4. Управление нагрузкой и защита сервиса

В телекоммуникационных сетях со многими пользователями, конку­рирующими за одни и те же ресурсы (многостанционный доступ), важно определить сервисные требования пользователей и гарантировать, что при нормальных сервисных условиях будет обеспечен класс обслуживания (GoS). В большинстве систем это может быть обеспечено тем, что льгот­ные абоненты (полицейские, медицинские услуги и т.д.) получают более высокий приоритет, чем обычные абоненты, когда они делают попытки вызова. При нормальных условиях мы хотим гарантировать, что для всех абонентов и для всех типов вызовов (местный, внутренний, международ­ный) приблизительно обеспечивается один и тот же уровень обслужива­ния, например, блокировка - 1%.

При некоторых ситуациях попытки вызова определенных групп абонентов не должны блокироваться полностью, а другие группы в то же самое время получают большое число отказов. Это предполагает «коллек­тивное наказание» второй группы абонентов.

Исторически оно возникло из-за децентрализованной структуры и применения ограниченной доступности (транспонировании), кото­рые с точки зрения сервисной защиты все еще являются применимы­ми и полезными.

Цифровые системы и сети имеют увеличенную сложность, и без про­филактических мер обслуженная нагрузка, функция предложенной нагруз­ки будет типично иметь форму, подобную системе ALOHA (рис. 6.4).

Чтобы гарантировать, что система во время перегрузки будет продол­жать работать с максимальной производительностью, применяются раз­личные стратегии. В системах (станциях) с программным управлением мы можем применять введение промежутков между вызовами (call-gapping) и распределение приоритетов для задач (лекции 13).

В телекоммуникационных сетях общими являются две стратегии: резервные каналы и защита виртуальных каналов.

1. Пучок резервных каналов

В иерархических телекоммуникационных сетях с альтернативной маршрутизацией мы защищаем от потерь первичную нагрузку. Если рас­сматривать часть сети (рис. 11.1), то можно убедиться, что прямая нагруз­ка А Т конкурирует за свободные каналы пучка каналов группы А Т с поте­рянной нагрузкой на участке АВ . Как нагрузка, АВ уже имеет прямой маршрут, но мы хотим дать приоритет нагрузке АТ для доступа к каналам пучка линий А Т. Это может быть сделано, если ввести пучок резервных каналов. Мы позволяем нагрузке АВ занимать А Г-каналы, только если на направлении А Т есть больше, чем г свободных каналов, (г — параметр резервирования). Таким образом, .нагрузка АТ получает более высокий приоритет, чем нагрузка, поступающая от АВ. Если все вызовы имеют одинаковое среднее время пребывания в системе (ц,, = ц,₂ = ц) и односло- товую PCT-I нагрузку, то можно легко установить диаграмму переходов состояний и найти вероятность блокировки.

Рисунок 11.1. Альтернативная маршрутизация нагрузки (см. пример 11.6.2/ Нагрузка от А до В частично обслуживается прямым марш­рутом (первичный маршрут = маршрут высокого использования), частично - вторичным маршрутом через транзитную станцию Т

Если отдельные потоки нагрузки имеют различные средние време­на пребывания в системе либо если мы рассматриваем биноминальную нагрузку или нагрузку Паскаля, то нужно установить N-мерную диаграмму переходов состояний, которая будет необратима. При некоторых состоя­ниях вызова, которые были приняты ранее, состояние может измениться, но изменения будут обнаружены, и таким образом процесс будет необ­ратимым. Мы не можем применить алгоритм свертки, разработанный в секции 10.4, для этого случая, но обобщенный алгоритм в секции 10.5.2 может легко быть изменен, если принять, чтоp_t (х) = 0, когда х>п-г.

Основной недостаток метода резервного пучка линий в том, что он касается только местной стратегии, при которой рассматривают лишь одну группу пучков каналов (линий связи), а не полное соединение из «конца в конец». Кроме того, это односторонний механизм, который защищает один поток нагрузки за счет другого, но не наоборот. Поэтому он не может применяться для взаимной защиты соединений и услуг в широкополосных сетях.

Пример 11.6.1: Канал дежурного приема

В беспроводной подвижной системе связи мы можем гарантировать более низкую вероятность блокировки вызовов при хендовере (пере­даче вызова), чем для новых попыток вызова, резервируя последний свободный канал (называемый каналом дежурного приема) для вызовов хендовера.