
- •Моделирование и оптимизации сетей связи
- •Содержание
- •Введение
- •1. Понятие оптимизации
- •2. Этапы оптимизации
- •3.2 Модели сети связи как СМО
- •3.2.2 Примеры аналитических модели сетей связи как (СМО)
- •Обозначения СМО по Кендаллу (Kendall’s notation)
- •M/M/V (ДО с потерями)
- •M/M/V (ДО с ожиданием)
- •Аппроксимация Клейнрока
- •3.2.4 Последовательность СМО
- •Пример последовательности СМО M/M/1
- •Оценка задержки и джиттера (IPTD, IPDV)
- •Потери пакетов данных (IPLR)
- •Ошибки в пакетах данных (IPER)
- •3.2.5 Потоки отличные от простейшего
- •Оценка коэффициента Херста и АКФ
- •Пример реализаций простейшего, самоподобного и антиперсистентного потоков
- •3.3 Модели надежности сети связи
- •Общие определения
- •3.5 Метод добавления-удаления (IE – inclusion-exclusion)
- •Выводы
- •3.4.2 Общая структура имитационной событийной модели
- •Функционирование событийной имитационной модели
- •3.4.3 Последовательности событий
- •Получение потока событий с заданными свойствами
- •Пример для экспоненциального распределения
- •Эмпирический закон распределения
- •On/off моделирование самоподобного потока
- •Примеры систем имитационного моделирования
- •Содержание
- •4.2 Надежность сети связи
- •5. Аналитические методы оптимизации
- •5.1 Экстремумы функции
- •5.2 Безусловная оптимизация
- •5.3 Условная оптимизация
- •5.3.2 Выпуклые функции
- •5.3.3 Условия Каруша-Куна-Таккера (ККТ)
- •6. Численные методы оптимизации
- •6.1 Общий алгоритм численных методов
- •Покоординатный спуск (пример)
- •6.3.2 Метод Хука-Дживса (поиск по образцу)
- •6.3.2 Метод Хука-Дживса (поиск по образцу)
- •Метод Хука-Дживса (пример)
- •6.3.3 Симплекс метод Нелдера-Мида (поиск по деформируемому многограннику)
- •Симплекс метод Нелдера-Мида (пример)
- •6.3.4 Комплексный метод Бокса (Условная оптимизация)
- •6.3.5 Метод штрафных функций (Условная оптимизация)
- •6.3.4 Некоторые другие методы оптимизации выпуклых функций
- •6.4 Стохастические методы
- •6.4.1 Слепой случайный поиск
- •6.4.2 Эволюционный метод (генетический алгоритм)
- •Генетический алгоритм
- •Генетический алгоритм (пример)
- •6.5 Динамическое программирование
- •Динамическое программирование (пример) размещение узла в сети связи
- •размещение узла в сети связи – поиск центра графа
- •размещение узла в сети связи – поиск центра и медианы графа
- •Литература

3.2 Модели сети связи как СМО
Y
V
QoS
A |
Сеть связи |
B |
Y V
QoS
QoS
Параметры функционирования |
|
Параметры надежности |
|
|
|
Основная задача моделирования сети связи – определить соотношение между трафиком, ресурсами сети и качеством обслуживания
9

3.2.1 Параметры функционирования сети связи
Параметры функционирования
|
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
|
||
|
Параметры |
|
|
достоверности |
|
|
Временные |
|
|||||
|
|
|
|
|
параметры |
|
|||||||
|
доступности |
|
|
(точности) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
(скорости) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
Качество |
|
Вероятность |
|
|
||||
Вероятность |
|
Вероятность отказа |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
потери вызова |
|
при установлении |
передачи речи |
|
ошибок при |
Временные параметры |
Временные передачи |
||||||
|
|
|
сессии |
|
|
|
передаче данных |
установления |
пакетов данных |
||||
Вероятность |
|
Вероятность |
|
|
|
Вероятность |
соединения |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
разъединения |
|
Вероятность неуспешной |
|
|
|
потери данных |
|
|
|
|
|||
|
прерывания сессии |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
авторизации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вероятность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
прерывания сессии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t ={t1, ,tn } |
|||
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
IPER = ne |
||||||
p = n0 |
|
IPTD |
|
= 1 ∑ti |
|||
n |
|
|
N |
|
|
|
n i=1 |
|
|
|
nL |
|
|
|
|
|
IPLR = |
|
|
|
|
||
|
|
IPDV = tMAX −tMIN |
|||||
|
N |
|
10

3.2.2 Примеры аналитических модели сетей связи как (СМО)
Сеть связи выполняет работу по обслуживанию трафика. Трафик в сети связи представляет собой процесс поступления и обслуживания заявок пользователей. Процесс поступления заявок, чаще всего, представляет собой случайный процесс. Заявки (вызовы или пакеты данных) поступают в случайные моменты времени. Для обслуживания каждой заявки сеть предоставляет некоторый ресурс, если в момент поступления заявки свободных ресурсов нет, то в зависимости от дисциплины обслуживания, заявка получает либо отказ в обслуживании, либо ставится на ожидание (в очередь).
Z – случайное число
t0 |
t1 |
ti |
ti+1 |
t |
Z
Сеть связи и ее элементы могут быть представлены как системы массового
обслуживания (СМО).
Функционирование СМО характеризуется
параметрами трафика, параметрами пропускной способности и параметрами качества обслуживания.
N
Q
A
} K
{
C
B
B }
B
11

3.2.3 Элементарные СМО
Обозначения СМО по Кендаллу (Kendall’s notation)
A / B / C / K / N / D
А) Тип потока заявок
Символ |
Название |
Описание |
|
|
|
M |
Markovian |
Простейший поток. |
|
|
|
D |
Degenerate distribution |
Детерминированный поток. |
Ek |
Erlang distribution |
Поток Эрланга k-параметр формы. |
|
|
|
G |
General distribution |
Общий вид распределения. |
MAP (Markovian arrival process) – промежутки времени между вызовами имеют не экспоненциальное
распределение.
BMAP – возможно поступление k заявок в один момент (k-случайное число) MMPP – Пуассоновский процесс модулированный Марковским процессом.
12

B) Распределение времени обслуживания
Символ |
Название |
Описание |
|
|
|
M |
Markovian |
Экспоненциальное распределение. |
D |
Degenerate distribution |
Детерминированное время обслуживания. |
|
|
|
Ek |
Erlang distribution |
Распределение Эрланга. |
|
|
|
G |
General distribution |
Общий вид распределение. |
C) Число обслуживающих устройств
K) Число мест ожидания
N) Число источников заявок
D) Дисциплина выбора из очереди
Символ |
Название |
Описание |
|
|
|
FIFO/FCFS |
First In First Out/First Come First Served |
Первым вошел, первым вышел. |
LIFO/LCFS |
Last in First Out/Last Come First Served |
Последним вошел первым вышел. |
|
|
|
SIRO |
Service In Random Order |
Случайный выбор из очереди. |
|
|
|
PNPN |
Priority service |
С пиоритетами. |
13