Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ проблемной области, систем моделирования корпоративных сетей и постановка задач диссертационной работы 7
1.1. Анализ построения высокоскоростных компьютерных сетей с ATM коммутацией 7
1.2. Анализ управления потоком данных в сетях ATM коммутацией для решения задач их синтеза и маршрутизации 18
1.3. Проблемы создания средств проектирования телекоммуникационных сетей с технологией передачи ATM 29
1.4. Анализ технологии корпоративных сетей 35
1.5. Системы моделирования корпоративных сетей 42
1.5.1. NetMakerXA ...43
1.5.2. COMNET Predictor 45
1.5.3. SES/Strategizer 46
1.5.4. Сравнительный анализ систем моделирования 46
1.6. Постановка задач исследования 49
2. Анализ методики расчёта характеристик корпоративных вычислительных сетей и методологических подходов к их моделированию 51
2.1. Основные предпосылки для анализа корпоративных сетей 51
2.2. Моделирование информационных потоков в сетях-ATM 57
2.2.1. Характеристика потоков информации 60
2.2.2. Процесс вычисления числа поступающих сигналов на временном отрезке Nt 61
2.2.3. Постоянные промежутки поступления сигналов 62
2.3. Анализ буферной памяти узла коммутации корпоративной сети 68
2.3.1. Процесс буферизации в узле коммутации и схемы организации буферной памяти 68
2.3.2. Анализ однородного пула равнодоступных буферов 71
2.4. Расчет характеристик корпоративной сети 77
2.5. Выводы по второму разделу 87
3. Разработка и исследование характеристик алгоритмов маршрутизации 88
3.1. Сравнение синтезированного алгоритма маршрутизации MPNNIcPNNI 88
3.2. Формирование постоянных виртуальных каналов 94
3.2.1. Соотношения для средних интенсивностей потоков и их зависимости от маршрутизации 94
3.2.2. Задача выбора постоянных виртуальных каналов 96
3.2.3. Алгоритм решения задачи выбора постоянных виртуальных каналов. 99
3.3. Расчет вероятностно-временных характеристик 100
3.3.1. Основные понятия и предположения 100
3.3.2. Схема алгоритма расчета основных сетевых параметров и ВВХ сети 104
3.3.3. Детальное описание модели и расчетного алгоритма 105
3.4. Выводы по разделу 115
4. Практическая реализация программного обеспечения системы машинного моделирования и анализа ATM-сетей 116
4.1. Система моделирования и визуализации процесса обмена данными между компонентами глобальной сети и учета основных параметров 116
4.2. Основные принципы моделирования сетей с ATM коммутацией 120
4.3. Программное обеспечение Netmod для моделирования и анализа ATM-сетей 129
4.4. Интерфейс программного обеспечения Netmod 136
4.4.1. Использование программы 138
4.4.2. Разработка сетевой топологии 138
4.4.3. Определение характеристик сетевых устройств 139
4.4.4. Определение характеристик соединений... 140
4.4.5. Определение характеристик трафика 141
4.4.6. Анализ и расчет требований сети 141
4.5. Выводы по четвертой главе 142
Заключение 143
Список литературы 145
- Анализ построения высокоскоростных компьютерных сетей с ATM коммутацией
- Основные предпосылки для анализа корпоративных сетей
- Сравнение синтезированного алгоритма маршрутизации MPNNIcPNNI
- Система моделирования и визуализации процесса обмена данными между компонентами глобальной сети и учета основных параметров
Введение к работе
Современное мировое сообщество невозможно представить без высокоскоростных телекоммуникаций, которые важны далеко не только компьютерным сетям, но необходимы также для передачи другого типа информации, например, телефонии, видео. Совершенно очевидно, что прокладывать кабельные системы или использовать спутниковые каналы связи для каждого вида информации совершенно неэффективно. Гораздо выгоднее внедрять масштабируемую АТМ-технологию.
Тема диссертационной работы связана с решением задач по обеспечению необходимости поддержки трафика большого объема с различными требованиями качества обслуживания в компьютерных сетях, работающих на очень высоких скоростях передачи данных. В качестве платформ, на которых будут рассматриваться соответствующие аспекты дизайна, будем использовать сети ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим передачи).
В сетях ATM в настоящее время наблюдаются кардинальные перемены. В случае ATM присущая этой сети высокая скорость передачи данных послужила причиной использования ее не только для передачи звука и изображений, но также и в последнее время во все большей степени неравномерного трафика на базе стека TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управления передачей/Интернет-протокол). С технической точки зрения такие быстрые и беспрецедентные изменения представляют массу интересных задач в области организации протоколов, борьбы с перегрузкой, управления трафиком и определения его параметров.
С другой стороны, для владельца корпоративных информационных систем или для конечного потребителя интересы фокусируются на удовлетворении потребностей приложений.
В работе представлен обзор тенденций в эволюции объединенных IP-сетей и сетей ATM, рассматриваются некоторые из движущих'факторов, формирующих спрос на высокоскоростные сети с гарантиями качества обслуживания (Quality
-2-of Service, QoS), обсуждаются типы служб, предоставляемых объединенными IP-сетями и сетями ATM.
Развитие информационных технологий требует адекватного изменения информационной инфраструктуры, создания или модернизации сети. При этом, естественно, возникает проблема выбора технологии, которая обеспечила бы достаточную производительность и приемлемое качество при минимальных издержках. Весьма желательно также максимально задействовать имеющуюся сетевую инфраструктуру, получить возможность наращивать и расширять по мере необходимости свою сеть без коренной ее переделки. Не менее важным является вопрос об управлении сетью. Оно должно обеспечивать своевременное обнаружение дефектов, быстрое изменение конфигурации сети (если этого требуют условия), оптимальное использование сетевых ресурсов, надежную защиту циркулирующей в сети информации.
Создание высокоэффективной телекоммуникационной среды является важной проблемой, без решения которой невозможно построение информационного сообщества и внедрение новейших информационных технологий в сферы производства, бизнеса, науки, образования, медицины и т.д. Именно информация становится стратегическим ресурсом, а наибольший экономический и социальный успех сопутствует тем, кто активно использует и предлагает современные средства и услуги информационных и телекоммуникационных технологий.
В большинстве случаев территориально-распределенная сеть поставщика услуг существует для того, чтобы обеспечить возможность удобного и низкостоимостного взаимодействия отдельных пользователей или групп между собой. Поставщики услуг используют оборудование, программное обеспечение, человеческие ресурсы для того, чтобы максимально использовать свои сети с одновременным уменьшением стоимости расходов на эксплуатацию оборудования и на общее содержание сети.
Оптимальное использование сети зависит от услуг, которые она предоставляет: насколько хорошо каждая услуга разрешает проблемы
потребителя, насколько быстро услуга может быть доставлена потребителю и насколько надежно функционирует эта услуга. Стоимость сети (и расходы на ее содержание) зависит от инфраструктуры, развернутой для ее поддержания: общей стоимости требуемого оборудования, стоимости поддержки информационных систем, расходов на содержание обслуживающего персонала, ширины полосы пропускания, потребляемой услугами и т.д. Очевидно, что наиболее рентабельные поставщики услуг - это те, которые могут развернуть свои сети с приносящими доход услугами с наименьшими для себя затратами.
Целью диссертационной работы является разработка методики выбора рациональной структуры высокоскоростной компьютерной сети передачи данных с ATM коммутацией, повышения ее эффективности функционирования, посредством разработки алгоритмов проектирования и маршрутизации распределенных сетей.
В работе освещены аспекты создания и применения сетей ATM в России и за рубежом; рассмотрено оборудование применяющееся при построении сетей ATM, а также при их моделировании.
Технология ATM сначала рассматривалась исключительно как способ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использования в ЛВС просто не принималась во внимание. Большинство широкополосных приложений отличается взрывным характером трафика.
Сетевые территориально распределенные компьютерные системы занимают важное место в развитии региональной науки и техники, образования и культуры, здравоохранения, торговли и т.д. Это вызвано интенсивным ростом потребностей в распределенных вычислениях, информационном сервисе, системах электронного документооборота, дистанционного обучения, использовании электронных почтовых служб и сервисов и т.д.
Развитие технологий проектирования территориально
распределенных сетей и совокупность технологий построения сетей хранения (Storage Area Network - SAN и Network Attached Storage - NAS) положило
-4-основу новому направлению - проектированию региональных сетей передачи, обработки и хранения данных (Region Storage Area Network -RSAN).
предъявляют новые требования к увеличению дальности передачи больших массивов информации, скорости и функциональности. Говоря о RSAN как о следующем поколении сетей хранения, имеется в виду быстрые, интеллектуальные, масштабируемые и надежные, устойчивые к сбоям распределенные сети, применение которых позволило бы расширить возможности управления и пакет информационных услуг, обеспечить более высокое качество и класс обслуживания.
Применяемые в настоящее время, модели функционирования
распределенных сетей являются недостаточно адекватными для
д проектирования сетей класса RSAN. Анализ существующих подходов к
решению задачи оптимизации их параметров показывает, что ряд существенных черт, факторов и механизмов, определяющих эффективность функционирования сети, необоснованно упрощается. Таким образом, возникает потребность в создании более совершенных моделей описания процессов функционирования РСХД и методах выбора оптимальных
*Н решений, что должно позволить оценить или сформировать набор проектов по
ходу проектирования распределенной сети с тем, чтобы обеспечить возможность выбора приемлемого варианта системы.
Высокопроизводительные приложения типа ЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активном состоянии и практически не используют сеть в остальное время. При этом система находится в активном состоянии (обмен данными) достаточно малое время. Даже в тех случаях, когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционные технологии ЛВС все равно ее выделяют. Следовательно, пользователям
у, приходится платить за излишнюю полосу. Перевод распределенных сетей на
технологию ATM позволяет избавиться от таких ненужных расходов.
ATM - очень гибкая технология; она позволяет передавать по сети различные типы трафика - голос, видео и данные, - обеспечивая при этом достаточную пропускную способность для каждого из них и гарантируя своевременную доставку восприимчивой к задержкам информации. Технология ATM может использоваться как для построения локальных высокоскоростных сетей, так и магистралей, объединяющих традиционные локальные сети. Кроме того, организации по стандартизации ATM уже разработали много стандартов на совместимость ATM, дающих возможность производителям создавать коммутаторы, которые могут взаимодействовать с коммутаторами других производителей, а также с традиционным оборудованием локальной сети.
Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов основывается на обработке, анализе и сопоставлении экспериментальных и расчётных данных, применении методов системного анализа, математического моделирования и теории проектирования компьютерных систем, а также на сопоставлении результатов исследований с данными литературы.
В результате проведенных в рамках диссертационной работы исследований сформирована алгоритмическая и методологическая основа проектирования региональных распределенных сетей.
Предложенная методика может быть использована при разработке и реализации сетевых проектов целевых программ информатизации регионов РФ, что позволит ускорить процесс проектирования, снизить финансовые и временные затраты при выборе приемлемого решения, построить или модернизировать региональную сеть отвечающую предъявляемым требованиям к передаче, обработке и хранению данных.
Технология ATM находится в постоянном развитии: мир ATM состоит из изменяющихся стандартов и продуктов, которые не всегда соответствуют этим стандартам. И хотя быстрая разработка стандартов еще больше усложняет общую картину ATM, благодаря им ATM может быстрее стать пригодной для использования, а значит, и общедоступной технологией. Поэтому понимание
сегодняшнего состояния технологии ATM дает ключ к пониманию будущих направлений развития сетевых технологий. ATM - очень гибкая технология; она позволяет передавать по сети различные типы трафика - голос, видео и данные, - обеспечивая при этом достаточную пропускную способность для каждого из них и гарантируя своевременную доставку восприимчивой к задержкам информации.
Анализ построения высокоскоростных компьютерных сетей с ATM коммутацией
Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим передачи), также иногда называемая ретрансляцией ячеек (cell relay), концептуально схожа с ретрансляцией кадров. Обе технологии (ретрансляции кадров и ATM) опираются на возможности современных средств связи в плане надежности и точности, обеспечивая более быструю коммутацию пакетов, чем стандарт Х.25. Функционально сеть ATM проще, чем сеть ретрансляции кадров, и способна поддерживать на несколько порядков выше скорости передачи данных.
В настоящее время описанию технологии передачи данных на основе коммутации ячеек посвящена достаточно обширная зарубежная литература и переводные издания. Технология ATM довольно подробно описывается в [1] и [2]. Методы виртуальных каналов и виртуальных путей исследуются в [3], [4] и [5]. В [6] предоставляется логическое обоснование для категорий служб ATM, а также обсуждается управление трафиком для каждой из них. Технология ATM коммутации представлена на следующих веб-сайтах: ATM Hot Links. Коллекция официальных документов и ссылок, которую содержит университет штата Миннесота. ATM Forum. Технические спецификации, официальные документы и доступные в режиме подключения (on-line) копии публикаций АТМ-форума. Cell Relay Retreat. Архивы списка рассылки ретрансляции ячеек, ссылки на многочисленные документы, имеющие отношение к ATM, а также ссылки на множество веб - сайтов, связанных с ATM.
Помимо технической близости у технологий ATM и ретрансляции кадров схожие истории развития. Разработка схемы ретрансляции кадров проводилась как часть работ над цифровыми сетями интегрированного обслуживания (ISDN), но сегодня она находит широкое применение в частных сетях и в других, не связанных с ISDN, приложениях, в частности в мостах и маршрутизаторах. Технология ATM развивалась в ходе работ над широкополосной сетью ISDN, но используется в не связанном с ISDN окружении, где требуются высокие скорости передачи данных.
В разделе содержится обзор технологии ATM, включая архитектуру протоколов, логические соединения и структуру ячеек. Затем рассматривается важное понятие уровня адаптации ATM (ATM Adaptation Level — AAL).
Следует отметить, что спецификация ATM была разработана сектором телекоммуникаций международного союза телекоммуникаций (ITU) и некоммерческим международным промышленным консорциумом (АТМ-форумом). Сектор ITU в первую очередь заботился о разработке стандартов ATM как части работ по стандартизации широкополосной сети ISDN, тогда как ATM-форум был заинтересован в широком спектре ATM - приложений.
Технология ATM в некоторых аспектах схожа с коммутацией пакетов, со стандартом Х.25 и с ретрансляцией кадров. Как и при коммутации пакетов и ретрансляции кадров, в ATM поддерживается мультиплексирование нескольких логических соединений в одном физическом интерфейсе. В случае ATM поток информации в каждом логическом соединении организован в пакеты фиксированного размера, называемые ячейками (cells).
ATM - представляет собой упрощенный протокол с минимальными возможностями контроля ошибок и управления потоком. Это позволяет снизить накладные расходы на обработку ячеек ATM и уменьшить количество дополнительных служебных битов в каждой ячейке, в результате чего сеть ATM может работать на более высоких скоростях передачи данных. Более того, использование ячеек фиксированного размера упрощает обработку, требующуюся на каждом узле ATM, что также способствует большим скоростям.
Стандарты для ATM, выпущенные сектором ITU, основаны на архитектуре протоколов, показанной на рис. 1.1. Физический уровень включает спецификацию передающей среды и схему кодирования сигнала. Скорости передачи данных, указанные в стандарте, включают 155,52 Мбит/с и 622,08 Мбит/с. Также доступны и другие скорости, как более высокие, так и более низкие.
Два уровня архитектуры протоколов относятся к функциям ATM. Уровень ATM, общий для всех служб, обеспечивает перенос пакетов, а уровень AAL зависит от служб. Уровень ATM обеспечивает передачу данных в виде ячеек фиксированного размера, а также использование логических соединений. Наличие уровня ATM создает потребность в уровне адаптации, поддерживающем протоколы передачи информации, не относящиеся к ATM. Уровень AAL преобразует информацию высокого уровня в ячейки ATM, чтобы ее можно было переносить по сети ATM, а затем собрать эту информацию из ячеек ATM для доставки более высоким уровням.
Основные предпосылки для анализа корпоративных сетей
При объединении сетей крупного предприятия, имеющего подразделения в различных городах и странах, в единую сеть, многие количественные характеристики объединенной сети часто превосходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество. При этом число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, число серверов - несколько сотен, число записей в базе данных - несколько миллионов, а расстояния между сетями могут оказаться такими, что использование глобальных связей становится необходимостью.
Кроме того, непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является гетерогенность - нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных элементов и однородных структур. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров и операционных систем, коммуникационные протоколы, несколько СУБД и множество приложений. Превышение количественными изменениями некоторой критической массы и породило новое качество - корпоративную сеть.
В структуре корпоративной сети (рис. 2.1) можно выделить следующие компоненты: сеть передачи данных (магистральная подсеть) и абонентскую подсеть. Основными компонентами базовой сети передачи данных являются узлы коммутации (УК) и каналы передачи данных, организованные между этими узлами. Функции УК, как правило, выполняет маршрутизатор.
Абонентская подсеть представляет собой совокупность устройств доступа (УД) и абонентов (А), связанных каналами передачи данных (витая пара, коаксиальный кабель и т.д.). УД обеспечивает связь абонента с УК. В большинстве случаев УД - это концентратор.
В распределенной магистральной подсети используют различные методы коммутации: коммутацию каналов, сообщений, пакетов и перспективную ATM коммутацию.
В корпоративных сетях достаточно часто применяется метод коммутации пакетов, который в общих чертах совпадает с коммутацией сообщений, за исключением того, что сообщение разбивается на части, называемыми пакетами. Пакеты нумеруются, снабжаются адресом и независимо передаются по сети. Таким образом, пакеты одного и того же сообщения могут одновременно передаваться по сети, существенно снижая тем самым общее время доставки сообщения и эффективно используя пропускную способность каналов связи. Другое важное преимущество метода коммутации пакетов по сравнению с коммутацией сообщений состоит в сокращении необходимых для промежуточного хранения объемов буферов в УК (так как пакеты имеют ограниченную максимальную длину). В сети пакетной коммутации обычно реализуется один из двух методов доставки пакетов: метод датаграмм или метод виртуальных соединений. В первом случае пакеты одного и того же сообщения независимо (по разным путям) передаются от источника к адресату, что позволяет эффективно использовать коммутационные ресурсы сети и сокращает время доставки сообщения. Однако в силу независимой передачи по сети пакетов они могут поступать в адресат не в той последовательности, в какой были отправлены. Это усложняет процедуру сборки сообщения, осуществляемую по номерам пакетов, составляющих сообщение.
Применение метода виртуального соединения гарантирует поступление всех пакетов сообщения без нарушения порядка. В этом смысле виртуальное соединение обладает одним из основных свойств реального физического канала - сохранения последовательности передаваемой информации. При этом, очевидно, что один и тот же физический канал связи доступен для одновременного использования во многих виртуальных соединениях. Однако наиболее скоростным методом передачи данных является ATM коммутация.
Стохастический характер поступления данных и недетерминированная обработка их в каналах связи и узлах коммутации предопределяют использование моделей теории массового обслуживания (МО) для анализа и проектирования корпоративных сетей. Модели теории сетей МО позволяют находить межконцевую задержку пакетов, определить параметры управления потоками и т.д. Сетевые модели отдельных компонент корпоративной сети (узлов коммутации, устройств доступа) адекватно отражают многоэтапный процесс обработки пакетов в этих устройствах, позволяя не только рассчитывать характеристики, но и осуществлять выбор различных параметров, например объемов буферной памяти УК.
Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия, что соответствует дословному переводу термина «enterprise-wide networks», используемого в англоязычной литературе для обозначения этого типа сетей. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь. Корпоративную сеть можно представить в виде «островков локальных сетей», плавающих в телекоммуникационной среде.
Непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является высокая степень гетерогенности — нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных программных и аппаратных средств. В корпоративной сети будут использоваться различные типы компьютеров — от мэйнфреймов до персональных, несколько типов операционных систем и множество различных приложений. Неоднородные части корпоративной сети должны работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности прозрачный доступ ко всем необходимым ресурсам.
Сравнение синтезированного алгоритма маршрутизации MPNNIcPNNI
Разработанный алгоритм маршрутизации MPNNI отличается от стандартного PNNI алгоритма тем, что при выборе соединения производится не определение кратчайшего пути, а анализ нескольких соединений и выбор соединения с минимально возможным качеством обслуживания и максимальной пропускной способностью.
При этом анализируются соединения, имеющие длину 1 = п + ш, где п -длина кратчайшего доступного соединения, am- параметр, настраиваемый для данной сети администратором.
Выбор соединения производится следующим образом: 1. определяется значение качества обслуживания для соединения. При этом учитывается требование к качеству обслуживания для данного соединения и минимальное значение качества обслуживания для анализируемых соединений. 2. выбирается соединение с определенным значением качества обслуживания и максимальной пропускной способностью. Если таких соединений несколько, то выбирается соединение, стоящее первым в таблицах маршрутизации. I. Алгоритм PNNI 1. определение списка доступных соединений по таблицам маршрутизации; 2. выбор кратчайшего пути ; 3. проверка соответствия выбранного соединения требованиям (качество обслуживания, доступная пропускная способность); 4. если условие 3 не выполняется, то получение следующего кратчайшего пути и возврат к пункту 2, иначе - выход. 1. определение списка доступных соединений по таблицам маршрутизации 2. выбор соединений, соответствующих требованиям (качество обслуживания, доступная пропускная способность) 3. определение путей, имеющих длину 1 = n + m 4. выбор среди соединений, полученных на этапе 3 тех, которые имеют минимальное значение качества обслуживания 5. среди выбранных соединений определяем то, у которого максимальная пропускная способность Преимуществом алгоритма MPNNI по сравнению с алгоритмом PNNI является то, что при маршрутизации ресурсы сети с лучшим качеством обслуживания сохраняются доступными для тех соединений, которым они требуются, так как при маршрутизации выбираются каналы с минимально возможным значением данного параметра. При этом производится попытка соблюдения баланса нагрузки на сеть, так как соединения с большей пропускной способностью используются интенсивнее. Поскольку данных, полученных в результате анализа сети Технической высшей школы г. Вормса (FH Worms) было недостаточно, то в рамках диссертационной работы было решено создать программный симулятор сети, моделирующий работу алгоритмов маршрутизации PNNI и MPNNI. На основе данных о реальной сети, программа моделирует ее работу, при X.. этом последовательно создаются случайные соединения, для которых производится расчет схемы маршрутизации и регистрируется информация о том, какое количество попыток соединений оказалось невозможным при каждом из алгоритмов маршрутизации на данном шаге. Расчет производится для алгоритмов PNNI и MPNNI со значением параметра m от 1 до 7. Результатом работы программы является таблица с перечнем параметров соединений и результатами расчетов для каждого из алгоритмов. Таблица сохраняется в виде CSV-файла. Данный формат может быть легко импортирован другими программами для использования в таблицах отчетов и с целью построения графика.
Система моделирования и визуализации процесса обмена данными между компонентами глобальной сети и учета основных параметров
В настоящем разделе рассматриваются "ключевые" вопросы, которые должны быть решены в процессе моделирования АТМ-сетей. Для правильного проектирования и управления ATM-сетью необходима адекватная характеризация разнородного трафика. Можно выделить следующие классы служб: службы с постоянной битовой скоростью (CBR), характеризующиеся непрерывной передачей с постоянной скоростью; службы с переменной битовой скоростью типа VBR/Start-Stop, характеризуемые чередованием периодов активности (в течение которых происходит передача ATM-ячеек с некоторой известной скоростью) и периодов молчания (когда передача не ведется, хотя виртуальный канал сохраняется); службы типа VBR/Continuous, характеризующиеся изменениями битовой скорости в течение периода активности (ПА). В работе рассматриваются "однородные" источники информации (ИИ), т.е. ИИ, каждый из которых запрашивает некоторую конкретную службу вида CBR или VBR/Start-Stop (службы типа VBR/Continuous не рассматриваются). Описание трафика traffic description") - это минимальное множество параметров, необходимых и достаточных для характеризации трафика, поступающего от такого ИИ, в интересах процедур управления ресурсами. Описание трафика играет ключевую роль в обеспечении служб, управлении доступом, контроле пользовательских параметров ( policing"), поскольку параметры описания трафика должны согласовываться между абонентом и сетью и в дальнейшем должны соблюдаться абонентом. В настоящее время в качестве описания трафика чаще всего предлагается следующий набор параметров (достаточный для характеризации служб типа CBR и VBR/Start-Stop): пиковая скорость - величина, обратная к минимальному времени между передачей двух соседних ATM-ячеек из некоторого источника информации; средняя скорость - среднее число ATM-ячеек, передаваемых ИИ в течение соединения за некоторое достаточно длительное время; максимальная длина периода активности - максимальное число последовательных ATM-ячеек, которые ИИ может передать в течение ПА; средняя длина ПА - среднее число последовательных АТМ-ячеек, которые ИИ может передать в течение ПА. Параметрами, характеризующими поток вызовов, являются: средняя длительность вызова; входящая нагрузка в часы наибольшей нагрузки, измеряемая в эрлангах; число вызовов в часы наибольшей нагрузки. Отметим также группу параметров, задающих качество обслуживания (QoS), которое необходимо обеспечить соответствующему ИИ (конкретной службе) при передаче через АТМ-сеть: величина задержки передачи АТМ-ячейки; вероятность потери АТМ-ячейки; Эти параметры должны являться выходными характеристиками модели АТМ-сети. Под виртуальным каналом (ВК) обычно понимается логическая цепочка каналов, по которым будут передаваться ATM-ячейки данного вызова. Вызов -это запрос на установление соединения между двумя оконечными пользователями и само соединение, в течение которого чередуются периоды активности и периоды молчания (когда передача не ведется, хотя виртуальный канал сохраняется).
Виртуальный путь (ВП) определяется как набор пучков мультиплексированных ВК, соединяющий оконечные пункты виртуального пути, причем оконечные пункты способны идентифицировать любое соединение, как исходящее от элементов сети (терминалов), так и адресованное этим терминалам; терминалы входят в состав периферийных сетей. ВП обеспечивает прямую логическую связь между оконечными пунктами (ОП). В ранних ATM-сетях было принято предложение о выделении каждому ВП пропускной способности (ПС), равной требуемой пиковой скорости.
Хотя эта стратегия проста для реализации и понимания, при ней, тем не менее, также возникают проблемы, касающиеся качества передачи сообщения QoS. В то же время слабое использование ресурсов при таком подходе заставляет рассматривать другие методы, лучше использующие ресурсы и дающие вероятностную гарантию QoS.
Наличие периодов активности и периодов молчания означает, что трафик в ATM-сети (как трафик от ИИ, так и мультиплексированный трафик в линиях сети) характеризуется скачкообразно изменяющейся скоростью; используется термин "пульсация" или "прерывистость" трафика ("burstiness"). В связи с этим моделирование информационных потоков с помощью обычных пуассоновских потоков оказывается неадекватным.
В ряде работ ([4] и др.) процесс поступления ATM-ячеек после мультиплексирования описывался общим стохастическим процессом. При этом до некоторой степени учитывалась корреляция интервалов между поступлениями ATM- ячеек после мультиплексирования и достигалось относительно хорошее приближение при оценке характеристик мультиплексирования речевых сигналов. Для описания входного потока при этом использовался третий центральный момент. Однако по заданным пользователем параметрам описания трафика могут быть аккуратно оценены моменты не выше второго. Поэтому в [3] предложено аппроксимировать мультиплексированный поток общим рекуррентным потоком, задаваемым двумя моментами. Эта модель в определенной степени отражает реальное поведение потоков информации в ATM-сетях, хотя и не полностью отражает существующую корреляцию.
