РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТРАФИКА МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ ДОСТУПА

Параметры QoS описаны в рекомендации ITUY.1541. В частности, задержка распространения на всем участке сети (из конца в конец) при передачи речи не должна превышать 100 мс, а вероятность превышения задержки порога в 50 мс не должна превосходить 0.001, т.е. Величина задержки на всем участке сети складывается из следующих составляющих,где – время пакетизации (зависит от типа трафика и кодека); – время задержки при транспортировке в сети доступа; – время задержки при распространении в транзитной сети; – время задержки в приёмном буфере.Как видно из таблицы 3.2, применение низкоскоростных кодеков, например, таких как G.723m, уменьшает основную часть бюджета задержки. Задержка в приёмном буфере также велика, поэтому сеть доступа и транспортная сеть должны обеспечивать минимальную задержку.Таблица 3.2. Параметры кодеков.G.711uG.711aG.726-32G.729G.723mG.723aСкорость передачи,кбит/с64643286.35.3Задержка пакетизации,мс1112567.567.5Задержка в буфере флуктуации сигнала2 датаграммы,40 мс2 датаграммы,40 мс2 датаграммы,40 мс2 датаграммы,40 мс2 датаграммы,60 мс2 датаграммы,60 мсДопустим, что задержка сети доступа не должна превышать 5 мс. Время обработки заголовка IP-пакета близко к постоянному. Распределение интервалов между поступлениями пакетов соответствует экспоненциальному закону. Поэтому для описания процесса, происходящего на агрегирующем маршрутизаторе, можно воспользоваться моделью M/G/1. Для данной модели известна формула, определяющая среднее время вызова в системе (формула Полячека-Хинчина для среднего значения).Вспомним выражение (2.8), описывающее среднее время пребывания пакета в системе. Естественно сравнить эту величину с величиной среднего времени обслуживания одного пакета. Отношение , т. е. отношение времени, проведенного в системе (очередь плюс обслуживание), ко времени, приходящемуся в среднем на обработку пакета, характеризует коэффициент неудобства системы, обусловленного наличием в ней других пакетов. Если пронормировать равенства (2.8) и (2.9), получатся формулы, в которых время выражено в единицах среднего времени обслуживания:(3.1)(3.2)где – средняя длительность обслуживания одного пакета; представляет собой сумму квадратов коэффициентов вариации времени обслуживания и промежутков времени между поступающими требованиями; – параметр потока; – среднее время задержки пакета в сети доступа.Здесь видна линейная форма влияния статистических флуктуаций на задержку входящего потока.В случае экспоненциального распределения (М) . В случае распределения Эрланга (E) , где – порядок закона Эрланга. В случае постоянного времени обслуживания заявки (D) . Экспоненциальным распределением можно (с определённым допущением) моделировать передачу пакетов переменной длины. Постоянное время обслуживания наблюдается при передаче по каналу пакетов одинаковой длины. Ненулевой коэффициент вариации учитывает возможные отклонения при использовании в заголовках IР поля ToS (тип обслуживания). Кроме того, время обработки IР -пакета в значительной мере зависит от используемых на маршрутизаторе правил обработки.Необходимо произвести расчет для всех трех типов распределений.Из формулы (3.1) можно определить зависимость максимальной величины для средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа . Для этого необходимо из формулы (3.1) выразить :Построить график зависимости величины средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа .Рис.3.1 График зависимости величины средней длительности обслуживания одного пакета от среднего времени задержки в сети доступа Интенсивность обслуживания обратно пропорциональна среднему времени задержки пакета в сети доступа:Время должно выбираться как минимальное из двух возможных значений: Значения , полученного по формуле (3.1*). При этом, если коэффициент использования будет равен – это говорит о том, что сеть перегружена и малейшие флуктуации параметров трафика могут привести к нестабильной ее работе.Значения из условия ограничения загрузки системы, т.е. когда значение коэффициента использования (принять =0.5).Далее для сравнения полезно определить параметры системы, при значении =0.5, т.е. загрузке сети на 50%. В этом случае необходимо заново определить среднюю длительность обслуживания интенсивность обслуживания , и задержку в сети доступа по формуле (3.1*).При известном среднем размере пакета можно определить требуемую полосу пропусканияПостроить график зависимости требуемой полосы пропускания от среднего времени задержки в сети доступа .Рис.3.2 График зависимости требуемой полосы пропускания от среднего времени задержки в сети доступа На основании полученного значения делаем вывод, что система передачи STM-4сможет обеспечить данную скорость.РАСЧЁТ МАТРИЦЫ ТЯГОТЕНИЯ В 5-И УЗЛОВОЙ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИПринципы формирования мультисервисных потоковИсходные данные для расчёта представлены в табл. 4.1-4.4.Таблица 4.1 – Интенсивность входных потоков телефонии№ вар8Входные потоки телефонии, пакетов/с18, пакетов/с15, пакетов/с20, пакетов/с14, пакетов/с24Средняя длина пакета телефонии , байт205Таблица 4.2 – Интенсивность входных потоков передачи данных№ вар2Входные потоки передачи данных, пакетов/с200, пакетов/с180, пакетов/с170, пакетов/с230, пакетов/с150Средняя длина пакета передачи данных , байт1300Таблица 4.3 – Интенсивность входных потоков видео№ вар8Входные потоки видео, пакетов/с6, пакетов/с8, пакетов/с4, пакетов/с12, пакетов/с7Средняя длина пакета видео , байт930Таблица 4.4 – Вероятности появления пакетов соответствующей длины№ вар3Распределениедлин пакетовданных, байт0.4 , байт0.1 , байт0.5Формирование составной матрицы тяготенийРассмотрим порядок формирования матрицы тяготений для наиболее типичного случая, когда поступающий в узел сети составной поток состоит из трафика речи, видео и данных. В простейшем случае матрицу тяготений для составного потока можно получить обычным поэлементным суммированием матриц для аудио потока , видео потока и потока данных , т.е.(4.1)Все четыре матрицы, приведённые выше, имеют одинаковую структуру. Их размерность равна числу узлов в сети, а элемент определяет поток из узла в узел . При этом элементы главной диагонали матрицы соответствуют внутристанционной нагрузке узла .Пусть – поступающий в узел поток телефонных сообщений от подключённых к нему абонентов. Здесь в более широком смысле под абонентом будем понимать не только одиночные терминалы, но и таких коллективных пользователей как ЛВС или УАТС. Во избежание значительных усложнений для определения поступающих в узел потоков целесообразно воспользоваться среднестатистическими данными об абонентской активности, приняв, что в час наибольшей нагрузки (ЧНН) каждый абонент является источником потока пакетов одной и той же интенсивности в каждом виде трафика. Тогда, например, можно определить как суммарный поток пакетов IP-телефонии (VoIP), исходящий от абонентов, т.е. от абонентов, подключённых к узлу . При этом сам поток для случая однородных абонентов (в смысле их потоковой активности) можно определить как:,(4.2)где – число телефонных абонентов, подключённых к -тому узлу; – удельная телефонная нагрузка, исходящая от одного абонента.Аналогичным образом для видео потоков и потоков данных определить значения и .Таблица 4.5 – Входные потоки байтов 5-и узловой сетиПараметрВходные аудио потоки, тыс.пакетов/с,205 байт3,693,0754,12,874,92суммарный поток18,655 ,1300 байт260234221299195суммарный поток1209 ,930 байт5,587,443,7211,166,51суммарный поток34,41Так как информационный обмен ведётся пакетами разной длины, то для объективной характеристики межузловых потоков целесообразно от интенсивности потока пакетов перейти к интенсивности потока байтов:(4.3)где m – среднестатистическая длина пакетов в байтах, хотя поток пакетов более соответствует существу процессов в сети.Построение матрицы тяготения производим в следующей последовательности:а) По формуле (4.3) определим входные потоки байтов () в каждый узел по каждому виду трафика , , для 5-и узловой сети, где 1,2 ... 5 – номера узлов.Входные потоки байтов 5-и узловой сети представить в виде таблицы 4.5.Таблица 4.5 – Входные потоки байтов 5-и узловой сетиПараметрВходные аудио потоки, мбайт/с,205 байт1,4761,231,641,1481,968суммарный поток7,462 ,1300 байт2623,422,129,919,5суммарный поток120,9 ,930 байт2,793,721,865,583,255суммарный поток17,205б) Каждый входной поток распределяется по пяти узлам (включая и свой узел) пропорционально интенсивностям потоков, входящих в эти узлы, т.е.(4.5)1,824731,52062,027471,419232,432971,52061,267171,689561,182692,02747Тр =2,027471,689562,252751,576922,70331,419231,182691,576921,103851,892312,432972,027472,70331,892313,24396559,14503,226475,269643,011419,355503,226452,903427,742578,71377,419Тв =475,269427,742403,978546,559356,452643,011578,71546,559739,462482,258419,355377,419356,452482,258314,5160,244772,412971,206493,619462,111350,326363,21731,608654,825952,81514Тп =0,163181,608650,804322,412971,407570,489554,825952,412977,238924,22270,285572,815141,407574,22272,46324После построения матриц тяготения для рассматриваемой 5-и узловой сети по каждой категории трафика необходимо построить суммарную матрицу в соответствии с формулой (4.1).561,209507,159478,503648,049423,899505,073457,388431,04584,718382,262Т =477,459431,04407,036550,549360,562644,92584,718550,549747,805488,373422,073382,262360,562488,373320,223Таким образом, в ходе выполнения данного задания была найдена среднестатистическая длина пакета для потока данных, которая составила (байт), сформированы матрицы потоков байтов (поток телефонии, видео и данных) в каждый узел по каждому виду трафика и суммарная матрица тяготения.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫОсновная:1. Иверсен В.Б. Разработка телетрафика и планирование сетей [Электронный ресурс] / В.Б. Иверсен. — Электрон. текстовые данные. — М. : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016. — 625 c. — 2227-8397. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/57383.html2. Башарин Г.П. Лекции по математической теории телетрафика [Электронный ресурс] : учебное пособие / Г.П. Башарин. — Электрон. текстовые данные. — М. : Российский университет дружбы народов, 2009. — 146 c. — 978-5-209-03058-4. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/11564.htmlДополнительная литература:1. Братченко Н.Ю. Теория телетрафика [Электронный ресурс] : учебное пособие / Н.Ю. Братченко. — Электрон. текстовые данные. — Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2014. — 177 c. — 2227-8397. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/63142.html.2. Гольдштейн Б. С., Соколов Н. А., Яновский Г. Г. Сети связи: Учебник. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург 2014 г.— 401 с. Режим доступа: http://ibooks.ru/reading.php?productid=340663