Исследование протоколов случайного множественного доступа спутниковых сетей связи Юревич, Нелли Михайловна

Введение к работе

45П55ьнсіь_проблема. Для быстрой и надежной связи при передаче данных была созданы Локальные Информационные Вычислительные Свтп, развитие которых продотапллот о каотолдоо время одно пэ основных направлений науки п техншш. В целях обеспечения возможности передачи сообщений на весьма значительные расстояния были спроектированы п созданы спутниковые сети связи. В настоящее время и в России широко внедряются сети связи. Поэтому необходимо знать пли иметь вознохность вичислить основные характеристики различных сетей для выбора наиболее эффективного с точки зрения конкретных пользователей сетью связи протокола доступа. /

Очень важно при исследовании сети с заданным протоколом построить наиболее простую и адекватную математическую модель, рассчитать ее характеристики, оценивающие качество функционирования сети связи. В связи с тем, что за рубежом до 50S, а в России до ВОЯ Локальных Вычислительных Сетей используют протоколы случайного множественного доступа, их исследование в настоящее время наиболее актуально. А для спутниковых сетей передачи данных применение других протоколов коллективного доступа вызывает существенные затруднения, поэтому представляется целесообразным исследование спутниковых сетей связи с протоколами случайного иногествешюго доступа, и прежде всего, различных вариантов протокола АЛОХА. Іелательно, чтобы используемый для исследования метод являлся достаточно универсальным и применимы!! для сирокого круга моделей систем связи с протоколами случайного мнозественного доступа.

Использование результатов даішой работы позволяет сократить время моделирования систем космической связи, определить основные характеристики спутниковых сетей связи со случайным методом доступа на ранней стадии проектирования, произвести сравнение предлагаемых протоколов сетей космической связи и выбрать наилучшую схему. Диссертационная работа Оревич ИМ. посвящена исследования конкретного протокола доступа АЛОХА, развитию асимптотического метода анализа марковвзируеыых систем для предельных соотноЕений, отличающихся от условия больпой загрузки, что позволяет применять этот метод для анализа п других протоколов

доступа сетей связи. "

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ СФТИ в 1990-1995 г.г.:

1. госбвдкетной научно-исследовательской работы "Стохастическое моделирование систем обработки информации" (Шифр "Модель") -.1990-1995 Г.г.

2. заданием по межвузовской научно-технической программе на тему "Разработка математических моделей и методов исследования сетей связи, включающих космический сегмент" (Сйфр "Регион-8") -1ЭЭЗ-1ЭЭ4 Г.г.

3. заданием на тему "Поиск путей создашая высокоэффективных сетей космической связи (ЯСС) на принципах интегрального обслуживания абонентов" (Шифр "Тайгета - ШЗО") для Войсковой части S 737S0.

5s?b_SQEEIffiyU3_E$92H заклвчавтся в

1) построении математических" моделей различных _ видов протокола
случайного множественного доступа МОХА;

2) исследовании построенных математических моделей;

3} определении основных вероятностно-врємеїшмх характеристик сети, оценивавших качество их функционирования.

Кетодика исследования. В работе используется метода теории вероятностей, теории случайных процессов и теории массового обслуживания. При исследовании протокола без повторной передачи искаженных сообщений используется катоды факторизация, позволяющие представить распределение вероятностей состояний математической модели в виде произведения. Д*а исследования всех остальных протоколов применены варианты асимптотического метода как при условиях больгой загрузка, так в ори других предельных условиях. Кроме того, для исследования была применены методы производящих функций, а также методика psssisa дифференциальных и конечно-разностных уравнений.

Научная новизна.

1) Используя специфику задачи, удалось решть некяассическух
систему уравнений для распределения вероятностей состояний- модели
при исследовании протокола без повторной передача искаввшші
сообщений.

2) Разработаны варианта асимптотического метода исследования прг
условиях, отличаидахся от условий большой загрузка, в результате

эего удалось получить Еероятиостно-вреікзпзіе іарактерастіжн

гтзтаческого протокола.

3) Обнарухезю а изучено язлезше бистабилыгоста в сетях передача

ц.тптх.

&) Предлсяеи и исследован дннзгаческяй протекая, позвашпхфй!

оцеиать потезщзалыше еозцсжзюстя адаптішлиї протоколов,

5) Для всех ендов протокола АЛОХА ззайдезш акалатпчеекпа внрагезая

распределения вероятностей состогашй и веролтностко-вреігешщг

гарактерастизял сета,

Теоретэтесмя_цега[ость_рабдтц. Цля решения некласевчеезгих систеи уратгезшй разработвші _ ' йсшязтотическае метода с пределышмя усдовшша, отлпчанцмязся от реловая большой загрузка. Кроме того, описано п исследовано звяетае блстабильности. Рассмотре'і{ дшшзлячеезеяй протокол, зозволяюсщгл, оцеїшть возиогзюсти здаптнвяых протозеолсв. Получены эззалятичеезезе выраиенпя для вероятззостзго-вреквзпшх харэзстерпстш: мга с различными видана протокола МОХА.

QES^ISES^S-HglPiOQIfe-n-SlffiffiEyiE-ESsZ^bTSTOS-BS^OTU. Разработанный изтод является достаточно унпверсальзгзш п прилеззлхгш №1 спрокого круга моделей систем связи с протоколам случайного іножествезшого доступа. йспользовазгае результатов работ позволяет зозератпть вреия иоделаровазшш систеи косшгческой саяза, определить эсновзше характеристики спу-ишкових сетей со случайный изтодои доступа на разтей стадия проектироваїия, произвести сравнение гредлагаеинх протоколов систеи коалгзескоа связи и выбрать іаплучиуп cietiy. Результаты работы бшш вледрезш в Войсковое часта 3 73790 для исследования сугзествуїазіх и проектпруеиіи сетей юсыяческой связя з соответствпа с виполнзнаец 22!Р "Тайгего-ШЮ": "Позск путей создания высокезффакгавзшх сетей косшчеезеой евлзя".

Публикации. То теыатике дпесертащп било опубликовано 7 печатных работ.

Апробацпя_работа.
)словзше полоеезйя дассертаппа п отдельные ее результаты
закладывались п обсуждались зіа: '~

I) Всесоззной зюучзю-техзгяческоа коззферезшдя "Ргспределнзшыз гпфспропрссорзше упразляхгззе сцетеш и лохалыше вычислятелыйш :етз" (Томск, 1991);

2. Всесоюзной научно-технической конференции "Ыикросистеца-92" (Томск, 1992);

3. Белорусских зимних шсолах-сеишшрах по теории массового обслугиваная (Уинск, 1993, 1994);

4. Региональной научно-технической коїіфереіщш "Радиотехнические и ЕНфорианионные систецы и устройства" (Тоиск, 1994);

5. Научной сессии-Ученого Совета СФТЙ (Тсиск, 1994).

Кроїш того, результаты, включенные в диссєртациошіуї) работу, докладывались и обсуждались на лабораторних научных cessniapax в Сибирской азико-техническоц . институте при Тоцскоы госуниверситете.

Ст^укт2ра_и_объец_работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и прялозекия, в которой представлен акт внедрения, подтверждакциЗ практическое использование результатов исследований. Работа изложена на 160 страницах, віслнчает 16 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 124 наименований, акт внедрения.