V.2.Расчет среднего времени доставки информационного блока

В разрабатываемой ССИУ присутствует трафик двух типов: трафик данных и голосовой трафик.

Применительно к передаче данных ССИУ будет функционировать как сеть передачи дискретных сообщений с коммутацией пакетов.

Применительно к передаче голосовой информации ССИУ также будет функционировать как сеть ПДС КП. Причем голосовой трафик имеет более высокий приоритет по сравнению с трафиком данных.

Произведем расчет времён доставки информационных сообщений и голосовых пакетов. Кроме того, при передаче голосовых пакетов, наряду со средним временем доставки пакета важным показателем является разброс времен доставки пакетов. Поэтому для голосового трафика необходимо рассчитать также дисперсию или среднеквадратическое отклонение среднего времени доставки пакета.

При расчетах принимаются следующие предположения и ограничения:

• входной поток пакетов на каждом участке сети подчинен пуассоновскому закону,

• закон распределения времени обслуживания – регулярный,

• время, необходимое на сборку/разборку сообщения из пакетов, мало и им можно пренебречь,

• длина пакетов, на которые разбивается сообщение, составляет 48 байт без учета заголовка.

Будем интерпретировать каждый элемент сети как двухполюсную систему массового обслуживания типа:

|M|D|1|r_|d₁|f¹|

(пуассоновский поток на входе, регулярный закон распределения времени обслуживания, одноканальная система с идеальной надежностью, система с неограниченной очередью, прямым порядком обслуживания и одним относительным приоритетом).

Среднее время доставки пакета в СМО указанного типа определяется как:

E(T_д) = E(T_w)+T_s,

где E(Т_д) – среднее время доставки пакета, E(T_w) – среднее время ожидания в очереди, T_s – время передачи пакета по каналу.

Для среднего времени ожидания в очереди голосовых пакетов и пакетов данных при условии, что голосовые пакеты имеют более высокий приоритет, справедливы формулы [5], [20]:

,

где

E(T_{w_г}) – среднее время ожидания в очереди голосового пакета, E(T_{w_д}) – среднее время ожидания в очереди пакета данных, _г – интенсивность нагрузки, создаваемая голосовым трафиком, _д – интенсивность нагрузки, создаваемая трафиком данных, _г – интенсивность обслуживания голосовых пакетов, _д – интенсивность обслуживания пакетов данных.

Величины _г и _д вычисляются по формулам:

,

,

где

_г – интенсивность входного потока голосового трафика, _д – интенсивность входного потока трафика данных.

Величину _г можно вычислить как: _г=С/24.

Время передачи по каналу голосовых пакетов и пакетов данных вычисляется как:

T_{s г} = 1/_г,

T_{s д} = 1/_д.

Для голосовых пакетов также необходимо вычислить дисперсию среднего времени ожидания в очереди (что при регулярном законе распределения времени обслуживания эквивалентно дисперсии среднего времени доставки). Дисперсия вычисляется по формуле [20]:

D_г = E(T_{w г}²) – E²(T_{w г}).

Величина E(T_{w г}²) вычисляется по формуле [20]:

.

Согласно требованиям к передаче данных в ССИУ, среднее время доставки сообщения размером 100 кбайт не должно превышать 100 с. Зная среднее время доставки информационных пакетов на каждом участке, среднее время доставки сообщения можно найти, воспользовавшись правилом, согласно которому время доставки сообщения через сеть ПДС КП, работающей в режиме виртуальных соединений равно суммарному времени доставки всех пакетов, на которые разбивается сообщение, через самый узкий участок маршрута плюс время передачи одного пакета через все остальные участки.

Сообщение длиной 100 кбайт разбивается на 100*1024/48 = 2133 ячеек. Заполним таблицу 14 и определим самый узкий участок маршрута передачи.

14. Зависимость времени доставки информационного блока от скорости канала, при равных интенсивностях нагрузки.

Направление	Скорость канала 192 кбит/с	Скорость канала 256 кбит/с	Скорость канала 512 кбит/с
Сегмент 1 – Центральный узел	161 с	11 с	3 с
Сегмент – 2 центральный узел	125 с	10,8 с	3 с
Сегмент 3 – центральный узел	174 с	11 с	3 с
Центральный узел – Сегмент 1	150 с	11 с	3 с
Центральный узел – Сегмент 2	119,2 с	10,7 с	3 с
Центральный узел – Сегмент 3	141 с	10,9 с	3 с

Так как время передачи одной ячейки через сеть мало, то им можно пренебречь. Следовательно максимальное время доставки информационного блока данных в ЧНН для каналов со скоростями 192 кбит/с составляет 174 секунды, что не удовлетворяет предъявленным требованиям ко времени передачи файлов.

Для обеспечения своевременной доставки информационных блоков данных длиной 100 кбайт требуется увеличение скорости канала. Из таблицы 14 видно, что уже при скорости канала в 256 кбит/с среднее время доставки блока данных соответствует заданным требованиям.

Проведем расчет среднего времени доставки и дисперсию времени доставки голосового пакета (ячейки) при скорости в канале связи 256 кбит/с. Данные расчета сведены в таблицу 15.

15. Среднее время доведения и дисперсия среднего времени доведения голосового пакета.

Направление	Среднее время	Дисперсия
Сегмент 1 – Центральный узел	278,1 мс	1,43 мс
Сегмент 2 – Центральный узел	277,99мс	1,43 мс
Сегмент 3 – Центральный узел	278,13 мс	1,43 мс
Центральный узел – Сегмент 1	278,05 мс	1,43 мс
Центральный узел – Сегмент 2	277,97 мс	1,42 мс
Центральный узел – Сегмент 3	278,05 мс	1,43 мс

Из таблицы 15 видно, что при выбранной скорости канала в 256 кбит/с требования по дисперсии задержки голосовых пакетов выполняются. Большое время доведения одной голосовой ячейки объясняется конечной скоростью распространения сигнала, а также удаленностью ИСЗ, находящегося на геостационарной орбите.