Введение к работе
Актуальность проблемы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР тга 1986-1990 годы и на период до 2000 года" намечена необходимость дальнейшего развития сети электросвязи.
Сеть электросвязи представляет собой сложный комплекс технических сооружений, требующий для своего создания, эксплуатации и развития значительных затрат материальных и трудовых ресурсов. Поэтому в ХЇЇ-ХШ пятилетке в области связи на первый план выдвигаются вопросы развития и совершенствования средств связи в направлении их дальнейшей автоматизации и повышения эффективности.
Важной составлящей сети электросвязи являются коммутационные узлы и станции, на которые падает значительная доля общих затрат на сеть. В настоящее время на сетях связи нашей страны осуществляется широкое внедреіше отечественных квазиэлектронных систем коммутации. В эксплуатации находятся квазиэлектронные учрежденческие станции типа "Квант", квазиэлектронная аналого-цифровая система "Исток", а такие зарубежные квазиэлектронные и электронные систеглы коммутации. В эксплуатации находится станция типа "Кварц", предназначенная для работы на междугородных телефонных сетях. В ХП-ХШ пятилетке станция "Кварц" является основным видом коммутационного оборудования, выпускаемого отечественной промышленностью для междугородней связи. Осуществляется разработка отечественных электронных систем коммутации.
Введение в эксплуатацию квазиэлектронных и электронных автоматических междугородных телефонных станций (АМТС) позволяет предоставить дополнительные виды обслуживания, а также организовать обслуживание абонентов с требуемым качеством в зависимости от их категории. На втором этапе создания общегосударственной автоматически коммутируемой телефонной сети предполагается, что на оконечных и оконечно-транзитннх АМТС и на АТС обслуживаются междугородные и внутризоновые вызовы абонентов III и ІУ категорий. Вызовы абонентов III категории (приоритетных абонентов) обслуживаются с относительным приоритетом по
системе ограниченного ожидания.
Обслуживание абонентов ІУ категории (неприоритетных абонентов) должно осуществляться по системе с потерями.
Квазиэлектронные и электронные системы представляют собой комплекс сложных и дорогостоящих аппаратных и программных средств. Поэтому особую важность приобретают вопросы обеспечения оптимального их использования и создания теоретически обоснованной методики -их проектирования. Эти вопросы в настоящее время пока не решены, поскольку отсутствует метод определения вероятностных характеристик' при обслуживании потоков вызовов с ограниченным ожиданием и потерями для квазиэлектронных и электронных систем. Это объясняется тем, что квазиэлектронные и электронные системы коммутации характеризуются значительной алгоритмической и структурной сложностью, которую существующие методы оценки вероятностных характеристик не учитывают.
В настоящее время проводятся интенсивные работы по созданию цифровой сети с интеграцией служб (ЦСИС), переход к которой позволит унифицировать передачу к распределение разнородной информации, получить значительный экономический эффект при производстве коммуникационного оборудования и его эксплуатации. Одной из важнейших проблем, возникающих при создании ЦСИС, является проблема определения пропускной способности цифровых систем коммутации, от решения которой зависит общий объем оборудования сети, связи. Однако так же, как и в случае квазиэлектронных систем, эта проблема связана с необходимостью решения задачи определения качества обслуживания абонентов.
Таким образом, актуальность проблемы создания метода расчета вероятностных характеристик внедряемых квазиэлектронных и разрабатываемых перспективных систем коммутации при обслуживании потоков вызовов с ограниченным ожиданием и потерями обусловлена необходимостью обеспечения:
высокоэффективного использования оборудования сетей связи при их техническом перевооружении;
оптимальных режимов работы и,оптимальной загрузки эксплуатируемой и внедряемой в настоящее время квазиэлектронной АМТС "Кварц" и разрабатываемых отечественных систем "Цифра", "Система 12", а также внедряемых зарубежных электронных систем
коммутации АХБ-ІО, ДХ.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка метода расчета вероятностных характеристик многозвенных систем коммутации, работающих в режиме группового искания с ограниченным числом попыток установления соединения при обслуживании двух потоков вызовов с ограниченным ожиданием и с потерями. Метод должен учитывать особенности структуры, режим работы, характер поступающей нагрузки, алгоритмы выбора путей, характерных для квазиэлектронных и разрабатываемых перспективных цифровых систем коммутации.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики, комбинаторики, вычислительной математики, теории массового обслуживания и имитационного моделирования.
Научная новизна. Предложенная вероятностная модель многозвенной коммутационной системы (КС) с организацией очереди ожидающих вызовов на каждое направление искания требует меньшего объема памяти на узле коммутации (УК), а также упрощает алгоритм'выбора ожидающих вызовов на обслуживание, в отличие от существующей, в настоящее время организации очередей перед коммутаторами первого звена на каждое направление искания, что повышает производительность управляющего устройства.
Разработан и исследован метод расчета вероятностных характеристик структурно-сложных КС при обслуживании двух потоков . вызовов с ограниченным ожиданием и потерями, работающих в режиме группового искания' с ограниченным числом попыток установления соединения. Метод позволяет определять отдельные составляющие вероятностных характеристик, обусловленные внутренними блокировками и занятостью линий требуемого направления, а также составляющую, обусловленную занятостью выходов из коммутатора первого звена при наличии концентрации на первом звене.
Получены расчетные соотношения для определения вероятностных характеристик идеально-симметричной неполнодоступной схемы при обслуживании двух потоков вызовов с ограниченным ожиданием и с потерями, при ограниченном числе попыток установления соединения. Эти соотношения, как показано в работе, являются хорошей инженерной аппроксимацией реальных систем.
Обнаружена слабая зависимость вероятностных характеристик многозвенных КС от числа попыток установления соединения для ожидающих вызовов при выборе их на обслуживание. Это позволяет в 2-3 раза уменьшить число попыток установления соединения к освободившейся линии и тем самым повысить производительность управляющей системы.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Разработанный метод расчета вероятностных характеристик
многозвенных коммутационных систем при обслуживании двух пото
ков вызовов с ограниченным ожиданием и с потерями позволяет
учесть:
структурные параметры коммутационной системы; алгоритм обслуживания поступающих вызовов; режим искания;
характер нагрузки, поступающей на направления искания; наличие или отсутствие концентрации путей в коммутационной системе.
-
Организация очередей ожидающих вызовов в многозвенных КС на каждое направление искания, в отличие от организации очередей перед коммутаторами первого звена на каждое направление искания, позволяет примерно на порядок сэкономить необходимый объем памяти соответствующих блоков управлящей системы.
-
Оптимизация числа попыток установления соединения по критерию максимума пропускной способности КС, при обслуживании вызовов показала, что достаточно всего лишь одной попытки установления соединения к освободившейся линии в направлении искания. Показано, что увеличение числа попыток установления соединения практически не влияет на вероятностные характеристики.
Личный вклад. Все исследования и связанные с ними расчеты, а также вытекающие из них теоретические выводы и практические рекомендации получены автором лично.
Практическая ценность. Разработанный в диссертации метод расчета вероятностных характеристик структурно-сложных коммутационных систем с ожиданием и потерями позволяет рассчитывать характеристики широкого класса систем, в том числе внедряемой в настоящее время квазиэлектронной АМТС
6'
т::па "Кварц" и разрабатываемых в нашей стране электронных систем коммутации при различных режимах их работы. Предлагаемый пэтод позволяет определить вероятностные характеристики многозвенных КС с необходимой для инженерной практики точностью в широком диапазоне изменения структурных и нагрузочных параметров. Ыетод алгоритмичен, что делает его удобныгл для программирования и эффективным при решении задач анализа и синтеза и проектирования систем связи.
Исследование зависимости вероятностных характеристик от доли приоритетных вызовов в многозвенных системах коммутации при принятых нормах на качество обслуживания вызовов показало, что в диапазоне до 10$ изменение этого параметра не влияет существенно на ее вероятностные характеристики. Это позволяет упростить расчеты и ускорить процедуру определения емкости пучков каналов и числа мест ожидания, при проектировании систем коммутации на сети связи.
Проведенный в диссертации анализ показал, что предлагаемая процедура организации очередей на каждое направление искания позволяет более чем на порядок сократить число мест ожидания для АМТС КЭ "Кварц" по сравнению с организацией очередей перед коммутаторами первого звена.
На основе разработанного метода предложена методика расчета емкости пучков каналов и числа мест ожидания для систем с ожиданием и потерями.
Использование результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке методики расчета емкости пучков каналов и числа мест ожидания в направлениях искания квазиэлектронной АМТС "Кварц" в московском институте "Гипросвязь", ЇЇНИИС МС СССР в рамках НИР "СОЮЗ", а также при организации учебного процесса на кафедре АЭС Алма-Атинского энергетического института (АЭИ). Практическую ценность полученных результатов подтверждают соответствующие акты.
Апробация работы и публ и,к а ц и и. ' Основное содержание диссертационной работы опубликовано в четырех работах.
Результаты работы докладывались и обсуждались на НТК
НТОРЭС им. А.С.Попова в 1983, 1984 гг., на НТК профессорско-преподавательского состава МИС в 1983, 1984 гг., на НТК профессорско-преподавательского состава АЭИ в 1983, 1985, 1986, 1987, 1989 гг., на научной конференции молодых ученых АЭИ в 1986 г.
Объем и структура работ ы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Общий объем работы - 174 с, в том числе основного текста - 112 с. Работа содержит 39 рисунков, 4 таблицы. Библиография включает 86 наименований.
