР "К^оледо-
вакие принципов построения общегосударственной цифровой сипхпонпой
сети передачи данных о коммутацией каналов", 1983 г., зыпе аепно?
на основании, реяения УВКС S 276 от 13 июня IS80 г. Акї пряекяи
НИР уігераден Заместителей Министра связи СССР У.Б. Зубарегтг
10 сентября Х984 г.
Результаты д-ссертоциоппой работы используется в нзетояцез время в ведущихся в нашей стране разработках средств передача
данных, телематики и выделенной цифровой сети с интеграцпе." служб, создаваемой в соответствии с Приказом Министра связи от 21 ноября 1986 года.
-дробащю. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждалась ча 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов отрасли связи (г.Мооква, IS79 г.), на 6-ой (г. Вишшца, 1980 г.), 7-ой (г. Ереван» 1983 г.) и 8-ой (г. Москва, 1984 г.) Всесоюзной школе - семинара по вычнс- ' ллтедъным сетям.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и ирилояе-ний» Основная часть работы содержит 185 стрО0 -кшчая 33 рисунка и 14 таблиц. В списке литературы 68 наименований.
