BC/NW 2006, №2, (9) :5.3

 

ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

 

Широков В.Л.

 

 

Аннотация. Описываются методы оценки и математические модели производительности и эффективности мультисервисных телекоммуникационных систем. Для описания различных сервисных потоков в сети используется метод контуров. Для расчета производительности и стоимости систем применяется математическое моделирование. Балансировка производительности выполняется с использованием метода оврагов. Благодаря разработанной базовой методологии рассчитываются функциональные параметры различных мультисервисных телекоммуникационных систем.

Введение

Создание современных мультисервисных телекоммуникационных систем (МТКС) требует оценки их производительности и своевременной модернизации с учетом эффективности (стоимости в пересчете на производительность системы).

В связи с отсутствием возможности точно рассчитывать функциональные параметры МТКС, при инженерном проектировании приходится решать задачи расчета производительности и оценки эффективности вложений эмпирически, путем простого увеличения числа каналов или изменения характеристик узлов системы.

Целью базовой методологии, ориентированной на обоснованную оценку и выбор параметров МТКС, является создание теоретических основ, позволяющих разработать научно-обоснованные инженерные методы и методики, обеспечивающие расчет функциональных параметров и стоимостных затрат на создание и модернизацию узлов и каналов МТКС. Предлагаемая методология обеспечивает такой расчет и оценку функциональных параметров системы с учетом влияния технических характеристик оборудования, параметров нагрузки, пакетной сегментации сообщений, используемых протоколов, а также работы пользователей в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени.

1. Основные определения МТКС

МТКС – это мультисервисные системы обмена информацией (МСОИ) класса MAN [1], ориентированные на передачу цифровых данных, аудио и видео информации на существенные расстояния (до нескольких десятков км). С одной стороны, МТКС содержит активные обслуживающие узлы и пассивные каналы передачи, имеющие известные технические характеристики, обеспечивающие подключение большого числа пользователей, обслуживаемых с требуемым качеством сервиса, охватывающих большую территорию. С другой стороны, современная МТКС – это техническая система, имеющая структуру звезда, которая содержит оконечные устройства пользователей, к которым подключаются компьютеры, телефоны, аудио/видео приемники и др. оборудование.

МТКС является сложной системой, эффективность функционирования которой невозможно оценить одной величиной. Поэтому используется набор характеристик, основным из которых являются производительность и стоимость.

Производительность МТКС оценивается временными задержками и числом сообщений, которые обрабатывают узлы и каналы МТКС за определенный временной период. Общее число сообщений, которое передается по сети за заданный временной период, определяется также возможностями обслуживающих узлов, каналов и необходимым качеством услуг.

К параметрам, характеризующим производительность отдельных узлов МТКС, относят характеристики и число этих каналов, интенсивность поступления сообщений (нагрузки), время обслуживания эталонных запросов, время обработки и передачи пакетов в фазах сообщения. К параметрам, характеризующим производительность каналов связи, относят также время обработки пакетов в узлах, пропускную способность и скорость передачи с учетом дополнительных расходов на служебную информацию. Одна из задач оценки производительности МТКС состоит в предварительном получении исходных данных, позволяющих вычислить промежуточные параметры, которые дают базовые значения и качественно характеризуют производительность и эффективность МТКС.

Хотя существует множество подходов к оценке производительности и эффективности МТКС, они носят частный характер [1], отличаются сложными математическими соотношениями, непригодны на ранней стадии создания МТКС. Исследования, использующие имитационное моделирование, позволяют лучше оценить процессы, связанные с оценкой производительности МТКС. Однако имитация это трудоемкий процесс, требующий более длительного времени, т.к. осуществляется в «замедленном» масштабе времени. Традиционно используемые методы не учитывают свойств разнородных сообщений, особенностей физического и канального уровней, то есть не рассчитывают реальную нагрузку на сеть.

Производительность МТКС, необходимая для обработки заданного числа сообщений с требуемым качеством услуг, может превосходить пропускную способность отдельного канала или группы базовых каналов. Поскольку каналы организуются на ограниченном физическом и канальном ресурсе, то для обслуживания заданного числа сообщений, с учетом известных ограничений, требуется выполнять поэтапную реструктуризацию с целью обоснованного изменения параметров системы.

Учитывая продолжающийся рост сетей MAN (МТКС класса МСОИ), объема трафика, массового создания сетей на основе кабельного Ethernet, гибридных HFC технологий, беспроводных сетей WiFi, MMDS, WiMAX, 3G, а также в связи с отсутствием систематических исследований, направленных на разработку научно обоснованных моделей, методов и методик для ранних этапов создания таких систем, расчета их производительности, выбора параметров с учетом стоимости базового оборудования.

2. Структурные и функциональные особенности МТКС

При рассмотрении структуры сети, логики функционирования элементов и базовых узлов МТКС (=МСОИ), отображения и влияния нагрузки на сеть, учитываются все основные технические характеристики, определяющие производительность системы. В результате предложена функциональная модель объекта, рассмотрены параметры и разработана математическая модель МСОИ для расчета и оценки производительности системы.

Так, например, беспроводной объект класса МТКС (=МСОИ, рис.1-2) представляет собой множество абонентских модемов (АМ), размещенных по возможности ближе к потребителям информации: компьютерам (PCs, LANs), телефонам, STBs (Set Top Box) и другому оконечному оборудованию.

Множество {АМ} с помощью головного модема (ГМ, рис.2а) связываются с глобальными сетями и между собой в инфраструктурном режиме (через ГМ).

Основным элементом базовой станции (БС) МСОИ является ГМ, к которому относится также вспомогательное «пассивное» оборудование для приема-передачи и усиления цифровых сигналов. Такая сеть является открытой IP-сетью на всех уровнях выше физического Phy и канального MAC-уровня. Взаимодействие МСОИ с внешними сетями осуществляется по стандартам Ethernet с использованием стека протоколов TCP/IP.

Физическая структура МСОИ представляет собой «звезду» (или «мультизвезду»), то есть структуру "точка-многоточка" (рис.1-2), которая, в случае беспроводной сети, образуется каналами обмена между ГМ, находящимся на БС, и множеством {АМ}, находящимися у абонентов.

Рис.1. Структура МСОИ «точка-многоточка»

 

Функциональная схема МСОИ имеет в минимальной конфигурации один прямой TDM канал и один обратный TDMA канал (рис.2а).

В направлении от {АМ} к БС, образуется одно или несколько логических «колец» (или «мультикольцо»), которые управляются ГМ (рис.2б).

Функциональная модель МСОИ – это многофазная замкнуто-разомкнутая сеть массового обслуживания (СМО). Она состоит из центральной СМО, совместно используемого прямого канала (ПК, одного или нескольких) и обратного канала (ОК, одного или нескольких), содержит до 8175 обслуживающих узлов ({АМ}_i), возможно тоже нескольких типов, которые моделируются множеством СМО_i, i=.

В предположении постоянной нагрузки l_i0 на все узлы Y_i, уравнение баланса                                              n_il_i+l^o/m=l_i0=const,                                (1)

где n_i=n'=const, i= – число абонентов (источников нагрузки) на АМ_i, m – общее число АМ (источников нагрузки на ГМ).

Общее число абонентов МСОИ                n =.                    (2)

 

 

Рис.2. Функциональная (а) и логическая (б) схемы МСОИ

а) Функциональная схема (K_n=1 и K_o=1)         б) Логическая схема (K_n=1 и K_o=k)

 

Обозначения на рис.2:

ГМ – головной модем; АМ_i – абонентский модем; ОК_k  – k-тый обратный канал; K_o – число ОК; ПК_n  – n-й прямой канал; K_n – число ПК; СПД – сеть передачи данных; ТВ/радио – сети ТВ, радиовещания (источники); ТфОП – телефонная сеть общего пользования; WANs – глобальные сети.

 

Насыщение узла ГМ или АМ в сети класса МСОИ, обозначаемое как максимальное число n'* источников нагрузки на каждый узел i, наступает при

                 n'* = (если m_i >>l_i),          (3)

где m_i – интенсивность обслуживания в узле i; l_i – средняя интенсивность одиночной нагрузки; T_c – время цикла, т.е. сумма среднего пассивного времени 1/l_i0, или времени "размышления" (где l_i0 – средняя интенсивность нагрузки АМ_i на ГМ), и среднего времени обработки                                                          t_i =1/m_i.                       (4)

Прямое определение n'* методами СМО затруднительно, т.к. контуры сообщений разнотипные, характеристики узлов и каналов разные, число узлов и пользователей-абонентов МСОИ варьируется от тысячи до десятков тысяч.

Для определения n'* составляются схемы контуров, графовые модели и временные диаграммы контуров сообщений через МСОИ, рис.3-5, которые учитывают фазы контуров передачи пакетов.

Модель нагрузки на МСОИ характеризуется следующими параметрами:

1)     d-функцией «включена-выключена», т.е. нагрузка активна-пассивна;

2)     скоростью V₀ полезной голосовой информации (тип кодека);

3)     временным циклом t₀ пакетирования голосовой информации (от 10 до 90 мс);

4)     активностью a₁ групп пользователей по видам услуг;

5)     активностью A абонентов по группам пользователей.

 

Рис.3. Типы контуров q передачи пакетов через узлы и каналы МСОИ

 

Для расчета телефонной нагрузки определяется длина b₀ пакетов голосовой информации в байтах                       b₀ = (V₀/8)^.t₀.                                 (5)

Для наиболее сложного контура q_t телефонии передача пакетов голосовых сообщений выполняется с использованием Req-запросов и занятия ресурсов обратного (ОК) и прямого канала (ПК). Графовая модель временных затрат T(t) при прохождении пакетов сообщения через замкнутый контур q_c={q_t} показана на рис.4.

Рис.4. Графовая модель временных затрат T(t) при прохождении

информационных пакетов через замкнутый контур q_c={q_t}

 

Временная диаграмма T(t) полной задержки t при передаче трафика через МСОИ по замкнутому контуру q_c показана на рис.5.

На рис.4-5 приняты следующие обозначения:

·        t_r – время передачи Req-запроса в ОК (фаза j_r);

·        t_p – время выборки Map-расписания из памяти ГМ;

·        t_i – время чередования, то есть перемешивания символов в кадрах для передачи в ПК и ОК (интерливинг, interleaving);

·        t_n – время передачи расписания и данных в ПК (зависит от соотношения K_o/K_n числа ОК на 1 ПК, длины L_p Map-расписания и длины b_q пакета Req-запроса);

·        t_z – круговая задержка, определяемая по формуле          t_z =2L_m/a_p^.с,        (6)

где L_m – максимальная дальность; a_p – коэффициент замедления физической среды; с – скорость света в вакууме;

·        t_m – время обработки пакетов транзакций в АМ;

·        t_q – время между соседними запросами в рассматриваемом контуре q;

·        T_c – полный временной период процессов обработки пакетов всех активных циклически замкнутых сообщений.

 

Рис.5. Временная диаграмма T(t) полной задержки t при передаче пакетов через МСОИ по замкнутому контуру q_c

 

Таким образом, общее время t_t, или полный период одного прохождения пакетов голосового сообщения через замкнутый контур q_t Î q_c, включает следующие составляющие временных задержек:                                        t_t= t_r+t_p+t_i+t_n+t_z+t_m,  (7)

где t_r, t_p, t_i, t_n, t_z, t_m определены выше.

В расчетах нагрузки на каналы МСОИ учитываются следующие характеристики модели производительности (МП):

-          тип q_t,v,d контуров, по которым передаются сообщения в зависимости от услуги;

-          фактическая длина b_n, b_o пакетов, передаваемых по НК;

-          разбиение пакетов в ПК на кадры длиной b_k, фактическая скорость C_n передачи информации в канале;

-          разбиение пакетов в ОК на мини-слоты длиной b_s, длительность тайм-слота t_s, число тайм-слотов m_s, фактическая скорость C_o передачи информации в канале;

-          дополнительные ресурсно-временные расходы в канальных трактах на организацию передачи пакетов в соответствующем контуре q.

Методика получения интенсивности m_i состоит из следующих этапов:

-          собирается схема по рис.6 для имитации передачи ГМÛАМ, которая позволяет изменять настройки каналов, задавать интенсивность потоков и длину пакетов;

-          для различных настроек каналов выполняются измерения временных интервалов между пакетами, рассчитывается пропускная способность m_i узлов МСОИ.

 

Рис.6. Схема измерения временных интервалов передачи пакетов через МСОИ

Адекватность предложенной методики измерений и расчета m_i (рис.6) обоснована фактом, установленным А.А.Шерром, что система разделения времени при конечном числе источников и дисциплине FIFO ведет себя как СМО M|M|1.

Для целей проектирования МСОИ в качестве исходных данных (ИД) задаются параметры абонентской нагрузки: структура и динамика трафика по видам реализуемых мультисервисных услуг, передаваемых через МСОИ, которая зависит от вида этих услуг и для своего описания использует следующие ИД:

-      количество телефонных абонентов n_t;

-      используемый голосовой кодек G.7xx;

-      активность a_t телефонных абонентов в часы наивысшей нагрузки (ЧНН);

-      количество абонентов n_v ТВ/радиовещания;

-      средняя активность a_v абонентов ТВ/радиовещания;

-      средняя интенсивность l_v передаваемых видео/аудио потоков;

-      число и активность (n_i^d,a_i^d) индивидуальных пользователей Интернет и корпоративных (n_k^d,a_k^d) соответственно, различаемых по требуемой входной интенсивности трафика l_i, l_k, причем n_d – число активных пользователей, a_d – активность Интернет абонентов, и n_d = n_i + n_k.

3. Математические соотношения модели производительности беспроводной

В случае радиосистемы задержка t₁ передачи одного бита в прямом (ПК) или обратном (ОК) радиоканале определяется по формуле:

                          t₁=1/C_{n,o}=(1+a_{n,o})/H_{n,o}^.I_M{n,o},                          (8)

где H_{n,o} – ширина ПК, Гц; a_{n,o} – защитный интервал между каналами, I_M{n,o} – информативность модуляции.

Задержка t_n передачи пакета длиной b_n байт в ПК составляет

                              t_n=8b_n/C_n= 8b_n^.(1+a_n)/H_n^.I_M.                            (9)

Продолжительность t_s тайм-слота, необходимого для передачи одного мини-слота b_s, имеющего в ОК фиксированную длину b_s=16 байт, определяется как

                                      t_s=k_t/V_o/I_M^.t_o,                                          (10)

где k_t=C_o/8t_o; V_o=H_o/(1+a_o); t_o=6,25 мкс.

Число m_o тайм-слотов и число m_s мини-слотов соответственно под передачу пакета в ОК, составляет m_o=2ⁿ, где n=1÷7.  Тайм-слоты выделяются в режиме BE (с наивысшим усилием, BE – Best Effort), по Map-расписанию, а часть остается для передачи в режиме конкуренции (Contention).

Длина b_t' пакета телефонии на MAC-уровне   b_t'=b₀+z_MAC,       (11)

где                                     z_MAC=z_IP+z_RTP+z_UDP.                                    (12)

Интенсивность l_t' голосовых пакетов на MAC-уровне   l_t'=8b_t'/t₀.        (13)

Занимаемый пакетом объем b_t на Phy-уровне составит b_t=b_t'+z_F+z_{s,k}, (14)

где z_F – вставка Phy-уровня; z_{s,k} – оверхед мини-слота z_s или кадра z_k, определяемые по формуле                                      z_{s,k}=b_{s,k}–mod_b(b_t'+z_F),                   (15)

где mod_b(b_t'+z_F) – значение b_t'+z_F по модулю b_s – длине в байтах мини-слота в ОК, b_s=16, или по модулю b_k в случае ПК, b_k=188 байт – длина кадра в ПК.

Физический заголовок (оверхед) z_F определяется как

                                                    z_F=z_С+z_P+z_Q,                                    (16)

где z_С – вставка FEC-контроля, которая определяется по схеме (K,2T) кодирования Рида-Соломона                                    z_С=éb_t'/Kù^.2T+z_L,                             (17)

где K=75, T=5; éxù – округление вверх; z_L – вставка последнего кодового слова:

z_L=16–mod_K(b_t'), если 0<mod_K(b_t')<16, иначе z_L=0, если mod_K(b_t')=0, (18)

где mod_K(b_t') – значение b_t' по модулю K=75.

Максимальная интенсивность Req-запросов l_r=8b_r^.l_p,           (19)

где b_r – фактическая длина Req-запроса; интенсивность l_p Map-сообщений для телефонии, l_p=1/t₀ (20). Максимальная интенсивность передачи Map-расписаний l_pm=b_pm^.(K_o/K_n)^.(1+a_n)/H_n^.I_M (21), где b_pm – фактическая длина Map-сообщения, K_o/K_n – число ОК на один ПК.  t_r=1/l_r (22), t_p=1/l_p=b_p ^.t_2w/l_2w (23), где t_p – время выборки нового Map-расписания через шину compact PCI ГМ для его передачи, b_p – длина расписания в байтах, t_2w – время чтения двойного слова длиной l_2w=4 байта.

Требуемая интенсивность l_t^o обслуживания отдельной транзакции телефонии (фазы j_t и j_r контура q_t) составит в ОК l_t^o=l_t+l_r (24), а общая интенсивность m_t^o обслуживания n_t' пакетов сообщения в ОК m_t^o=l_t^o.n_t' (25).

Интенсивность l_tⁿ, требуемая для обслуживания пакетов одной транзакции телефонии (фазы j_n и j_p контура q_t), и общая интенсивность m_tⁿ обслуживания n_t' пакетов транзакций в ПК составят соответственно l_tⁿ=l_n+l_p (26), m_tⁿ=l_t^n.n_t' (27).

Числа K_t' каналов МСОИ для телефонии определяется по формуле K_t'=éN_t^.a_t/n_t'ù (28), где N_t – число абонентов; a_t – их активность; n_t' – число абонентов в “условном” канале.  Пропускная способность C_t каналов для телефонии определяется по формуле C_t=K_t'^.V₁ (29), где V₁ – скорость в одном частотном канале.

Время t_i чередования символов кадра в ПК t_i=K₀^.t₁ (30), если M_n=64QAM или 256QAM, иначе t_i=K₁^.t₁ (31), если M_n=QPSK или 16QAM, где K₀, K₁ – табличные значения; t₁ – время передачи бита, определяемое как t₁=1/V_i (32), где V_i – фактическая скорость в ПК_i.

Время передачи Map-расписания в ПК t_pn=(K₂+b_p^.K_o/K_n)^.(1+a_k)^.8t₁ (33), где K₂ – константа (дается производителем); b_p – длина расписания.

 

4. Передача данных смеси аудио/видео сообщений и

Вычисление интенсивностей {m,C}_v+d передачи аудио/видео информации v и данных d производится по формуле {m,C}_v+d={m_n,o–m_t,C_n,o–C_t} (34), где C_n – пропускная способность ПК, m – интенсивность обслуживания пакетов в узлах.  Задержки t определяются как {t_d,t_v}=t_n+t_m (35),  где t_n=t_n(b_n) – время передачи пакетов в контурах q_d, q_v по ПК в направлении от ГМ к АМ (фаза j_n); t_m=t_m(b_n) – время обработки в фазе j_m пакетов, поступающих в АМ по ПК.  Эти данные берутся у производителя оборудования или являются результатом измерений временных интервалов для расчета {m_n,m_o} по предложенной выше методике.

Предельное число пакетов телефонии, аудио/видео информации или данных, которое обеспечивается возможностями системы, составит n_q^*=l_q^.T_c=T_с/t_q (36), где T_с – временной период, t_q – задержка в контуре qÎ Q= {q_t,q_v,q_d}, t_q= (37), j_q – фазы контура q; t_i – элемент задержки t_q; b_i – длина пакета; m_i – интенсивность обслуживания в фазе i.

Если абонентам n_q выделяется только часть b_q временного ресурса T_c, то n_q=l_q^.b_qT_c=b_qT_c/t_q (38), где b_q^.T_c=DT_c (39) – доля временного ресурса.

Весовой коэффициент b_q услуг в контуре q определяется как b_q=n_q/(n_t+n_v+n_d), поэтому b_t=n_t/(n_t+n_v+n_d), b_v=n_v/(n_t+n_v+n_d) и b_d=n_d/(n_t+n_v+n_d) (40).

Предельная производительность W_q^* в контуре q, при ограничении на временную задержку t_q<T_c, определяется как W_q^*=n_q^*/a_q (41), где a_q – активность трафика услуг или абонентов в контуре q. Соответственно предельная производительность W_d^* передачи данных W_d^*=n_d^*/a_d, где a_d – средняя активность Интернет-абонентов, W_t^* (при передаче телефонного трафика) составит W_t^*=n_t^*/a_t, где a_t – активность телефонных абонентов, и предельная производительность W_v^* передачи видео/аудио трафика составит W_v^*=n_v^*/a_v, где a_v – средняя активность получателей видео/аудио информации.

Комплексная рабочая производительность W_p определяется как W_p=/T_c=Σg_iW_{iÎ Q} (42), где i – индексы контуров Q={q_d, q_t, q_v}, описывающих предоставление мультисервисных услуг U={d,t,v}, g_i – коэффициент использования контура i сообщениями.

Соотношения (1-42) составляют основу математической модели производительности МСОИ.

5. Задача расчета производительности и выбор параметров каналов МСОИ

Получение, обработка и анализ исходных данных (ИД), необходимых для расчета параметров производительности, выполняется с помощью самостоятельной методики.

Задача расчета параметров производительности и выбора пропускной способности каналов МСОИ формулируется следующим образом.

1)    Заданными для расчета производительности являются следующие ИД:

-   перечень U предоставляемых сервисных услуг U={d,t,v};

-   число N обслуживаемых абонентов N={N_d,N_t,N_v};

-   максимальная дальность L_m БС МСОИ;

-   активность A={a_d,a_t,a_v} абонентов;

-   интенсивность входного трафика l₀={l_d, l_t, l_v} абонентов;

-   ширина каналов МСОТ {H_k}, , KÎ {K_n,K_o};

-   виды модуляции {M_k} в каналах {НК_k}, ;

-   интенсивность обслуживания m_n, m_o {ОУ}={Y} (ГМ и АМ);

-   бюджет B, выделенный на оборудование БС системы.

2)      Ограничения модели производительности МСОИ следующие:

-          длины пакетов по типам услуг – одинаковые;

-          время обслуживания пакетов – детерминированное;

-          фазы и контуры сообщений по типу услуг – однотипные;

-          законы распределения поступления сообщений – экспоненциальные;

-          допустимое время t_d,t_t,t_v задержки пакетов в контурах – фиксированное;

-          {}<< 1, {l_nΠ q_v &} >> {l_nΠ {q_t,q_d}&}, »0 и l_o»0|q_v.

3)      Промежуточные результаты расчета производительности следующие:

-          дополнительные ресурсные затраты z пакетов на сетевом z_IP, канальном z_MAC и физическом z_Phy уровнях;

-          фактическая длина пакетов b_{d,t,v}Î {K_n,K_o} для ПК и ОК в зависимости от вида услуги U={d,t,v};

-          интенсивность l(v₀,t₀,j) нагрузки в зависимости от полезной скорости v₀ обслуживания, периода t₀ активности и фаз {j} обработки в контуре q;

-          интенсивность m(a,b,n,l) обслуживания пакетов в зависимости от активности {a} абонентов, длины пакетов b, числа сообщений n и интенсивности l.

4)      Требуется рассчитать и выбрать следующие параметры каналов БС МСОИ:

-          требуемую пропускную способность {C} каналов {ПК,ОК}ÎБС МСОТ;

-          необходимое количество K_n, K_o каналов {ПК,ОК};

-          рабочую W_n' и предельную W_n^* производительность W_n^*={W_d^*,W_t^*,W_v^*};

-          максимальное число n_q^*={n_d^*,n_t^*,n_v^*} абонентов, обслуживаемых в заданный временной цикл T_c;

-          стоимость D(S_h,K) оборудования и параметры производительности {W} в зависимости от вариантов структуры S_h, числа K={K_n,K_o}, конфигурации каналов {H, M} и дополнительных каналообразующих элементов БС МСОИ.

Методика расчета параметров каналов БС МСОИ содержит три основные стадии:

-          сбор, обработку ИД, расчет фактических параметров в соответствии с математическими соотношениями модели нагрузки (МН);

-          использование ИД и расчетов параметров нагрузки в соответствии с разработанными алгоритмами методики и соотношениями математической модели производительности (МП);

-          анализ и интерпретацию полученных результатов, формирование рекомендаций по выбору оборудования для создания эффективной БС МСОИ.

Методика расчета параметров загрузки каналов [6] состоит в задании ИД, расчете удельной нагрузки {b} на каналы по видам услуг, определении производительности условного канала, расчете общего числа и конфигурации каналов БС МСОИ.

Сходимость выбора параметров каналов обеспечивается пропорциональным распределением нагрузки между видами услуг U={d,t,v} в каналах БС При этом используется метод оврагов [3], который иллюстрируется рис.7.

Наряду с производительностью, рассчитывается стоимость БС в зависимости от структуры дополнительного каналообразующего оборудования, определяющего общую стоимость каналов, т.е. учитывается эффективность БС МСОИ.

 

7. Балансировка выбора параметров каналов БС МСОИ (МТКС)

 

Заключение

Основные этапы базовой методологии следующие:

1.      По самостоятельной методике, описанной в [1], осуществляется сбор исходных данных о системе, ее технических характеристиках, нагрузке.

2.      Составляется структурная модель системы, на которую накладываются контуры трафика сообщений, фаз обработки и передачи пакетов.

3.      С использованием математических соотношений модели производительности рассчитываются параметры реальной нагрузки и функциональные параметры производительности для канала, имеющего условную ширину.

4.      В случае необходимости выполняется методика измерения временных задержек для получения нормативных значений интенсивностей m базовых обслуживающих узлов (АМ и ГМ) и пропускной способности C направленных каналов МСОИ, прямых и обратных.

5.      Выполняется расчет параметров МСОИ, в которых используются математические соотношения модели нагрузки и производительности, обеспечивается выбор параметров каналов по методике расчета и оценки фактического использования пропускной способности (загрузки) каналов.

6.      По методу оврагов обеспечивается сходимость и сбалансированный выбор параметров каналов, вариантов структуры S_h БС по стоимости оборудования и реальной производительности МСОИ.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Широков В.Л. Разработка моделей и методов для оценки и выбора параметров мультисервисных систем обмена информацией. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – М.: МЭИ, 2006.

2.      Широков В.Л. Беспроводной мультисервис для регионов / Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание". – М.: Groteck, BС №7 (35), 2003. – С.34-35.

3.      Широков В.Л. Модели оценки производительности многофункциональных систем обмена трафиком на примере беспроводных сетей доступа Wi-Fi, Wireless MAN и WiMAX / Электронный журнал "Вычислительные сети. Теория и практика". – М.: ВС/NW, №2 (5), 2004. Раздел 6, статья 1. – http://network-journal.mpei.ac.ru.

4.      Методика оценки и выбора параметров мультисервисных систем обмена информацией / Широков В.Л.; ООО «Телесет». – Москва, 2006. – 30 с. – Ил. – Библиогр.: 2 назв. – Рус. – Деп. в ВИНИТИ 25.08.06, № 1102-В2006.

5.      Гельфанд И.М. и др. Метод оврагов в задачах рентгеноструктурного анализа. – М.: Наука, 1966. – 80 с.