Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время большое внимание уделяется принципам построения сетей связи множественного доступа и методам анализа характеристик таких сетей. Прогресс техники дал новые методы передачи и обработки сигналов, а также новые передающие среды; их все шире начинают использовать на практике.
Исследование характеристик новых систем требует дальнейшего развития известных аналитических методов и разработки новых методов.
Сети связи множественного доступа представляют собой канал связи, коллективно испол'ьзуемый некоторым (как правило, большим) числом пользователей. Пользователи могут мешать друг другу. Возникает проблема снижения этих взаимных помех. Желательно, чтобы сеть связи передавала информацию с максимально возможной эффективностью.
Среди методов организации работы таких сетей важное место занимают методы случайного множественного доступа. Они требуют наличия в канале обратной связи, с помощью которой пользователи узнают о том, какие события происходили в сети - вел ли кто-нибудь передачу или нот, а если вел, то успешно ли она была проведена или она наложилась на передачи других поль-зоиатехіей. Методы случайного мпожестпеипого доступа относятся к методам распределенного управления. При этом считается, что лее пользователи равноправны, и те ситуации, когда они мешают друг др}ігу (конфликты), они разрешают, следуя некоторому набору правил, па-
а
зываемому алгоритмом случайного множественного доступа.
По сравнению с системами с централизованным управлением (например, с системами разделения времени), системы СМД имеют меньшую задержку передачи. Однако работают только при небольших потоках информации, так как часть времени работы канала занимают конфликты к их разрешение. Системы СМД применяются в тех случаях, когда поток информагии через сеть имеет пульсирующий характер при малой Средней интенсивности.
Наряду с созданием и исследованием конкретных алгоритмов СМД, важной задачей является выяснение потенциальных возможностей систем СМД. Эта задача состоит в определении границ для таких характеристик, как скорость передачи и средняя задержка передачи пакета. ,
Актуальной задачей в настоящее время является изучение характеристик сетей, использующих в качестве передающей среды оптическое волокно. Одной из специфических черт таких сетей является то, что связь с помощью оптического волокна легче сделать однонаправленной. При этом каждая станция (пользователь) сети будет слышать не все остальные, а только те станции, которые находятся "выше" нее по оптической ши)е. Соответственно, передавать информацию по этой шине она может тем станциям, которые находятся "ниже" нее. Примером такой сети является сеть, в которой исползу-ются две противоположно-направленные шины, вместе образующие дуальную шину.
Целью работы является
1.Исследование работы стек-алгоритма случайного множественного доступа в канале с N-конфликтом. Канал с N-конфликтом может служить моделью канала с кодовым разделением или расширением спектра.
2.Вывод нижней границы средней задержки передачи пакета для алгоритмов случайного миожестьенного доступа в конале с N-конфликтом и ошибками.
3.Исследование работы-протокола DQDB — "дуальная шина с распределенной очередью", предназначенного для оптических сетей множественного доступа с дуальной шиной.
Основные научные результаты.
1. Найдена скорость передачи стек-алгоритма с Q-
ичным разбросом пакетов в канале с N-конфликтом. Ре
зультаты расчетов позволили для ряда значений N1 найти
Q, максимизирующее скорость передачи.
Для N=2 оптимальное Q=3, при этом А0 = 0.4016,* что согласуется с ранее известными результатами; для N=3 оптимальное Q=4, при этом А0 = 0.8784; для N=4 оптимальное Q=5, при этом А0 = 1.4084; для N=5 оптимальное Q=5, при этом А0 = 1.979; для N=6 оптимальное Q=6, при этом А0 = 2.579. Похоже, что при N> 5 оптимальное значение Q есть N.
-
Найдена зависимость средней длины сеанса стек-алгоритма с Q-ичным разбросом пакетов от интенсивно- сти входного потока в канале с N-конфликтом.
-
Для канала с N-конфликтом и ошибками, найдены две нижние границы 9для средней задержки передачи пакета в таком канале. Проведены численные расчеты при N — 2 для различных вероятностей ошибок.
Эти расчеты дают границы потенциально достижимых задержек при.оптимальном алгоритме. Все они согласуются с известными ранее результатами относительно верхней границы для скорости передачи в канале с ошибками, и нижней границы для средней задержки передачи пакета в канале без ошибок.
-
Получены достаточные условия устойчивой работы станции, подчиняющейся протоколу DQDB для двух модификаций протокола.
-
Найдена зависимость средней задержки передачи пакета от интенсивности входного потока в сети с протоколом DQDB. Рассмотрены две модификации протокола. Проведены численные расчеты для сетей с разным количеством станций. Эти результаты показывают, что задержка является приемлемо малой в широком диапазоне интенсивностей, примерно до 1.4
Для случая большого числа станций в сети выведены упрощенные формулы для средней задержки. Численные расчеты показывают применимость упрощенных формул в случае малых входных интенсивностей.
Результаты ргхчетов демонстрируют зависимость средней задержки от положения станции на ттшне.
Положения, выносимые на защиту.
-
Полученге выражений и численных результатов для скорости передачи и средней длины сеанса стек-алгоритма СМД в канале с N-конфликтом.
-
Получение выражений и численных результатов для нижней границы средней задержки передачи пакета в канале СМД с N-конфликтами и ошибками.
-
Получение выражений и численных результатов для средней задержки передачи пакета в сети с протоко-
лом DQDB.
' Практическая значимость работы:
Результаты расчетов по формулам, полученным в диссертации могут быть использованы при исследовании и проектировании сетей связи множественного "доступа.
Результаты работы используются в Институте проблем передачи информации Российской акдемии наук. Практическая значимость работы подтверждена актом внедрения. '
Апробация работы.
Результаты диссертации докладывались на научных конференциях Московского физико-технического института (1990, 1991, 1992 )', на 2-ой Всесоюзной копференции по информационным системам множественного доступа (г. Минск, 1991), на конфереции молодых ученых ИППИ РАН (1992 ).
Публнкациии.
По теме диссертации опубликовано 4 печатных ра
боты. .
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех глав, эаклю-чения, приложений и списка литературы.
