Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние и тенденции развития сетей спутниковой связи. постановка задачи исследования 10
1.1 Основные тенденции развития сетей спутниковой связи VSAT 10
1.1.1 Системотехнические основы функционирования сетей VSAT 10
1.1.2 Топология и архитектура сетей VSAT 11
1.1.3 Сетевая структура сетей VSAT 12
1.2 Современное состояние ГССС на базе технологии VSAT 16
1.2.1 Основные технические характеристики ГССС на базе технологии VSAT 16
1.2.2. Структура передаваемого трафика в ГССС и его особенности 20
1.2.3 Критерии и параметры эффективности ГССС на базе технологии VSAT 26
1.3 Основные свойства самоподобности трафика ГССС и методы его описания 28
1.3.1 Определения самоподобного трафика 28
1.3.2 Основные свойства самоподобного трафика 29
1.4 Постановка задачи исследования , 32
1.5 Выводы по главе 1 33
ГЛАВА 2. Оценка эффективности гссс на транспортном уровне. аналитические методы 34
2.1 Постановка задачи 34
2.2 Оценка эффективности спутниковой и гибридной сетей связи 34
2.2.1 Одноадресная спутниковая сеть связи 34
2.2.2 Одноадресная гибридная сеть спутниковой связи 36
2.2.3 Многоадресная спутниковая сеть связи 38
2.2.4 Многоадресная гибридная сеть спутниковой связи 40
2.3 Оценка влияния длины информационной части кадра протокола ARQ-SRHanCTCCC 43
2.4 Оценка влияния параметров протокола ARQ-SR на эффективность ГССС 47
2.4.1 Влияние таймера повторной передачи протокола ARQ-SR на эффективность ГССС.Г 47
2.4.2 Влияние размера окна протокола ARQ-SR на эффективность гссс : si
2.4.3 Влияние максимальной длины подтверждения протокола ARQ-SR на эффективность ГССС 55
2.5 Выбор соотношения между ПС прямого и обратного канала ГССС 59
2.5.1 Оценка коэффициента использования в ГССС 60
2.5.2 Влияние КИ на показатели ГССС 63
2.5.3 Влияние КИ и параметров протокола ARQ-SR на показатели ГССС 66
2.6 Оценка влияния качества приёмников ЗС на ПС ГССС 68
2.7 Выводы по главе 2 73
ГЛАВА 3. Оценка эффективности гссс на уровне приложений методом имитационного моделирования 77
3.1 Особенности структуры ГССС и передаваемого трафика в реальных условиях 77
3.2 Объект моделирования и структура имитационного комплекса 85
3.3 Оценка эффективности ГССС при передаче Интернет и видеотрафика 92
3.4 Выводы по главе 3 96
ГЛАВА 4. Оценка эффективности гссс в условиях самоподобия телекоммуникационного трафика 97
4.1 Постановка задачи 97
4.2 Влияние самоподобия на передачу Интернет трафика протоколу ШРвГССС 97
4.2.1 Передача Интернет трафика без видеотрафика 97
4.2.2 Совместная передача Интернет трафика и видеотрафика 99
4.2.3 Совместная передача Интернет трафика и Пуассоновского трафика 100
4.3 Влияние самоподобия на передачу Интернет трафика по протоколу TCP в ГССС 102
4.3.1 Передача Интернет трафика без видеотрафика 102
4.3.2 Совместная передача Интернет трафика и видеотрафика 103
4.3.3 Совместная передача Интернет трафика и Пуассоновского трафика 104
4.4 Оценка влияния сетевой асимметрии на передачу самоподобного трафика 106
4.4.1 Передача Интернет трафика без видеотрафика 106
4.3.1 Совместная передача Интернет трафика и видеотрафика 107
4.3.3 Совместная передача Интернет-трафика и Пуассоновского трафика 108
4.5 Оценка эффективности ГССС при передаче самоподобных Интернет и видеотрафика с одинаковым приоритетом 110
4.5.1 Оценка влияния типа обслуживания очередей в ГССС 110
4.5.2 Передача самоподобного видеотрафика 115
4.5.3 Передача самоподобного Интернет трафика 118
4.6 Выводы по главе 4 121
Заключение 125
Список литературы
- Системотехнические основы функционирования сетей VSAT
- Оценка эффективности спутниковой и гибридной сетей связи
- Объект моделирования и структура имитационного комплекса
- Влияние самоподобия на передачу Интернет трафика протоколу ШРвГССС
Введение к работе
Развитие систем спутниковой связи привело к появлению систем, построенных на базе терминалов с малой апертурой VSAT (very small aperture terminal). Такие сети связи в общем случае состоят из двух и более терминалов, объединенных посредством спутникового канала связи. В последнее время спутниковые системы связи получили свое дальнейшее развитие за счет совместного использования спутникового и наземного каналов связи. Такие системы получили название «гибридные сети спутниковой связи» (ГССС).
Поскольку такая конфигурация широко используется при построении спутниковых систем связи, встает вопрос эффективности работы подобных ГССС. Как правило, дополнительный наземный канал сети связи, функционирующей на базе обобщенного протокола автоматической повторной передачи ARQ-SR (automatic repeat request - selective repeat), позволяет значительно сократить избыточность передаваемой информации, обеспечив вместе с тем высокую достоверность передаваемых данных.
Современные тенденции развития телекоммуникационных услуг в направлении их интеграции обуславливают необходимость создания мульти-сервисных сетей связи, способных в едином канале обеспечивать передачу разнородной информации: видео, голос, данные. Исследования, проведенные в диссертации в этом направлении базируется на результатах теоретических и прикладных исследований в области построения систем спутниковой связи Кантора Л.Я., Банкета В.Л., Дорофеева В.М., Теплякова И.М., Немировского М.С., Шинакова Ю.С., Maral С, Спилкера Дж. и др.
Современные исследования трафика в телекоммуникационных сетях, в том числе в ГССС показывают наличие в нём самоподобных (фрактальных) долговременно зависимых свойств, которые оказывают существенное негативное влияние на эффективность работы таких сетей. Результаты, полученные в диссертации базируются на фундаментальных и прикладных исследованиях в области фрактальных процессов В.В. Mandelbrot, W. Willinger, P.
Abry; M.S. Taqqu, J. Beran; A.A. Потапова., Б. Цыбакова, О.И. Шелухина, и
ДР-
Повышение эффективности ГССС в условиях самоподобия передаваемого трафика с учётом специфических особенностей построения и функционирования гибридных сетей связи является актуальной научно-технической проблемой.
Цель и задача работы. Целью диссертационной работы является исследование влияния самоподобия интегрированного трафика на эффективность ГССС с учетом особенностей протоколов передачи, распределения информации между спутниковым и наземным сегментами сети.
Для достижения указанной цели нами были сформулированы и решены следующие основные задачи:
Оценка эффективности ГССС и оценка влияния структуры параметров обобщенного протокола ARQ-SR для одноадресной и многоадресной конфигураций.
Исследование и оценка влияния самоподобных свойств речевого, видео- Интернет- трафика на эффективность функционирования ГССС на различных уровнях модели OSI.
Методы исследования. Для проведения исследований использовались методы теории вероятности, математической статистики, случайных процессов, телетрафика, массового обслуживания, а также методы имитационного моделирования. Математические расчеты выполнены в среде MathCAD 2003, имитационное моделирование - в среде ns2.
Положения выносимые на защиту.
1. Методика и аналитические соотношения для определения значений оптимальной длины информационной части кадра, коэффициента использования и параметров протокола ARQ-SR, позволяющие оценить их влияние на эффективность ГССС.
Результаты аналитических исследований приёмников земных станций на эффективность ГССС, доказывающие, что в случае уменьшения качества приёмников земных станций эффективность ГССС уменьшается.
Модель ГССС, функционирующей на базе обобщенного протокола ARQ-SR, позволяющая определить стабильный режим работы и оценить потенциальную пропускную способность ГССС.
4. Результаты сравнительного анализа качественных характеристик
спутниковой и гибридной конфигураций спутниковых сетей связи, доказы
вающие, что ГССС при определенных значениях вероятности ошибок бит
более эффективна, чем обычная спутниковая сеть связи.
5. Результаты имитационного моделирования передачи видео совмест
но с Интернет трафиком по ГССС, позволяющие оценить влияние на эффек
тивность самоподобного видеотрафика с учетом протоколов передачи, асим
метрии сети и приоритетности.
Достоверность и обоснованность результатов исследований, полученных автором диссертации, подтверждена строгостью применяемых математических методов, рецензированием работ, опубликованных в центральной печати, согласованием основных теоретических научных положений с результатами экспериментальных исследований, длительностью экспериментальных исследований, их повторяемостью и контролируемостью.
Научная новизна исследований, проведённых в данной работе, состоит в следующем:
Разработана методика оценки влияния на эффективность ГССС длины информационной части кадра, коэффициента использования и параметров протокола ARQ-SR, позволяющая доказать, что они оказывают существенное влияние на эффективность и должны учитываться при проектировании.
Разработана модель ГССС, функционирующей на базе обобщенного протокола ARQ-SR с учетом асимметрии прямого и обратного каналов связи, с целью разработки методики оценки параметров подобных сетей.
Проведен сравнительный анализ качественных характеристик спутниковой и гибридной конфигураций спутниковых сетей связи с целью оценки целесообразности использования гибридных конфигураций в различных условиях.
Разработаны алгоритмы, специализированное программное обеспечение (ПО), а также получены результаты экспериментальных исследований влияния статистических и фрактальных свойств телекоммуникационного трафика на эффективность ГССС.
Практическая ценность и её реализация. Результаты, полученные в данной диссертационной работе, могут быть использованы при проектировании различных сервисов в телекоммуникационных системах. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение может применяться как в практической работе специалистов в области телекоммуникаций, так и в научных и учебных целях.
Работа внедрена в учебный процесс кафедры «Телекоммуникационные системы и технологии» ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова» в курсе «Основы телевидения и видеотехники», о чем свидетельствует соответствующий акт внедрения.
Результаты диссертационной работы внедрены в филиал компании ОАО «ВолгаТелеком» в Чувашской Республике для оценки эффективности телекоммуникационных сетей связи, о чем свидетельствуют соответствующий акт внедрения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXXVIII научной конференции по гуманитарным, естественным и техническим наукам Чувашский госуниверситет, (Чебоксары, 2004); V Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (Чебоксары, 2004); VI Всероссийская научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (Чебоксары, 2006); X Международной научно-практической конференции «Наука сервису» (Мо-
сква, 2006); II Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем» (Москва, 2006); XI Международной научно-практической конференции «Наука сервису», секция «Применение информационных технологий в электротехнических комплексах и системах» (Москва, 2006); V Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем» (Ульяновск, 2007); Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития» (Томск, 2007).
По теме диссертации автором опубликовано 19 печатных работ (8 из них выполнены без соавторов), в том числе одно учебное пособие «Сети спутниковой связи VSAT».
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 206 наименований. Работа представлена на 147 страницах машинописного текста, содержит 86 рисунков и 4 таблиц. В приложениях, объемом 19 страниц, содержатся материалы, подтверждающие результаты исследования. К работе прилагается список использованных сокращений.
Системотехнические основы функционирования сетей VSAT
При развертывании и эксплуатации сетей спутниковой связи решается большой круг вопросов, связанных с необходимостью создания соответствующих видов обеспечения функционирования этой сложной автоматизированной системы. В настоящее время доминирующей технологией организации сетей спутниковой связи является VSAT [37, 51, 68]. Это общее название целого класса систем, использующих пользовательские терминалы с антенной относительно небольшого диаметра. Особенности сетей спутниковой связи VSAT методологически проще анализировать, разделив спутниковую сеть VSAT на земной и космический сегменты.
Земной сегмент сетей VSAT образуется из взаимодействующих посредством космического сегмента ЗС спутниковой связи, среди которых можно выделить множество АЗС, одну или несколько ШЗС и, как правило, одну ЗС контроля и управления. Такое деление ЗС на три группы обусловлено специфическими функциональными особенностями каждой группы станций.
Принципиальной особенностью земного сегмента сети VSAT является необходимость совместного использования множеством АЗС и ШЗС общего ресурса космического сегмента. Совместная работа земных станций с одним спутником связи без взаимных помех обеспечивается с помощью аппаратно-программных средств МД, являющихся главной составной частью земного сегмента любой спутниковой системы VSAT. Понятие «ресурс космического сегмента» применимо в отдельности для радиолинии Земля-космос и для радиолинии космос-Земля. Каждая из этих радиолиний, функционирующих с помощью соответствующего оборудования бортового ретранслятора и бортовых антенн, входящих в состав космической станции, обладает: - частотным ресурсом, то есть, соответствующей полосой частот, выделенной для работы радиолинии; - временным ресурсом, то есть, временным интервалом, разрешенным для передачи ретранслируемых сигналов; - энергетическим ресурсом, который для линии Земля-космос характеризуется величиной плотности потока, а для линии космос-Земля величиной ЭИИМ.
Для космических станций без обработки на борту, транспондеры которых обеспечивают лишь простую ретрансляцию сигналов с переносом частотного спектра из приемного диапазона в передающий, вид МД на радиолиниях Земля-космос и космос-Земля с учетом имеющегося частотного сдвига одинаков, поэтому для таких станций понятие «вид МД» относится к каналу ретрансляции в целом, а энергетический ресурс транспондера полностью может быть охарактеризован величиной ЭИИМ.
Под топологией понимается графическое отображение, конфигурация требуемой структуры организации связи между пользователями, независимо от того, какие системное решения приняты для спутниковой сети связи.
Топология зависит от назначения сети, следовательно, может быть глобальной, национальной, региональной, зоновой и т.д. Поэтому топология обычно задается в составе исходных данных для проектирования сетей, не подлежащих синтезу, и отражает принципы связности потребителей.
Архитектура сетей VSAT определяется принципами построения линий связи в целом. Поэтому она сильно влияет на общесистемные параметры и технические решения, т.е. считается объектом синтеза и не обязательно должна повторять топологическую конфигурацию.
Известно, что по наиболее общему архитектурному признаку спутниковые сети могут быть разделены на два больших класса: - сети распределения или вещания; - сети двухстороннего или двунаправленного обмена.
Первые соответствуют на практике сетям ТВ и ЗВ, циркулярной передаче различного рода сообщений и характеризуются преобладанием количества передаваемой информации в одном направлении - от ЦЗС к ОЗС. Это не означает, что в таких системах не может быть каналов обратного направления, в особенности на современном этапе, когда широкое применение находят интерактивные ТВ и ЗВ.
Сети двунаправленного обмена представляют наиболее общий случай в них, также может иметь место информационная асимметрия каналов того и другого направления, однако, как правило, не столь ярко выраженная.
Стремление к экономии ресурсов системы, в частности наиболее полному использованию ПС спутниковых линий связи, способствует «сращиванию» вторичных (пользовательских) сетей с ССС. Это означает более широкое наделение последних, помимо традиционных для них функций образования спутниковых каналов и МД к СР, функциями обеспечения непосредственного доступа пользователя к каналам и ресурсам СР (мощности и полосе частот), т.е. предоставления их по запросу на время сеанса связи и после дующего освобождения с целью более эффективного массового обслуживания.
Оценка эффективности спутниковой и гибридной сетей связи
Основной задачей протокола ARQ-SR является достоверная доставка кадров процессу-потребителю на приемник (или приемники в случае многоадресной передачи). Отсюда основной метрикой такой системы будем считать пропускную способность (ПС) я)с, измеряемую как ожидаемое число информационных бит, отправленную потребителю.
Пусть Р - ожидаемое число кадров, посланных передатчиком за один кадр и доставленный всем приемникам. При таком определении (3 характеризует неэффективность доставки (величина 1/р, соответственно, характеризует эффективность), причем Р 1. Это отношение будет использоваться для вычисления ПС в случае как чисто ССС, так и в случае ГССС.
Анализ начнём с исследования одноадресной передачи (unicasting), предварительно сделав следующие допущения: 1. Для передачи имеется бесконечный поток кадров так, что передатчик никогда не простаивает. 2. В передатчике имеется буфер бесконечного объема; размер окна также бесконечен так, что протокол ARQ-SR можно рассматривать как идеа лизированный. 3. Все квитанции (подтверждения) доставляются без ошибок. 4. Вероятность ошибки в кадре, посланном посредством спутникового канала равна рс. Эта величина связана с вероятность ошибок в битах. 5. Информационный кадр ARQ-SR состоит из заголовка длиной Ьсл бит и информационной части длиной L„ бит. 6. Квитанции посылаются только для кадров, принятых без ошибок. 7. Скорость передачи спутникового канала составляет R (рис. 1.2. а, б).
Заметим, что первое допущение вполне оправдано в большинстве случаев анализа ПС протоколов ARQ-SR. Вместе с тем второе допущение не учитывает конечность СП квитанций.
Меру неэффективности р в случае ССС с одним приемником обозначим как рс. Попытка передачи кадра является успешной с вероятностью 1 - рс. Отсюда рс определяется следующим образом [48, 81]: (2.1) Pc = Zid-Pc)p!r,=i— i=l l-Pc Пропускная способность ССС DC В ЭТОМ случае рассчитывается как И И ГС -"и ел
Для ГССС сделаны следующие допущения (рис. 1.2. а): 1. Вероятность ошибок по кадрам в наземном канале связи равна р3. 2. Скорость передачи спутникового канала, R , превосходит аналогичную скорость наземного канала, R3. 3. В ГССС все повторные передачи производятся по наземному каналу.
Работу протокола в ГССС можно смоделировать как систему с очередями, представленную на рис. 2.1. Задержки распространения в этой модели не учитывается по причине наличия бесконечно большого размера окна и неограниченного объема буфера. В этой модели кадр, посланный по спутниковому каналу, успешно принимается с вероятностью 1- рс. Отсюда, средняя скорость, с которой успешно доставляются кадры в спутниковом канале, соответствует средней скорости потока в точке «А» (рис. 2.1) и составляет RcCi-PcVO +LcJ кадров/с. Кадр, который поврежден в спутниковом канале, направляется в очередь повторных передач в наземной подсистеме. Повторно передаваемый кадр может быть успешно принят с вероятностью 1- Рз, либо повторная пере дача может оказаться неуспешной, в случае чего кадр снова направляется в очередь для повторной передачи. Таким образом, кадр может повторно передаваться многократно, пока передача не окажется успешной. Обозначим через Хз среднюю скорость потока кадров (в кадрах/с) на входе очереди повторных передач (точка «В» рис. 2.1).
Систему будем называть стабильной в случае, если входная скорость кадров в очередь повторных передач меньше скорости, с которой повторные кадры посылаются в наземный канал, т.е. и нестабильной в ином случае. Если система стабильна, сохранение потока означает выполнение следующего равенства
Средняя скорость, с которой кадры успешно передаются по наземному каналу, соответствует средней скорости потока в точке «С» на рис. 2.1 и составляет ц(1-р3). Если система нестабильна, то средняя скорость потока в точке «С» ограничивается значением R3(l-p3)/(LH+LCJ]).
Объект моделирования и структура имитационного комплекса
Поле MAC _address_range указывает номер адресных байтов MAC которые используются службой, для различения получателей. MAC_IP_mapping_flag установлен на «1» если IP в MAC преобразование определено в RFC 1112.
Присутствие потока данных мультипротокола в службе обозначается в РМТ map_section этой службы, установкой stream_type в OxOD.
МРЕ - это решение которое не является ни изящным, ни эффективным, но оно, общепринятое, по крайней мере на настоящее время. Самым изящным и эффективным способом передачи IP датаграммы по потоку MPEG-2 является использование собственного частного уровня адаптации, подобного решению примененному для уровня адаптации ATM 5 (AAL5) в сетях асинхронной передачи данных, и также собственные уровни сегментации и сборки. Хотя это может привести к намного большей эффективности использования полосы пропускания, но это трудно осуществить так как коммерчески располагаемые IRD компоненты приспособлены только к перемещению PES, и секционных структур.
Управление связью. Сеанс связи - это логическое подключение между спутниковым сервером и клиентом. Вхождение в сеанс связи для доступа в Интернет происходит на клиентской стороне и устанавливается соглашением между соединительным (спутниковым) сервером и клиентом.
Каждый клиент просит соединительный сервер выделить однонаправленный канал через канал (маршрут) взаимодействия. Сообщение запроса содержит MAC адрес IRD и клиентскую идентификационную информацию. Соединительный сервер задает временный IP (TIP) адрес и Unicasting личный код (UPID) клиенту. Клиентский идентификатор ID, IRD МАС адрес,ТІР, UPID сохранен в серверной Таблице Переадресации (АТТ), как маршрутиза-ционная информация. Адрес TIP и UPID посылаются на клиентскую станцию. Клиентская станция сохраняет эту информацию на своей Адресной Таблице Управления (ACT). Сеанс связи продолжается, пока клиент не закончит сеанс.
Пакеты Интернет посылаются клиенту через DBS широковещательную сеть. Для этого, спутниковый шлюз (SGW) выполняет видоизменение протокола. Он преобразовывает IP пакеты в MPEG-2 пакеты и вставляет их в TS. Это превращение выполняется с использованием АТТ, где TIP и MAC адреса и UP ID для клиента сохранены.
Все IRDs получают целые пакеты с данным UPID. Поэтому, IRDs должны иметь функцию фильтрации пакетов. Служба Фильтрации в IRD сравнивает MAC адрес пункта назначения полученного пакета с его собственным MAC адресом. Если адреса совпадают, пакет передается на обработку приложения, иначе пакет отклоняется.
Безопасность. Одной из критических точек спутниковой связи является защита. Поскольку спутниковая сеть является широковещательной сетью по своей природе, она уязвима от несанкционированного доступа к передаваемым данным. Поэтому требуется механизм защиты. MPEG-2 включает в себя службу условного доступа, которая разрешает только санкционированным пользователям дешифровать, зашифрованную информацию. Зашифрованные полезные данные, то есть, дейтаграмма IP, обозначена в поле payload_scrambling_control секции datagram_section. Есть также различные защитные механизмы и службы, разработанные для приложений работающих в сети Интернет. Эти механизмы кодирования могут быть включены, используя канал взаимодействия для проверки ключей с целью улучшения защиты.
Среда моделирования. В качестве среды моделирования был избран имитационный комплекс Network Simulator 2 (далее ns2), позволяющий обеспечить требуемый уровень моделирования и получить требуемые характеристики производительности сети [113].
Для инсталляции полной версии ns2 необходимо иметь 250 МБ свободного места на диске компьютера и компилятор C++ [197].
Пакет ns2 является объектно-ориентированным ПО, ядро которого реализовано на языке C++. Язык скриптов (сценариев) OTcl используется в качестве интерпретатора. Пакет ns2 полностью поддерживает иерархию классов C++, называемую в терминах ns2 компилируемой, и подобную иерархию классов интерпретатора OTcl, называемую интерпретируемой.
Обе иерархии обладают идентичной структурой, т.е. существует однозначное соответствие между классом одной иерархии и таким же классом другой. Использование двух языков программирования в ns2 объясняется следующими причинами.
С одной стороны, для детального моделирования протоколов необходимо использовать системный язык программирования, обеспечивающий высокую скорость выполнения и способный манипулировать достаточно большими объемами данных. С другой стороны, для удобства пользователя, быстроты реализации и модификации различных сценариев моделирования привлекательнее использовать язык программирования более высокого уровня абстракции. Такой подход является компромиссом между удобством использования и скоростью.
В ns2 в качестве системного языка используется C++, обеспечивающий высокую производительность, работу с пакетами потока на низком уровне абстракции модели, модификацию ядра ns2 для поддержки новых функций и протоколов.
В качестве языка программирования высокого уровня абстракции используется язык скриптов OTcl, который является объектно ориентированным расширением языка Tel. Поэтому OTcl позволяет обеспечить ряд положительных свойств, присущих языку Tcl/Tk: простоту синтаксиса и простоту построения сценария моделирования, а также возможность соединения воедино блоков, выполненных на системных языках программирования, и удобство манипуляции ими.
Влияние самоподобия на передачу Интернет трафика протоколу ШРвГССС
На современном этапе развития цифровой техники и цифровых методов передачи данных, когда увеличивается количество видео- и аудиоинформации, при возрастающем качестве предоставляемого мультимедийного сервиса ужесточаются и требования к существующей Интернет-сети. Увеличение количества мультимедийных приложений расширяет требования к каналам связи и магистральным линиям, что заставляет искать методы предсказания и оптимизации использования доступной полосы передачи информации. Современные линии передачи данных характеризуются ярко выраженной асимметрией передаваемых и принимаемых потоков информации.
Большинство используемых сетей применяет пакетную передачу данных, при которой данные передаются посредством хранения и отсылки информации от узла к узлу, от буфера к буферу. Для каждого буфера существует отдельный алгоритм обработки очереди, который решает, должен ли будет пакет храниться в памяти, быть отправленным или потерянным. Известны алгоритмы активной и пассивной обработки очереди.
В связи с этим в главе приведены результаты исследования эффективности ГССС в условиях самоподобия передаваемого в сети трафика.
С целью исследования влияния самоподобных свойств Интернет трафика на характеристики сети на уровне источника проведём эксперимент для одного источника в зависимости от показателя Херста при различных значе ниях буфера. Возьмём один источник Парето и установим СП равную 1034672 бит/с во время ON, а спутникового канала - установим равной 1034672 бит/с.
На рис. 4.1-4.4 приведены графики СП, КП, ВЗБ, ВВЗБ для одного источника Интернет трафика как функций от показателя Херста при передачи без видеотрафика.
Видно, что с ростом размера буфера СП, ВЗБ и ВВЗБ увеличиваются, КП уменьшается. С увеличением показателя Херста наблюдается ухудшение показателей сети.
С целью исследования влияния не самоподобного видеотрафика на самоподобный Интернет трафик проведём эксперимент для Интернет трафика в зависимости от показателя Херста при различных значениях объема буфера.
В качестве источника не самоподобного видеотрафика использовали сгенерированны искусственно трафик с распределением Пуассона с такой же средней скоростью как у самоподобного видеотрафика.
Возьмём один источник Парето и установим СП равную 1034672 бит/с во время ON. ПС спутникового канала установим равную 1400000 бит/с.
На рис. 4.9-4.12 приведены графики СП, КП, ВЗБ, ВВЗБ для одного источника Интернет трафика как функций от показателя Херста при передачи с Пуассоновским видеотрафиком.
Видно, что с ростом размера буфера СП, ВЗБ и ВВЗБ увеличиваются, КП уменьшается. С увеличением показателя Херста наблюдается ухудшение показателей сети.
1. Показано, что СП зависит от показателя Херста Интернет трафика и размера буфера. При уменьшении объема буфера СП падает. Самоподобный видеотрафик уменьшает СП с уменьшением показателя Херста. Пуассонов-ский видеотрафик ослабляет воздействие показателя Херста и увеличивает СП.
2. Показано, что КП зависит от показателя Херста Интернет трафика и увеличивается с ростом показателя Херста. Размер буфера сказывается с уменьшением показателя Херста и слабо влияет на КП. При уменьшении обьема буфера КП растёт. Самоподобный видеотрафик увеличивает КП с уменьшением показателя Херста. Пуассоновский видеотрафик не влияет на КП.
3. Показано, что ВЗБ зависит от самоподобия Интернет трафика и увеличивается с ростом показателя Херста. Размер буфера сказывается с уменьшением показателя Херста и с ростом емкости буфера наблюдается рост ВЗБ. Самоподобный видеотрафик уменьшает ВЗБ при уменьшении показателя Херста. Пуассоновский видеотрафик не влияет на ВЗБ.
4. Показано, что ВВЗБ зависит от показателя Херста Интернет трафика и падает с ростом показателя Херста. Размер буфера сказывается с уменьшением показателя Херста и с ростом емкости наблюдается рост ВЗБ. Самоподобный видеотрафик уменьшает ВВЗБ при уменьшении показателя Херста. Пуассоновский видеотрафик не влияет на ВВЗБ.
1 Передача Интернет трафика без видеотрафика
С целью исследования влияния самоподобных свойств Интернет трафика на характеристики сети проведём эксперимент в зависимости от показателя Херста при различных значениях буфера.
На рис. 4.13-4.16 приведены графики СП, КП, ВЗБ, ВВЗБ для Интернет трафика как функций от показателя Херста при передачи без видеотрафика.
Видно, что с ростом размера буфера СП, ВЗБ и ВВЗБ увеличиваются, КП уменьшается. С увеличением показателя Херста наблюдается ухудшение показателей сети.
