Создание Ш-ЦСИС приводит к появлению новых классов источников нагрузки, передающих пакетизированные: речь, изображения, файлы, интерактивные данные. Поэтому без построения достаточно адекватных математических моделей нельзя построить хорошо работающую Ш-ЦСИС. Фундаментальным вопросом теории телетрафика является вопрос о моделях источников нагрузки.
Как уже отмечалось, главной особенностью источников нагрузки Ш-ЦСИС является то, что они характеризуются различными скоростями передачи информации. Требуемая скорость передачи источника нагрузки может иметь случайный характер как в момент возникновения заявки на обслуживание, так и в процессе передачи информации. Это обстоятельство необхо-
Рис. 9.20. Модель мультиплексора М + ОЮ!\ с ожиданием димо учитывать при построении Ш-ЦСИС. Нагрузка, создаваемая источниками, уже не является обычной пуассоновской нагрузкой, как это обычно предполагается при анализе телефонных сетей и не является также маркированной пуассоновской нагрузкой, как это принимается при анализе У-ЦСИС.
Введение новых моделей работы источников нагрузки требует новых описаний для самой нагрузки. Разработки аналитических моделей нагрузки должны иметь достаточно общий характер, учитывая многие параметры источников нагрузки. В основу таких математических моделей положены марковский и специальный полумарковский процессы.
При описании моделей нагрузок, возникающих в Ш-ЦСИС, используется трехуровневая модель обработки нагрузок, представленная на рис. 9.21. Первый уровень - уровень вызовов и отбоев (Call Level) - соответствует продолжительности сеанса связи. На этом уровне необходимо учитывать активность отдельных источников нагрузки - знать интенсивности поступления вызовов от них и интенсивности их обслуживания. Так как Ш-ЦСИС является мультисервисной сетью, она характеризуется большим разнообразием источников нагрузки и их числом. Первый уровень оперирует со шкалой времени секунды-часы, и он непосредственно связан с определением необходимого числа виртуальных каналов для обеспечения всех видов коммуникационного сервиса.
Второй уровень расшифровывает сеанс связи (Burst Level). Он описывает характер битового потока в моменты обслуживания пользователя и со-
Рис. 9.21. Трехуровневая модель нагрузки: Г, - время активного состояния пользователя; Т„ - время пассивного состояния пользователя; (а- время активной передачи информации пользователя; /„ - длительность паузы в передаче информации; /п п- длительность паузы между передачей ячеек; и - время передачи ячейки ответствует моментам его активности и пассивности. Распределение длительностей пауз между битовыми потоками определяет берстность сообщения. Битовый поток, генерируемый источником, подразделяется на ячейки постоянной длины, образуемые пакетизатором, включаемым часто в СМ. Второй уровень оперирует шкалой времени, измеряемой секундами. На этом уровне решается вопрос допуска вызова в сеть.
Третий уровень - уровень передачи ячеек (Cell Level), передаваемых в транспортную сеть. Транслируемые ячейки от всех источников нагрузки образуют трафик в Ш-ЦСИС. Статистический закон распределения этого трафика является сегодня предметом интенсивных исследований. Данный уровень характеризуется типичными интервалами времени, составляющими миллисекунды, и он непосредственно определяет емкость буферных накопителей, вероятность потерь ячеек и время их ожидания в очереди.
Каждый из уровней характеризуются определенными моделями нагрузки и соответственно характеристиками качества обслуживания.
Ш-ЦСИС является системой высокой структуры сложности, для которой аналитические модели только начали разрабатываться сравнительно недавно. Для проверки аналитических моделей нагрузки и качества обслуживания пользователей (GoS) широко используют имитационное моделирование. В Ш-ЦСИС GoS оценивают не только вероятностью потерь информационных ячеек, но и вероятностью их задержки, а также величиной джиттера задержки.
Очевидно, что как правила допуска вызова к обслуживанию, так и сама стратегия обслуживания существенно влияют на указанные выше характеристики качества обслуживания. Поэтому проблема поддержания уровня GoS (потерь сообщения, задержки и джиттера) в Ш-ЦСИС решается на всех трех уровнях обслуживания (см. рис. 9.21), которым соответствуют рассмотренные выше три уровня управления [9.9, 9.15].
Решению этих трех фундаментальных проблем при создании Ш-ЦСИС посвящено большое число исследований.
Изучение комплекса проблем первого уровня показывает, что на первом этапе при нормально функционирующем оборудовании Ш-ЦСИС, последнюю можно начинать проектировать условно как сеть коммутации каналов. На этом этапе можно оценить пропускные способности виртуальных путей для различных направлений связи и эффективность их использования, решить вопрос о резервировании ШПБСП для отдельных классов пользователей, о приемлемом качестве обслуживания.
Изучение комплекса проблем второго уровня позволяет устранять перегрузки битовых потоков, обеспечить качество предоставления услуги (QoS) пользователю, при необходимости управлять QoS.
Общая идеология исследования уровня информационной ячейки, как правило, базируется на предположении, что поток ячеек является непрерывным с некоторой заданной средней скоростью.
Один из подходов исследования этой проблемы основан на двух предположениях:
• малая емкость буферного накопителя и относительно малая скорость поступления информационных ячеек, при которых вероятность поступления двух ячеек на один путь была бы мала;
• вероятность перегрузки, с которой возникает большое число необ-служенных ячеек в одно и то же время, пренебрежимо мала.
Эти предположения дают возможность моделировать уровень с помощью бернуллиевского и пуассоновского случайных процессов. Указанные предположения приводят к уже хорошо изученным моделям массового обслуживания с ограниченной емкостью буфера и детерминированным временем обслуживания. В таких моделях вероятность потерь ячеек главным образом зависит от интенсивности нагрузки и в меньшей степени от числа источников, создающих нагрузку. Кроме того, такие модели не являются чувствительными к пропорции ячеек, генерируемых пользователями различных классов.
При изучении уровня интервала активности интерес исследователей направлен на изучение поведения очередей при перегрузках. Один из подходов в изучении этого уровня базируется на аппроксимации, получившей название аппроксимации «жидкий поток» (Fluid Flow Approximation), при которой предполагается, что информация поступает непрерывно в период активности, и обслуживающее устройство с буфером работают таким образом, что характер исходящего потока аналогичен входящему. В этом случае используют марковские модели, позволяющие получить решение в замкнутом виде для бесконечных очередей и численное решение для конечных очередей.
С упрощением аналитической модели потока появляется возможность учесть такие важные параметры, как общее число источников нагрузки, максимальную скорость передачи, число активных источников и коэффициент активности или берстность источников нагрузки определенного класса, которая, как было показано выше, характеризуется значительной вариацией для различных скоростей передачи и видов информации.
От системы управления трафиком требуется определенная гибкость, так как необходимо поддерживать заданные уровни QoS и GoS. Сложность решения этой проблемы обусловлена большим разнообразием классов пользователей. При этом от системы управления требуется, с одной стороны, относительная простота реализации на уровне ATM и с другой, - робастность, т. е. обеспечение высокой эффективности управления ресурсами при изменении трафичной ситуации на сети.
При организации доступа в Ш-ЦСИС выделяют два аспекта:
• правило доступа вызова в сеть (Call Admission);
• стратегия обслуживания вызова, когда вызов уже принят к обслуживанию (Source Policing).
Первый аспект связан с изучением влияния приоритетов на качество обслуживания, второй - с равномерностью выдачи информационных ячеек в сеть. Правила допуска вызова в сеть основаны на знаниях о состоянии звена, т. е. числа принятых к обслуживанию вызовов различного типа. Решение о принятии следующего вызова принимается, если вероятность потерь информационных ячеек лежит в допустимых пределах (Р = 10"5-10“9).
Чтобы удовлетворить этим аспектам в Ш-ЦСИС, необходимо реализовать две функции управления и контроля трафиком в сети: управление доступом пользователя в сеть (Connection Admission Control - САС) и управление параметрами использования (Usage Parameter Control - UPC). Эти вопросы будут рассмотрены ниже.
⇐Пакетизация информации и статистическое мультиплексирование | Мультисервисные телекоммуникационные сети | Категории сервиса уровня atm⇒