Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологические основы построения и анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 15
1.1. Эволюция принципов построения центров сетей коммутации каналов 15
1.2. Принципы построения центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 32
1.3. Постановка задачи анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 51
1.4. Структуризация проблемы исследования и концептуальная модель центров обработки информации и управления 61
Выводы по главе 1 72
Глава 2. Формальная модель процесса обслуживания пользователей центрами обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 75
2.1. Анализ методов спецификации и описания процессов функционирования систем реального времени 75
2.2. Формальная модель процесса взаимодействия центров обработки информации и управления с внешним окружением 83
2.3. Формальная модель процесса выполнения транзакций центров обработки информации и управления 100
Выводы по главе 2 109
Глава 3. Информационная платформа анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 113
3.1. Структура операционных и информационных ресурсов анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 113
3.2. Структурирование исходных данных для анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 119
3.2.1. Состав и структура исходных данных о процессе обслуживания пользователей 119
3.2.2. Состав и структура исходных данных об управляющей системе . 125
3.2.3. Состав и структура исходных данных об исполнительной системе 136
3.3. Структурирование оцениваемых вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 137
3.3.1. Классификация вероятностно-временных характеристик качества работы центров обработки информации и управления 137
3.3.2. Состав и структура вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления и его подсистем 148
Выводы по главе 3 156
Глава 4. Иерархия моделей для анализа вероятностио-времешплх характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных теле коммуникационных сетей 159
4.1. Цели построения и исходные предположения 159
4.2. Модели оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания пользователей 162
4.3. Модели оценки вероятностно-временных характеристик качества функционирования центра обработки информации и управления 169
4.3.1. Модели оценки вероятностно-временных характеристик процесса функционирования центра 169
4.3.2. Модели оценки вероятностно-временных характеристик функциональных задач процесса функционирования 171
4.3.3. Модели оценки вероятностно-временных характеристик процесса функционирования системы обработки 180
4.3.4. Модели оценки вероятностно-временных характеристик процесса функционирования системы передачи данных управления 190
4.3.5. Модели оценки вероятностно-временных характеристик процесса функционирования исполнительной системы 199
Выводы по главе 4 209
Глава 5. Метод и алгоритмы анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 212
5.1. Ограничения, этапы, процедуры и программное обеспечение метода анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 212
5.2. Алгоритмы расчета вероятностей эрланговского старения информации 215
5.3. Алгоритм расчета вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 219
5.4. Алгоритм выбора параметров управляющей системы центра обработки информации и управления 225
5.5. Имитационный алгоритм оценки вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления 233
5.5.1. Агрегат как математическая модель центров обработки информации и управления 233
5.5.2. Вектор состояния центров обработки информации и управления 239
5.5.3. Эволюционные события агрегативной системы 246
5.5.4. Алгоритмы обработки эволюционных событий агрегативной системы 250
Выводы по главе 5 276
Глава 6. Анализ вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей 278
6.1. Анализ зависимости вероятностно-временных характеристик исполнительной и управляющей систем 278
6.2. Анализ вероятностно-временных характеристик модуля центра обработки информации и управления 288
6.3. Анализ вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления с повторными попытками занятия ресурсов исполнительной системы 298
6.4. Анализ вероятностно-временных характеристик распределенной транзакции 308
6.5. Анализ вероятностно-временных характеристик при помощи имитационного алгоритма 319
Выводы по главе 6 325
Заключение 328
Список использованных источников 332
- Эволюция принципов построения центров сетей коммутации каналов
- Анализ методов спецификации и описания процессов функционирования систем реального времени
- Структура операционных и информационных ресурсов анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления
- Модели оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания пользователей
Введение к работе
Переход к информационному обществу не возможен без создания интеллектуальных телекоммуникационных сетей (ИТС), интегрирующих сети связи следующего поколения и компьютерные системы в единую инфокоммуникаци-онную среду и превращающих процессы обработки, хранения и распространения информации в фазы единого процесса информационного обслуживания пользователей.
Расширение круга услуг, предоставляемых пользователям ИТС, приводит к изменению концепции сетевого управления. Сетевые службы должны теперь не просто обеспечить доступ пользователей в сеть, а организовать при помощи сетевых ресурсов доступ к информационным услугам и контенту, что требует сбалансированной работы всех элементов сети. Соответствующие процессы реализуют сетевые мультисервисные центры нового типа - центры обработки информации и управления (ЦОУ), которые представляют собой систему взаимосвязанных во времени и пространстве протокольных, вычислительных, алгоритмических и коммутационных средств и являются необходимым элементом ИТС независимо от сетевой архитектуры и принципа интеллектуализации сети. Основные функции ЦОУ сводятся к управлению:
взаимодействием с пользователями;
обработкой вызовов;
информационными и сетевыми ресурсами;
услугами и пользовательскими приложениями;
установлением и разрывом соединений;
шириной полосы пропускания.
В иерархии систем сетевого управления выше них располагаются системы административного управления работой сети, ниже - системы управления переносом информации.
Сетевые центры работают в реальном масштабе времени, поэтому на различных этапах их жизненного цикла возникает проблема анализа вероятностно-
7 временных характеристик (ВВХ). Процедуры анализа должны включать формирование альтернативных вариантов построения центров, оценивание ВВХ каждого варианта и их сравнение по критериям качества функционирования. Развитие инфокоммуникационных технологий породило противоречие между задачами анализа ВВХ ЦОУ и известными методами их решения, разработанными применительно к сетевым центрам сетей предыдущего поколения. Известные методы либо не обеспечивают требуемой точности, либо вообще не позволяют проводить анализ ВВХ по следующим причинам:
увеличилась сложность ЦОУ как объекта исследования, что связано с использованием распределенных архитектур управления, необходимостью реализации большого числа протоколов сигнализации и передачи информации, изменением характера поступающей нагрузки, более сложной и разнообразной логикой процедур предоставления информационных услуг, ужесточением требований к информационной безопасности и надежности, расширением состава и усложнением функций ресурсов исполнительной системы;
изменились критерии качества функционирования ЦОУ, которое должно теперь оцениваться по конечному результату предоставления пользователям информационных услуг, а не качеством работы отдельных подсистем центра;
расширился состав и изменился характер услуг, предоставляемых ИТС, что заставляет ЦОУ дополнительно решать широкий набор задач по управлению базами данных, экспертными системами, специальными интеллектуальными устройствами и ресурсами, обеспечивающими распознание речи, синтез речи по тексту, передачу голосовых сообщений и т.п.;
повысилась степень открытости ЦОУ, которые должны не только взаимодействовать с внешним окружением в соответствии со стандартными протоколами сигнализации и передачи информации, но и допускать изменение состава предоставляемых услуг в процессе эксплуатации и др.
Указанные обстоятельства делают актуальной проблему разработки принципов построения, определяющих свойства ЦОУ ИТС как целостной системы реального времени, и основанных на этих принципах моделей, методов и
8 инструментальных средств анализа ВВХ, что даст возможность проводить исследование широкого круга сетевых центров, оценивать характеристики качества обслуживания пользователей и использования сетевых ресурсов при предоставлении всего спектра инфокоммуникационных услуг, учитывать влияние на ВВХ всех существенных параметров ИТС и, таким образом, повысить точность выбора варианта функционально-структурного построения ЦОУ.
Создание ИТС стало возможным благодаря теоретическим исследованиям, проводимым в областях изучения конечных автоматов, баз данных, систем реального времени, методов моделирования систем. К настоящему времени имеется большое и быстро возрастающее количество литературы в каждой из вышеупомянутых областей в приложении к таким проблемам построения ИТС, как выбор сетевой архитектуры, внедрение услуг, оценка эффективности использования коммутационных ресурсов и ВВХ сетей и их отдельных компонент. Достаточно сослаться на работы отечественных авторов: A.M. Александрова, Б.С. Гольдштейна, Я.С. Дымарского, В.А. Ершова, Г.П. Захарова, В.О. Игнатьева, О.И. Кутузова, А.Е. Кучерявого, В.Г. Лазарева, А.А. Ланнэ, В.В. Липаева, В.В. Лохмотко, ЮЛ. Лукомского, И.А. Мизина, Н.Я. Паршенкова, Н.Б. Покровского, Б.Я. Советова, С.Н. Степанова, Г.Л. Фаня, Б.Ф. Фомина, А.Д. Харкевича, Я.А. Хетагурова, Н.С. Чагаева, О.С. Чугреева, B.C. Шибанова, С.А. Яковлева, Г.Г. Яновского, А.И, Яшина и др. Работы этих и ряда других ученых составляют теоретическую базу для анализа ИТС и их элементов. Однако широкий круг вопросов, связанных с разработкой новых и возможностью использования известных моделей и методов анализа применительно к ЦОУ ИТС, остаются открытыми.
Выделенная проблематика определила актуальность диссертации.
Целью диссертационной работы являются разработка принципов построения и анализ вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей как целостных систем реального времени.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе
9 решены следующие задачи:
Разработаны методологические основы построения центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей.
Построен комплекс математических моделей для анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей.
Предложен метод анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей.
Разработана инструментальная база анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей.
Обоснована практическая значимость и эффективность предлагаемых решений для анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления интеллектуальных телекоммуникационных сетей.
Объектом исследования являются ЦОУ ИТС, ответственные за управление сетевыми и информационными ресурсами, обработку сигнальной информации и предоставление пользователям широкого спектра инфокоммуникаци-онных услуг. При этом допускается большое разнообразие структур, режимов функционирования и прикладных областей использования ЦОУ.
Предметом исследования являются процессы функционирования ЦОУ при предоставлении пользователям инфокоммуникационных услуг.
Методы исследования. Системный анализ, исследование операций, теория вероятностей, математическая статистика, теория массового обслуживания, теория телетрафика, теория графов, имитационное моделирование.
Результаты, выносимые на защиту:
Эволюция принципов построения центров сетей коммутации каналов
Центры коммутации являются неотъемлемым элементом любой сети связи и предназначены, в первую очередь, для концентрации нагрузки, поступающей от пользователей. Необходимость такой концентрации является следствием невозможности организации прямых соединений для всех пользователей, желающих связаться друг с другом. Сконцентрированная нагрузка передается между центрами по соединительным линиям, которых значительно меньше, чем пользователей. При такой организации сети существует вероятность отказов или задержки обслуживания из-за отсутствия свободных соединительных путей, однако оказывается приемлемой стоимость услуг связи. Изобретенные в XIX веке задолго до появления электронных технологий центры коммутации прошли долгий путь эволюции от первых ручных коммутаторов до автоматических интеллектуальных сетевых центров информационного обслуживания пользователей. Сегодня они обеспечивают не только соединение физических или виртуальных линий для передачи информации, но и выполняют по требованиям пользователей широкий спектр других информационных услуг.
Сетевые центры должны работать в условиях реального времени, масштаб которого определяется пользователями. С теоретической точки зрения современный центр представляет собой множество аппаратных, программных и информационных ресурсов и множество заявок, соревнующихся за доступ к этим ресурсам. Поскольку ресурсы ограничены, а число заявок может быть большим, то, с одной стороны, возникают блокировки и очереди и, следовательно, потери или задержки заявок, в том числе важных и срочных, а с другой - простои неиспользуемых и возможно весьма дорогих ресурсов. Таким образом, ожидаемый пользователями результат процесса функционирования сетевых центров должен описываться вероятностно-временными характеристиками (ВВХ) качества информационного обслуживания, главными из которых являются доступность услуг и задержка их предоставления.
Задача анализа ВВХ возникает на различных этапах жизненного цикла сетевых центров. Подходы к ее решению должны выбираться исходя из системных особенностей конкретных изделий. Требования к методам анализа в первую очередь определяются принципами построения и функционирования центров. Эти принципы существенно изменялись по мере развития технологии средств связи [1, 2]. Первые поколения автоматических центров использовали технологию коммутации каналов и строились на электромеханических приборах. Сначала были изобретены декадно-шаговые узлы, каждый коммутационный блок которых - искатель - был оборудован своим собственным управляющим устройством (УУ). Управляющая (адресная) информация поступала в искатель непосредственно с дисковых номеронабирателей абонентов. К главным достоинствам такой, полностью распределенной, архитектуры управления относятся достижение минимально возможного времени установления соединения, поскольку оно устанавливается одновременно с передачей адресной информации, и высокая надежность управляющей системы (УпрС). Основной недостаток — низкое использование УУ, которые жестко связаны с определенным входом ступени искания, а "используются" лишь во время приема номера выходной линии и при управлении щетками искателя [3]. Потери заявок на установление соединения в декадно-шаговых узлах и станциях возникают только при занятости всех работоспособных исходящих линий в требуемом направлении связи. Поэтому главной задачей моделирования таких центров является расчет многозвенных и неполнодоступных коммутационных схем [4, 5].
К следующему типу автоматических центров коммутации относятся станции машинной системы, которые также построены на основе искателей, однако отличаются наличием общих УУ, получивших название «регистр». Регистры предназначены для приема номера вызываемого абонента, хранения, переработки и передачи этого номера в УУ искателей. Введение группового регистрового оборудования позволило повысить использование той части УУ, которая ответственна за прием адресной информации, упростить УУ искателей путем уменьшения количества выполняемых ими функций, применять не только декадный, но и произвольный принцип построения коммутационного поля искателей. При проектировании машинных центров наряду с расчетом коммутационных схем возникла задача расчета пропускной способности групповых УУ, поскольку недостаточное количество регистров приводило к задержкам или отказам в обслуживании уже на начальных этапах процесса установления соединения, а их избыточное количество — к недопустимо низкому использованию управляющего оборудования [6].
Стремление к дальнейшему повышению уровня использования УУ привело к концентрации функций УУ искателей в коллективных приборах, которые получили название «маркер». Появление маркеров принципиально изменило архитектуру центров коммутации и позволило освободить искатель от всех функций управления, превратив его в пассивный коммутационный блок, названный «соединитель». Регистрово-маркерные или координатные центры характеризуются отсутствием индивидуальных и наличием коллективных УУ двух видов (регистров и маркеров) и относятся к последнему поколению электромеханических систем коммутации [7].
Разработка координатных систем поставила перед специалистами проблему расчета емкости коммутационных блоков, управляемых одним маркером. Очевидно, что чем больше скорость работы маркера, тем большее количество заявок от источников нагрузки он может обработать за заданное время. Поэтому в качестве элементной базы УУ разработчики стремились использовать реле с маленьким временем переключения, а затем, по мере развития технологической базы, -электронные компоненты.
Анализ методов спецификации и описания процессов функционирования систем реального времени
На третьем и четвертом уровнях концептуальной модели ЦОУ располагаются модели процесса обслуживания пользователей при предоставлении им информационных услуг. Они призваны полно и однозначно описать как логическую структуру, так и вероятностный характер процессов взаимодействия сетевых центров с внешним окружением и процессов реализации транзакций [98].
Процесс взаимодействия ЦОУ с внешним окружением организуется в соответствии с протоколами сигнализации [1,2, 99-103], функциональные свойства и совместимость которых, являются решающими факторами, определяющими возможность и эффективность функционирования ЦОУ. Базовые принципы построения систем сигнализации интеллектуальных телекоммуникационных сетей сформировались по мере эволюции систем сигнализации сетей коммутации каналов, общая структура и особенности которых представлены в прил. Б [104-132].
Системы сигнализации традиционно исследуются в связи с необходимостью проверки логической правильности алгоритмов взаимодействия сетевых объектов [133]. Проверка основывается на спецификациях или описаниях функционирования объектов, которые должны быть достаточно формализованными, точными, однозначными, облегчать понимание назначение, а также принципы построения и функционирования взаимодействующих объектов. Вербальные модели не отвечают этим требованиям и из-за своей неполноты, неоднозначного характера и возможности субъективного понимания специалистами не могут служить основой для развития открытых систем, что требует разработки специальных методов моделирования поведения сетевых объектов. Наличие четких формальных описаний, не зависящих от конкретной предметной области, является основой как развития автоматических методов тестирования протоколов, так и разработки методов анализа вероятностно-временных характеристик систем, состоящих из большого числа распределенных компонентов. Кроме того, стандартизация методов спецификации и описания позволяет создать универсальные алгоритмы тестирования и оценки характеристик, которые пригодны для использования в разных аппаратных средах.
Многочисленные модели, используемые сегодня для описания и спецификации процессов взаимодействия, могут быть разделены на модели последовательностей и автоматные модели. Первые не используют никаких предположений о внутренней структуре систем, представляют систему в виде "черного ящика" и рассматривают ее поведение как реакцию на определенные последовательности входных сигналов. Вторые, напротив, рассматривают внутреннее состояние систем и изменение этого состояния под воздействием внешних воздействий [108]. Примеры моделей этих двух типов представлены на рис. 2.1.
Очевидно, что формализация процессов взаимодействия предполагает построение моделей двух взаимодействующих сторон. В случае моделей последовательностей взаимодействие описывается в терминах сигналов взаимодействия, применительно к автоматным моделям — как чередующиеся во времени изменения состояний в двух автоматах, выходные и входные сигналы одного из которых являются соответственно входными и выходными сигналами для другого. Примеры такого описания для хорошо известного протокола передачи данных с нумерацией по модулю 2 (Alerting Bit Protocol - АВР) можно найти в [108, 133].
Методы формального описания процессов функционирования ЦОУ также могут основываться на моделях последовательностей или на моделях конечного автомата. В множества сигналов взаимодействия при этом включаются управляющие сообщения, которыми ЦОУ обменивается с внешним окружением по каналам сигнализации, а также сигналы, формируемые управляющей системой центра на основе анализа этих внешних сигналов (например, сигналы включения, выключения и срабатывания таймера). Внутреннее состояние центра, представляемого в виде конечного автомата, определяется состоянием свобоности/занятости ресурсов исполнительной системы и изменяется в результате поступления входных сообщений (ВхС), представляющих собой заявки на занятие или освобождение тех или иных ресурсов. Каждому внутреннему состоянию соответствует одно из выходных сообщений (ВыхС), содержание которого определяется оператором выходов [11, 104, 134-137].
Число возможных последовательностей входных/выходных сигналов и соответственно чередований функционирования автоматов, отображающих ЦОУ и его внешнее окружение, значительно больше, чем у протокольных объектов передачи данных. Это затрудняет анализ поведения центра. Наглядность и простоту при описании подобных сложных процессов взаимодействия обеспечивают языки диаграмм последовательности сообщений (Message Sequence Chart - MSC) и описаний и спецификаций (SDL - Specification and Description Language).
Диаграммы последовательности сообщений — это графический и текстовый язык для спецификации и описания поведения систем реального времени или их компонентов. По существу, язык MS С описывает информационную систему как "черный ящик" и представляет собой стандарт на представление временных диаграмм, которые очень удобны и традиционно используются специалистами для пояснения процессов функционирования телекоммуникационных систем и протоколов. Примеры графического представления фрагментов процесса обмена сигналами в интерфейсе UNI в соответствии с версией 3.1 ATM Forum на языке MSC представлены в прил. Б на рис. Б.5-Б.7. Еще одним примером является процесс установления внутристанционного телефонного соединения, показанный на рис. 2.2. Вертикальные линии диаграмм соответствуют асинхронным процессам, происходящим в логически или физически распределенных процессах. Время отслеживается сверху вниз. Стрелки обозначают сообщения, которыми обмениваются процессы. Начало стрелки соответствует со 79 бытию отправки сообщения, конец - приему сообщения. Стрелки не могут быть нарисованы снизу вверх. Если не учитывается время передачи сообщения между процессами, то стрелки изображаются горизонтально, в противном случае имеют направление сверху вниз.
В соответствии со стандартом ITU диаграммы MSC определяют только неразветвляющиеся процессы обмена сообщениями. Однако фрагменты диаграмм могут быть объединены для получения иерархической структуры, которая содержит разветвленные состояния и итерации. Путь по иерархии определяет так называемый "тестовый случай", соответствует последовательному объединению фрагментов MSC и задает определенную допустимую последовательность входных и выходных сообщений. Иерархические структуры фрагментов MSC позволяют формализовать наряду с положительными и отрицательные тестовые случаи, т.е. такие, при которых происходит обмен сообщениями, приводящими к нежелательным последствиям.
Структура операционных и информационных ресурсов анализа вероятностно-временных характеристик центров обработки информации и управления
Идея формализации процессов жизненного цикла ЦОУ применительно к анализу вероятностно-временных характеристик может быть реализована путем разработки информационной платформы [1, 149—152], которая объединяет операционные и информационные ресурсы моделирования. Операционные возможности, как это показано нарис. 3.1, объединяются в двух библиотеках: программ моделирования коммутационного центра или его отдельных компонент и программ обработки результатов моделирования, а информационные ресурсы -в двух информационных базах: базе исходных данных для анализа ВВХ центра обработки информации и управления и базе данных о результатах анализа. Информационная платформа моделирования представляет собой целостную динамически обновляемую информационную модель центра, который рассматривается при ее построении в качестве предметной области моделей анализа вероятностно-временных характеристик [153].
Библиотеки формируются по мере разработки моделей и методов оценки, а также по мере разработки основанных на них алгоритмических и программных средств. Моделирующие программы обеспечивают оценку характеристик центров обработки информации и управления для разных наборов исходных данных о его функционально-структурном построении. Программы моделирования могут отличаться как методами, которые положены в основу моделирующих алгоритмов, так и составом используемых исходных данных и оцениваемых характеристик центра. Программы из библиотеки обработки результатов моделирования призваны представить результаты из базы данных о результатах в виде, удобном для анализа и выбора значений проектируемых параметров центра.
Данные, объединенные в базу исходных данных, формируются специалистом, занимающимся анализом характеристик ЦОУ. Они систематизируют и формализуют всю исходную информацию о процессе функционирования и компонентах ЦОУ, о составе и нормативных значениях вероятностно-временных характеристик, задающих качество обслуживания пользователей и эффективность функционирования ЦОУ, и имеют структуру, представленную нарис. 3.2.
Как следует из концептуальной модели ЦОУ, построенной в разд. 1.4, компонентами центра являются: системы сигнализации, которые определяют логику процесса функционирования всего центра; алгоритмы реализации транзакций, которые являются отображением решений, принятых при разработке комплекса технических средств и программного обеспечения и распределения программных модулей между устройствами управления; элементы управления, которые являются источником требований на предоставление информационных услуг; обрабатывающая система, которая с учетом состояния свободно-сти/занятости ресурсов исполнительной системы под управлением операционный системы принимает решение о ходе обслуживания и задерживает процесс на время выполнения программного модуля; системы передачи данных управления, которые обеспечивают доставку сообщений при взаимодействии элементов управления с центром обработки информации и управления и отдельных управляющих устройств центра друг с другом и вносят задержку в процесс обслуживания, зависящую от длины и интенсивности сигнальных сообщений.
Модели оценки вероятностно-временных характеристик качества обслуживания пользователей
Целью построения моделей центра обработки информации и управления является установление функциональной зависимости вероятностно-временных характеристик качества обслуживания пользователей и качества функционирования (Э ), состав которых определяется соотношениями (3.1)-(3.13), от параметров центра (От1 ), состав которых определяется соотношениями (3.15) (3.25):
Вид функционала (4.1) определяется совокупностью аналитических выражений, иерархические взаимосвязи между которыми поясняет рис. 4.1. На нем показано, что для построения модели УпрС необходимо предварительно получить модели систем обработки и передачи данных управления. Совокупность моделей управляющей и исполнительной систем - поддерживает модели транзакций, модели транзакций и элементов управления дают возможность построить модели процесса функционирования ЦОУ и, наконец, модели процесса функционирования позволяют получить численные оценки ВВХ качества обслуживания пользователей и качества функционирования ЦОУ. Указанные взаимосвязи между моделями структурных и функциональных компонентов центра и его характеристиками являются следствием из общей иерархии моделей, представленной на рис, 1.21.
При построении совокупности взаимосвязанных аналитических выражений, раскрывающих вид функционала (4.1) на уровне компонент множеств и параметров Or1 , будем использовать следующие предположения [1, 151]: 1) процесс обслуживания единичной заявки на предоставление той или иной информационной услуги в центре обработки информации и управления является марковским процессом как на уровне этапов процесса функционирования, так и на уровне фаз реализации транзакции; 2) номер следующего этапа (фазы) процесса функционирования однозначно определяется номером текущего этапа (фазы) и типом входного или выходного сообщения; 3) потоки заявок, поступающих на ресурсы управляющей и исполнительной систем центра обработки информации и управления, являются простейшими; 4) времена пребывания заявок на различных фазах обработки и доставки информации являются взаимно независимыми случайными величинами.
Реальность этих предположений подтверждена путем имитационного моделирования и измерений характеристик реальных центров [18, 71, 72, 188-190]. Действительно, на входы центров поступают многочисленные потоки сигнальных сообщений, каждое из которых инициирует потоки внутренних сообщений, зависящих от текущего состояния центра и характеризующихся значительным разбросом в длительности обработки и приоритетностью процессов обработки и доставки информации. Потоки внутренних сообщений с разных фаз обработки и доставки суммируются и образуют потоки заявок на занятие и/или освобождение ресурсов управляющей и исполнительной систем. Все эти факторы приводят к значительному возрастанию дисперсии времени между моментами формирования заявок и делают гипотезу о справедливости сделанных предположений достаточно правдоподобной.
При разработке моделей центра обработки информации и управления и обработки информации будем следовать иерархии концептуальной модели (рис. 1.15) и структуре базы данных результатов моделирования (рис. 3.3).
Определим сначала характеристики качества обслуживания пользователей с 0 при предоставлении информационной услуги d -го вида, состав которых задает соотношение (3.17).
