Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов оценки производительности систем обмена информацией 13
1.1. Общая характеристика показателей эффективности систем пакетной коммутации на физическом и канальном уровне 13
1.2. Параметры производительности систем обмена информацией на физическом и канальном уровнях 21
1.3. Общая характеристика свойств разнородного трафика и реальные оценки производительности систем обмена информацией 29
Глава 2. Разработка моделей и методов для оценки производительности МСОИ 47
2.1. Особенности МСОИ, проблемы и задачи, решаемые в процессе создания и модернизации систем класса МСОИ 47
2.2. Описание структурных характеристик исследуемого объекта, элементов, узлов, моделей и параметров нагрузки МСОИ 55
2.3. Расчетные соотношения модели производительности МСОИ 69
Глава 3. Разработка методики расчета, анализа и оценки производительности МСОИ 90
3.1. Постановка задачи расчета параметров производительности и выбора пропускной способности каналов МСОИ 90
3.2. Технология получения, обработки и анализа исходных данных для расчета параметров производительности МСОИ 96
3.3. Алгоритмы расчета параметров производительности и оценки стоимости базовой станции МСОИ 109
Глава 4. Оценка производительности, системная и структурная организация эффективных МСОИ 123
4.1. Системная организация, структура и примеры построения беспроводных сетей MMDS класса МСОИ 124
4.2. Подзадачи оценки параметров каналов, структуры базовой станции и измерение производительности ОУ МСОИ 132
4.3. Расчет параметров производительности МСОИ с выделенными и совмещенными каналами и балансировка нагрузки 143
4.4. Выбор вариантов структуры и оценка стоимости базовой станции системы класса МСОИ 155
Заключение 161
Список использованной литературы 163
- Общая характеристика показателей эффективности систем пакетной коммутации на физическом и канальном уровне
- Особенности МСОИ, проблемы и задачи, решаемые в процессе создания и модернизации систем класса МСОИ
- Постановка задачи расчета параметров производительности и выбора пропускной способности каналов МСОИ
- Системная организация, структура и примеры построения беспроводных сетей MMDS класса МСОИ
Введение к работе
Одним из ключевых факторов ускоренного развития современного общества является технологический прогресс в области цифровых телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.
Как отмечалось в [1], «Растущая производительность микропроцессоров, появление мощных сигнальных процессоров, создание высокоэффективных методов компрессии и транспортировки информации - это только часть списка технологических инноваций, ведущих к ускорению развития сетевых технологий, к увеличению числа услуг связи и снижению их стоимости».
Наиболее общую форму оценки впечатляющего прогресса в области микроэлектроники дает лозунг компании Intel, что «Компьютер (микропроцессор) - это средство связи», который привел к браку телекоммуникаций и компьютеров. Этому браку способствовал также закон Мура [1, 2], что «Производительность интегральных схем, измеряемая количеством операций в секунду, и объемом памяти, размещаемой на единице площади, удваиваются каждые 18 месяцев, а стоимость микросхем при этом уменьшается на 50 %».
Очень точно роль информационных технологий (ИТ) в развитии нашего общества подмечена главным исполнительным директором фирмы Intel Крей-гом Барретом во время его последнего визита в нашу страну (17-18 июня 2004 года), что «ИТ, наряду с огромными сырьевыми и большими интеллектуальными ресурсами, должны стать еще одним ресурсом России» [3].
ИТ, по словам главы Intel, становятся одним из основных средств обеспечения конкурентоспособности компаний, регионов и стран! Многие правительства начинают это понимать. В мире нет ни одной крупной компании, которая не понимала бы, что современные ИТ являются инструментом опережающего роста бизнеса, внутреннего валового продукта, сохранения устойчивости их развития. Это справедливо не только для крупного бизнеса, но и для отдельных регионов, стран и континентов.
«Параметры развития инфраструктуры страны и эффективность ее трудовых ресурсов - вещи взаимосвязанные, - утверждает Крейг Баррет. - Сегодня на одного работника в России приходится валового продукта на 20 тысяч долларов в год, а в США - на 80 тысяч долларов. Это прямое следствие развития инфраструктуры».
В тезисах Президента России В.В.Путина о развитии ИТ содержатся следующие ключевые положения [126]:
Необходимо увеличение вклада ИТ в ВВП России.
Необходимо обеспечение равного доступа всех граждан к ИТ.
Все школы должны быть обеспечены ... доступом в Интернет (к концу 2008 года...).
Радиочастотный спектр для гражданских нужд может быть расширен за счет военных.
Необходимо повысить уровень информатизации органов государственного и муниципального управления.
В Послании Президента 2005 года также выделяются направления государственной политики в развитии средств массовых коммуникаций:
сохранение и развитие единого информационного пространства;
совершенствование системы образования;
законодательное обеспечение данного направления государственной политики;
интеграция России в мировое информационное пространство.
В настоящее время Интернет сообщество находится на пороге качественного скачка в направлении полноценных мультисервисных приложений, то есть услуг "triple play" (данные, голос, видео). Эти услуги, наряду с высокоскоростным доступом в Интернет и передачей цифровых данных, включают необходимость высококачественной передачи трафика цифровой телефонии, радио, телевидения, причем не только в корпоративных или локальных сетях, но и в региональных сетях обмена информацией.
Существенно расширить и ускорить реализацию доступа широких слоев населения России к сети Интернет, к услугам телефонии, цифровому телерадиовещанию при одновременном снижении стоимости подключения, позволяют беспроводные (Wireless) и смешанные широкополосные технологии городского и регионального MAN (Metropolitan Area Network) уровня.
Сеть Интернет Российской Федерации является одним из самых быстрорастущих сегментов WWW. Ее развитие, количество и качество предоставляемых ею услуг имеют важнейшее значение для развития экономики и социальной сферы. Число пользователей Интернет в РФ составляет уже около 20%, в крупных городах достигает 40%, но в «глубинке» составляет несколько процентов. И этот разрыв сохраняется, т.к. без телефонизации регионов и без преодоления ограничений «последней мили» доступ к ИТ ресурсам невозможен.
Мультисервисные системы обмена информацией (МСОИ) ориентированы на передачу цифровых данных, аудио и видео информации и должны обеспечивать подключение большого числа пользователей, обслуживаемых с более высоким качеством (КО), чем в традиционных системах передачи данных (СПД). Под КО здесь понимается полезная гарантированная или лимитированная скорость обслуживания сообщений.
В связи с огромными территориями узким местом отечественной СПД в регионах остается именно «последняя миля», точнее ее «протяженность», а также ограничения, связанные с преодолением естественных препятствий, рас-средоточенность и низкая плотность населения при общем большом числе абонентов. Следовательно, необходимо создание МСОИ, которые эффективны, быстро развертываются, охватывают большие территории, имеют большую емкость и обеспечивают решение ограничений проблемы «последней мили» в РФ.
Разработка и реализация МСОИ в нашей стране позволит сделать вклад в решение проблемы создания единого информационного пространства и среды обмена трафиком, обеспечения равного доступа всех граждан к мультисервис-ным возможностям ИТ.
Применение технологий - это один из путей решения указанной проблемы, который относится к стадии рабочего функционирования системы. Дополнительно на стадии создания или модернизации систем необходим учет предполагаемой нагрузки, предварительный расчет и анализ производительности базовой станции (БС) МСОИ, обоснование эффективности принимаемых технических решений.
На практике решение проблемы КО при передаче трафика через МСОИ основывалось на прямом добавлении ресурсов (дополнительных каналов, узлов, элементов). Однако создание МСОИ должно обосновываться расчетами, сопровождаться оценкой производительности и выбором параметров базовой станции (БС) МСОИ с определением и обоснованием ее эффективности. Для создания эффективных БС МСОИ необходима оценка и обоснованный выбор параметров каналов с учетом видов услуг и кодеков, используемых для передачи голосовой и видео информации, обеспечения КО передаваемого трафика.
Выбор параметров необходим в сочетании с оценкой вариантов структуры БС по стоимости и производительности, т.е. по эффективности МСОИ.
Значительный вклад в разработку моделей и методов оценки производительности коммуникационных систем и компьютерных сетей внесли отечественные ученые Л.И.Абросимов, В.М.Вишневский, Г.П.Захаров, В.П.Климанов, а также ряд западных исследователей: Б.Байцер (B.Beizer), К.Вейцман (C.Weitzman), Л.Клейнрок (L.Kleinrok), Ф.Куо (F.Kuo), В.Столлингс (W.Stallings), Э.Таненбаум (A.Tanenbaum), Д.Феррари (D.Ferrari), Д.Флинт (D.Flint) и др.
Задачи, которые решаются в этих работах, связаны, в основном, с рассмотрением ограничений глобальных, корпоративных и локальных сетей обработки данных, с исследованием и анализом вычислительных систем и сетей.
Таким образом, тематика проводимых в диссертации исследований, обеспечивающих разработку моделей и методов для оценки и выбора параметров каналов МСОИ является актуальной.
Объектом исследования в работе являются региональные МСОИ, которые охватывают большую территорию (тысячи квадратных км), обеспечивая высокую емкость за счет одновременной пакетной передачи цифровых данных, голоса и видео многим тысячам абонентов. Такие многофункциональные системы предоставляют несколько видов мультисервисных услуг, а именно: высокоскоростную передачу цифровых данных, доступ в Интернет, услуги цифровой телефонии, живое видео/аудио вещание в реальном масштабе времени (РМВ).
Предметом исследования работы являются анализ и оценка параметров производительности создаваемых и модернизируемых БС МСОИ.
Цель работы заключается в создании моделей и методов для исследования, расчета, оценки и анализа параметров производительности МСОИ, которые позволяют выполнять аналитический расчет параметров и анализ нагрузочных возможностей каналов БС МСОИ при передаче комплексного РМВ трафика в режиме рабочего функционирования системы. Достижение поставленной цели, ориентированной на ускоренное развертывание эффективных систем класса МСОИ, ведет к решению проблемы создания единой транспортной среды для обмена мультисервисной информацией в РФ, стирания информационного неравенства центра и регионов, равного доступа всех граждан к ИТ.
Для достижения поставленной цели в диссертации сформулированы следующие основные задачи:
исследовать организацию и функционирование МСОИ и разработать ее функциональную модель;
проанализировать параметры, влияющие на производительность МСОИ и разработать систему расчетных соотношений, составляющих ее математическую модель;
разработать методику обоснованного выбора параметров МСОИ на основе функциональной и математической модели.
Методы исследования. При выполнении работы и для решения поставленных задач использовались методы теории информации, теории множеств, теории графов, метод контуров, методы теории систем и сетей массового обслуживания, математические методы, информационные технологии, программное обеспечение, стандарты компьютерных сетей и коммуникационных систем.
Научная новизна.
Функциональная модель МСОИ, разработанная на основе формализованного описания объекта.
Математическая модель, включающая расчетные соотношения сложных взаимосвязей параметров МСОИ.
Алгоритмы для расчета параметров нагрузки и производительности МСОИ.
Методика получения исходных данных, оценки, анализа и выбора пропускных способностей, параметров и структуры направленных каналов эффективной базовой станции (БС) МСОИ.
Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов работы подтверждается опытом практического применения методики, методов получения и расчета параметров производительности МСОИ при создании новых мультисервисных систем, модернизации существующих СПД, опытом успешного бесперебойного функционирования разработанных МСОИ.
Практическая ценность. Представленные в диссертации результаты положены в основу инженерной методики, ее программной реализации для расчета, анализа параметров производительности МСОИ и могут быть использованы для:
формулирования требований, которым должна удовлетворять МСОИ;
расчета сбалансированной нагрузки и обоснованного выбора параметров каналов БС МСОИ;
выполнения технико-экономических обоснований создания новых, модернизации существующих СПД определенной структуры в систему класса МСОИ;
построения эффективных систем класса МСОИ уровня региона, охватывающего до нескольких тысяч пользователей-абонентов, обслуживаемых на базе кабельного, беспроводного или смешанного, эфирно-кабельного способа доступа;
создания на базе типовых элементов, каналов и узлов БС новых региональных МСОИ для высокоскоростного обмена данными, доступа в Интернет, реализации телефонных услуг, видео/аудио трансляции, передачи транзакций, распределенной обработки данных, сбора телеметрии, наблюдения за объектами, организация корпоративной связи, в том числе в интересах образовательных, лечебных, муниципальных и государственных организаций;
обеспечение на базе созданных МСОИ массовых универсальных услуг, организации электронного региона, обеспечения равного доступа всех граждан к возможностям ИТ.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на 10 научно-практических отечественных и международных конференциях и симпозиумах. С использованием разработанной методики рассчитаны и обоснованы параметры каналов, спроектированы и функционируют 13 системы класса МСОИ, в том числе 11 региональных беспроводных мультисервисных систем MMDS и 2 кабельные мультисервисные HFC в масштабе среднего города.
Публикации. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 20 печатных работах, в том числе получено три авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основная часть, без учета приложений, изложена на 169 страницах машинописного текста, включая список использованной литературы из 127 наименований, размещенный на 5 страницах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Основная часть диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений.
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы и поставлены цели, обозначены решаемые проблемы и задачи. Приведено краткое содержание диссертации по главам.
В первой главе дано определение исследуемого объекта - мультисервис-ной системы обмена информацией (МСОИ). Выполнен анализ используемых моделей и методов оценки производительности цифровых систем пакетной коммутации. Проанализированы параметры производительности систем обмена трафиком на разных уровнях взаимодействия открытых систем согласно модели OSI и стека протоколов TCP/IP с учетом свойств разнородных сообщений. Дана общая характеристика традиционной оценки производительности телекоммуникационных систем и компьютерных сетей.
Во второй главе рассмотрены структурные и функциональные характеристики исследуемого объекта. Определены элементы и базовые узлы МСОИ. Рассмотрены контуры сообщений различных видов трафика и параметры нагрузки. Предложена математическая модель функционирования МСОИ. Разработаны расчетные соотношения, составляющие математическую модель, которые необходимы для расчета реальной нагрузки, оценки фактической пропускной способности каналов и параметров производительности МСОИ.
В третьей главе излагается методика расчета функциональных параметров производительности, выбора пропускной способности направленных каналов МСОИ в зависимости от балансировки расчетной нагрузки в каналах. Предложена и описана технология получения, обработки и анализа исходных данных (ИД), необходимых для расчета параметров производительности. Разработаны алгоритмы методики расчета параметров каналов и оценки стоимости базовых станций (БС) систем класса МСОИ.
В четвертой главе представлены результаты практической реализации методики для системной организации реализованных МСОИ. На конкретных примерах построенных беспроводных многоканальных многоточечных распределительных систем MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Systems) класса МСОИ демонстрируется применение разработанной методики в процессе проектирования систем, которые используют выделенные и совмещенные каналы. Приводятся результаты решения подзадач оценки, генерации вариантов структуры базовой станции, измерения производительности базовых обслуживающих узлов и каналов МСОИ. Дается выбор вариантов и стоимостная оценка структуры головного узла системы класса МСОИ.
В заключении приводятся основные результаты проведенных исследований и вытекающие из них выводы.
Исследуемый объект класса МСОИ характеризуется следующими основными особенностями:
многофункциональность и мультисервисность;
количество терминальных устройств измеряется тысячами;
распределенность объединяемых пользователей на большой территории, измеряемой десятками километров («длинная последняя миля»).
В результате проведенных исследований МСОИ разработаны:
функциональная и математическая модели МСОИ;
методы и методика оценки производительности МСОИ;
алгоритмы, которые реализуют методику оценки производительности МСОИ, реально имеющей большую размерность.
Общая характеристика показателей эффективности систем пакетной коммутации на физическом и канальном уровне
Основными видами коммутации в системах обмена данными являются коммутация каналов, коммутация сообщений и коммутация пакетов. Системы, в которых предаваемые данные разбиваются на «небольшие» порции данных, имеющие размерность, как правило, не более пакетов Ethernet, относятся к системам пакетной коммутации. В основе систем пакетной коммутации лежит эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI- Open System Interconnection). Уровни модели OSI показаны на рис. 1.1. Реализацией модели OSI в сетях Интернет, в локальных, региональных и других сетях, которые используют /Р-протокол, является стек протоколов TCP/IP. Сравнение стека TCP/IP и модели OSI подробно обсуждалось в [9]. Функциональность уровней модели OSI и стека TCP/IP во многом схожа. Основное различие этих моделей состоит в числе и функциях уровней. В модели OSI имеется семь уровней, в модели TCP/IP их только четыре: прикладной, транспортный, межсетевой и хост-сетевой уровень (от хоста к сети). Уровни стека протоколов TCP/IP показаны на рис. 1.2. Сеансовый уровень и уровень представления данных в модели TCP/IP отсутствуют и в ней не детализируется канальный уровень. Причем в этой модели канальный и физический уровни явно не разделяются, а объединены вместе и называются хост-сетевым уровнем. Кроме того, сетевой уровень в TCP/IP называется межсетевым уровнем. Необходимо подчеркнуть, что в обеих моделях более высокие уровни, начиная с транспортного уровня и выше, представляют собой сквозную, не зависящую от сети службу. Для модели OSI центральными понятиями являются три концепции: службы, интерфейсы и протоколы. Это явное разделение уровней в модели OSI является ее наибольшим вкладом в системы пакетной коммутации. Одна из центральных проблем модели OSI заключается в том [9], что функции адресации, управления потоком данных и обработки ошибок повторяются на каждом уровне. Модель TCP/IP, напротив, на межсетевом уровне предельно проста: единственными ее сервисами на этом уровне являются всего две функции: «послать /Р-пакет» и «получить /Р-пакет». Особо следует отметить, что в книгах и статьях, посвященных TCP/IP, физический и канальный уровни обсуждаются крайне редко. Это обусловлено тем, что в используемых моделях не рассматривается четкое разграничение концепций служб, интерфейсов и протоколов. В результате модель TCP/IP абсолютно бесполезна при разработке и исследовании сетей, использующих новые технологии. В то же время, модель OSI, хотя и не была полностью реализована, показала себя исключительно полезной для теоретических исследований компьютерных сетей. Но сами протоколы OSI не получили широкого распространения из-за несвоевременности появления и своей громоздкости. По отношению к модели TCP/IP справедливо положение, что стек ее протоколов чрезвычайно популярен и широко используется не только в сетях Internet, но и в локальных, корпоративных и региональных сетях.
Особенности МСОИ, проблемы и задачи, решаемые в процессе создания и модернизации систем класса МСОИ
Для предоставления разнообразных и значительных объемов услуг по обмену различным трафиком, для доступа к глобальным WAN-сетям (Wide-Area Networks), с одной стороны, и с компьютеров, из локальных LAN-сетей (Local- Area Networks) и терминалов пользователей, с другой стороны, создаются мас- штабные городские и региональные MAN-сети (Metropolitan Area Networks) операторского класса. Современная MAN - это информационно-коммуникационная сеть, построенная на базе распределенной системы передачи данных (СПД). Многофункциональная СПД, предназначенная для обмена мультисервис-ным трафиком, то есть служащая для передачи информации двух и более видов услуг, например, цифровых данных (для доступа в Интернет), ІР-телефонии (голосового трафика по сети) и видеотрафика, называется мулыписервисной системой обмена информацией (МСОИ). Таким образом, современная МСОИ - это распределенная система для передачи трафика нескольких видов: цифровые данные, голосовая и видео информация. Объект исследований данной работы - это радиосистемы класса МСОИ, имеющие структуру «точка-многоточка» («звезда») или «мультизвезда», как основы современной распределительной системы для создания многофункциональной MAN. Эти системы являются связующим звеном между WAN-, LAN-сетями и оконечным оборудованием данных (ООД) пользователей. МСОИ связывает каналообразующее оборудование магистральных WAN-сетей с ООД, персональными компьютерами (PC) и LAN-СЄТЯМУІ. или ООД пользователей. МСОИ предназначены для подключения большого количества разнообразного оборудования, которое используется для получения и предоставления услуг достаточно большому числу (как правило, многим тысячам), но все же конечному количеству абонентов-пользователей. Учитывая огромные масштабы рассматриваемых М4ІУ-сетей класса МСОИ, последние рассчитываются на большие нагрузки. Поэтому в МСОИ применяются высокоскоростные разделяемые множеством пользователей каналы и частотно разделяемые многоканальные распределительные сети. На рис.2.1 приведена общая структура рассматриваемой МСОИ, как объекта исследования. Конфигурация исследуемой МСОИ имеет следующие особенности: древовидная ветвящаяся структура (логически «звезда» или «мультизвез-да», физически «дерево» или «мультидерево» с общим центром); обмен по принципу "точка - многоточка"; отсутствие элементов коммутации каналов; асимметричные прямой и обратный каналы (ПК и ОК); подключение пользователей к ветвям распределительной сети (PC); - большая протяженность каналов сети (десятки км) и существенная вре менная задержка /- распространения сигнала в передающей среде; - смешанная физическая F передающая среда: медь, оптика, эфир (воздух). Пример участка гибридной оптико-коаксиальной HFC (Hybrid Fiber Co axial) PC системы МСОИ рассматриваемого класса показан на рис.2.2. Рис.2.2. Пример участка распределительной сети (PC) HFC Обозначения на рис.2.2: Headend - головной модем (ГМ); Server - ком- amplifier - двунаправленный усилитель; Homes - дома; Coax - коаксиал; Тар -ответвитель; AM: Amplitude Modulation - амплитудная модуляция; CTU: Coaxial Terminal Unit - кабельное терминальное устройство (абонентский модем, AM). МСОИ, имеющая архитектуру исследуемого класса, может строиться также с использованием только кабельной разводки: магистраль из коаксиала с двунаправленными усилителями, домовые PC (ДРС), тоже из коаксиала. Также сеть может строиться как смешанная, эфирно-кабельная, например, на базе локальных кабельных ДРС и системы MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System), обеспечивающей микроволновые радиоканалы. Основные преобразования, которые выполняются в таких МСОИ, связаны с преобразованиями электромагнитных, оптических волн и радиосигналов в 49 электрические и наоборот. Однако во всех системах этого класса подключение пользователей осуществляется электрически к ветвям кабельной ДРС. Основными проблемами, которые возникают при создании городских и региональных МСОИ исследуемого класса, являются следующие: - преодоление ограничений «последней мили» с учетом возможностей МСОИ и выбора технических средств; - оценка функциональных параметров производительности W МСОИ. Для систем класса МСОИ производительность W оценивается следую щими функциональными параметрами: - средним количеством смеси пакетов п сообщения заданного типа (интенсивности Я, длины в битах Ь), передаваемых через МСОИ в единицу времени; - средней временной задержкой г процессов обслуживания и передачи через систему пакетов сообщения заданного типа.
Постановка задачи расчета параметров производительности и выбора пропускной способности каналов МСОИ
Задача расчета параметров производительности и выбора пропускной способности каналов МСОИ формулируется следующим образом. 1) Заданными для решения задачи расчета производительности МСОИ являются следующие исходные данные (ИД): - перечень предоставляемых сервисных услуг U={d,t,v}; - приоритеты пакетов сообщений по видам услугу,pt, pv; - число т точек доступа, или количество модемов {AM,}, / = \,т в сети; - число N обслуживаемых абонентов N={n nhnv} и их распределение по {AM,-}, то есть {nthnvi,ndl} є AM,-, і = \,т; - распределение абонентов ІУ={я,}, где П П +ПЦ+П по множеству {ОУ} (точек доступа), то есть по {AM,}, i = \,m; - S(L) - топологическая структура PC МСОИ, S={LhLjj}, i = \,m, j = \,nt, то есть расстояния {L,} от ГМ до {AM,}, расстояния {L,y} от узлов {AM,} до соответствующих множеств абонентов {пу} є AM,; - физическая среда Fe {НК}-»» //) передачи информации по PC МСОИ; - интенсивность внешнего трафика Xj, Я,, Я? пользователей системы; - активность {ad,ahav} обслуживаемых абонентов; - интерфейсы {1у} обслуживающих узлов {У); - ширина каналов МСОИ {Я }, к = \,К ,Ке{Кп,К0}; - виды модуляции {Мк} в каналах {НК }, к = \,К; - информативность {1М} видов модуляции; - интенсивность обслуживания //„, /л0 {ОУ}={У] (ГМ и AM); - бюджет В, выделенный на оборудование канальной части системы; - протоколы Р и интерфейсы / взаимодействия элементов системы на уров не канального тракта обработки информации в OY={Y,K} (ГМ, НК, AM). 2) Для расчета производительности системы класса МСОИ принимаются следующие ограничения: - законы обслуживания трафика - показательные; - контуры сообщений по типам услуг - однотипные; - длины пакетов сообщений по типам услуг - одинаковые; - приоритеты {pd,PbPv} пакетов сообщений - фиксированные; - размеры буферов для очередей пакетов сообщений - бесконечные; - законы распределения поступления сообщений - экспоненциальные; - допустимое время Td,Tt,Tv задержки пакетов сообщений - фиксированное. 3) Промежуточными результатами расчета производительности МСОИ яв ляются следующие параметры: - максимальная дальность Lmax, то есть радиус распределительной сети (PC) МСОИ; - длины пакетов bj, bt, bv {bn,b0} обслуживаемых сообщений в зависимости от типа трафика, то есть от вида услуги U={d,t,v}; - интенсивность ju(a,b,n,Z) обслуживания пакетов сообщения в зависимости от типа контуров Q={qd, ih4v}\ - фактические ресурсно-временные затраты z пакетов сообщения: по длине {Ь} пакетов на сетевом zlP, канальном гШс и физическом zPhy уровне, по интенсивности обслуживания {jun,ju0}, времени передачи {t„,t0} в каналах; - количество щ абонентов, обслуживаемых в к-и НК , к = \,К, или мощность сечения PC МСОИ по UKk, то есть Щ=\пл,п1к,п ич . 4) Требуется определить следующие функциональные параметры МСОИ: - требуемую пропускную способность {С} каналов {ПК,ОК} єНК МСОИ; - необходимое количество Кп, К0 каналов {ПК,ОК}; - средние временные задержки г, ,rv , пакетов сообщения в НК МСОИ; - рабочую Wn и предельную Wn производительность Wn={Wd ,Wt ,WV}; - необходимую интенсивность {JJL} обслуживания пакетов сообщения ак тивных пользователей, услуг МСОИ; + - максимальное число абонентов nq ={rid ,nt ,nv }, обслуживаемых в заданный Тс временной период (цикл); - стоимость D(Sh,K) оборудования МСОИ для заданного варианта структуры Sh головной части МСОИ, числа К каналов и конфигурации дополнительных элементов НКе {Кп,К0}; - сравнительные характеристики построения системы в зависимости от вариантов структуры Sh головной части МСОИ, числа К и конфигурации каналов {Н, М). Рассмотрим подробнее ограничения, которые используются при выполнении расчетов. Системы класса МСОИ характеризуются большой сложностью межсистемных взаимодействий, внутренней организации, комплексностью параметров и характеристик, применяемых технических и программных средств. Поэтому математические соотношения модели производительности системы, которые разработаны в главе 2, должны применяться в определенной последовательности, с учетом интенсивности Я, временных ограничений г, приоритетности р трафика. Наиболее приоритетные виды трафика в первую очередь нагружают {ОУ} и {НК} МСОИ. Эти виды трафика критичны к потреблению временных ресурсов: скорости С передачи в {НК}, интенсивности //обслуживания в {ОУ}, длины пакетов b и времени т обработки информации. Первоочередное влияние на загрузку сети оказывают наиболее приоритетные виды пакетного трафика. В первую очередь это трафик {q,} телефонии и трафик видео-аудио контента {qv}, которые относятся к процессам реального масштаба времени (РМВ). Эти виды трафика имеют более высокий приоритет по сравнению с традиционными диалоговыми сообщениями передачи данных. Приоритеты трафика являются заданными.
Системная организация, структура и примеры построения беспроводных сетей MMDS класса МСОИ
Целями четвертой главы являются: 1) Представление описания системной организации эффективной мультисер-висной сети обмена информацией (МСОИ) для доступа в другие сети: во всемирную сеть Интернет, в сеть телефонии общего пользования (ТфОП) и т.д. 2) Демонстрация на конкретных примерах применения разработанной методики в процессах проектирования систем класса МСОИ, которые используют выделенные и совмещенные каналы. Показывается, что основным параметром сходимости решений при оценке производительности по разработанной методике является коэффициент ри загрузки базовых каналов МСОИ конкретным видом мультисервисного трафика Ue{d,t, v}. Описывается несколько примеров реального применения разработанной методики, которые включают в себя следующие подзадачи: 1) Измерение интенсивности /л обработки трафика основными обслуживающими узлами и использование ju для базовой оценки производительности Win, т) МСОИ; 2) Оценка использования выделенных и совмещенных каналов для передачи мультисервисного трафика телефонии и данных через МСОИ, расчет пропускной способности С направленных каналов, оценка производительности W(n,r)- 3) Выбор вариантов структуры /, и оценка стоимости Dh головной части системы по вариантам. В главе 4 также приводятся и демонстрируются результаты решения задачи оценки производительности W(n,z) МСОИ на конкретных примерах. приведена общая карта покрытия Московской области беспроводными мультисервисными многоканальными распределительными системами MMDS (от англ. Multichannel Multipoint Distribution Systems), которые относятся к классу МСОИ. Общий вид построения беспроводной региональной сети на базе MMDS схематично изображен на рис.4.2. На этом рисунке показан пример покрытия территории, состоящей из двух районов Московской области (город Серпухов и город Чехов), двумя макросотами. Дальность, или радиус покрытия обеих макросот составляет порядка 17-20 км от их ценіра. В табл.4.1 количество ТВ абонентов соответствует общему числу семей из расчета, что средняя численность семьи составляет 3 человека. Число абонентов телефонии рассчитано из условия 5% от числа семей. Количество пользователей Интернет определено из расчета 10% общего количества семей. Из них корпоративными клиентами являются ориентировочно 30%, частными - 70% пользователей Интернет. Общая схема построения региональной многофункциональной распределительной сети доступа класса МСОИ показана на рис.4.3. Региональная распределительная сеть класса МСОИ представляет собой распределенную сеть MAN, которая включает в себя следующие подсистемы: 1) Центральная управляющая система (ЦУС); 2) Головная модемная распределительная система, включающая головной модем (ГМ), то сеть центральный обслуживающий узел (ОУ); 3) Абонентские модемы (AM, или периферийные ОУ); 4) Физическая древовидно-радиальная многозвездная распределительная сеть (PC) каналов связи; 5) Пользовательское, абонентское оконечное оборудование данных (ООД: компьютеры, медиатерминальные адаптеры (МТА, или шлюзы) и т.д. Центральная управляющая система (ЦУС) МСОИ представляет собой автоматизированный компьютерный комплекс, то есть оборудование мульти-сервисного оператора-провайдера, или поставщика услуг: данных, телефонии, аудио и видео информации. ЦУС строится как локальная вычислительная сеть (ЛВС) на базе сетевых коммутаторов. В состав этой ЛВС входит следующее оборудование: - пограничный маршрутизатор (маршрутизаторы); - шлюз (шлюзы) в телефонную сеть общего пользования (ТфОП); - серверы (хост-машины) телематических служб (Mail, FTP, HTTP, News); - сервер (серверы) сетевого NMS администрирования (NMS - Network Management System), протокольных служб DHCP, TFTP, ToD (DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol, TFTP - Trivial File Transfer Protocol, ToD - Time of Day Protocol); - сервер операционной системы поддержки функционирования МСОИ (OSS - Operation Support System); - рабочие станции оперативного персонала, операторов МСОИ и других пользователей ЛВС; - сервер (серверы, хост-машины) автоматизированной системы расчетов (АСР, или биллинга); - сервер системы управления базами данных (СУБД).
![Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс]](/i/i/4381/168311.png "Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс] Ходеев Денис Владимирович")