12 Узлы

Узлы связи УС осуществляют распределение информации на сети. Они бывают двух основных видов:

1) Коммутационные (коммутируемые) узлы (рис.1) обеспечивают коммутацию каналов или сообщений между всеми сходящимися в узле каналами или линиями от оконечных пунктов (ОП) и других узлов. Коммутационные узлы, в которые включаются абонентские пункты (АП), обычно называются станциями, а осуществляющие объединение нагрузок – концентраторами.

Рисунок 1 – Коммутационный узел

2) В сетевых (некоммутационных) узлах (рис.2) осуществляется кроссирование (долговременные переключения, «кроссовая коммутация») сходящихся в узле линейных трактов, каналов и линий для организации пучков прямых каналов.

Рисунок 2 – Сетевой узел

Роль сетевых узлов в сети в двух аспектах:

– для организации пучков прямых каналов – выделения каналов для разных вторичных сетей и связей (возможность перекроссирования – переключений);

– при заданной схеме кроссировок.

Рисунок 3 – Общий случай

Узлы, как правило, выполняют несколько функций, т.е. коммутационный узел может содержать и скроссированные каналы, и оконечные каналы, которые нельзя использовать для транзита (рис.3). В концентратор с одной стороны включается большое число малонагруженных каналов (обычно – абонентских линий), а с другой – небольшое число хорошо используемых каналов (обычно идущих к узлам или другим концентраторам). При поступлении вызова от абонента в концентраторе автоматически выбирается свободный канал к узлу, а при вызове абонента в концентраторе осуществляется вынужденное искание. На ГТС роль концентраторов играют подстанции (с выносом части станционного оборудования) и групповые установки. На сетях передачи данных концентраторы объединяют нагрузку, поступающую по низкоскоростным каналам, и направляют ее в высокоскоростной (широкополосный) канал, а также могут выполнять некоторые функции по обработке информации (например, по обнаружению ошибок), что позволяет упростить абонентское оборудование.

Всякий узел (рис.4) содержит каналообразующую аппаратуру (КОА) и системы, обеспечивающее распределение сообщений; кросс, системы коммутации каналов (СКК) или сообщений (СКС), а также устройства управления (УУ) и может включать ЭВМ. Каждый пункт (оконечный или узел) с точки зрения его роли в сети характеризуются след.основ.показателями:

– мощностью по вводу и выводу информации;

– коммутационными возможностями (мощностью по возможностям распределения потоков сообщений);

– возможностями (мощностями) обработки и хранения информации;

– стоимостью или приведенными затратами (на один вход или на единицу коммутируемой информации);

–надежностью.

Рисунок 4 – Составные части узла связи

41. Надёжность и живучесть сетей

Надежность – свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения, транспортирования. Надежностью какого-либо объекта обычно называют свойство, заключающееся в способности выполнять определенные задачи в определенных условиях эксплуатации. Надежность системы оценивается целым рядом показателей(критерий), сгруппированных в три уровня. I уровень – детерминированные показатели, характеризующие структуру сети, изображенную графом. Показатели – реберная, вершинная, смешанная связность. II уровень – стохастические показатели надежности элементов сети и сети в целом. К этим показателям(критериям) относятся:

- коэффициент готовности

;

- среднее время простоя; - наработка на отказ;

- вероятность нарушения установленного соединения;

- средняя величина потерь; - среднее время восстановления;

- средний срок службы и др.

III  уровень – интегральный показатель надежности сети.

Традиционные показатели надежности, основанные на понятии полного отказа малопригодны в случаях, когда выход из строя некоторой группы элементов системы не означает полного нарушения функционирования, а только снижение качества обслуживания, или снижение эффективности функционирования.

Были разработаны новые подходы к оценке надежности систем, учитывающие

- степень снижения качества обслуживания; - продолжительность неработоспособности; - широту распространения влияния отказов.

В США введен новый критерий ULE (User Lost Erlang) – потерянные пользователями Эрланги

где Е – интенсивности пользовательской нагрузки (в Эрл), теряемой во время простоя; Н – длительность простоя, час.

В Японии предложен показатель «масштаб отказа»

где А – интенсивность потерянного трафика; N – число пользователей, оставшихся без связи.

б) методы расчёта надёжности

- Рассмотрим задачу определения надежности связи между узлами x_i и x_j в сети, заданной графом G = (X, U).Пусть известна вероятность исправного состояния р_{l, m} всех дуг сети (l, m) U. q _{l, m} = 1 - p _{l m} - вероятность отказа. Пусть узлы x _j и x_j  соединены множеством путей M_{i j}.  ^k_ij M_{i j}.

         Надежностью пути   ^k_ij  будем называть вероятность исправного состояния всех дуг, составляющих путь и определять по формуле вероятности последовательных событий

(А)

  Надежностью связи   x _j  и  x_j   будем называть вероятность исправного состояния хотя бы одного пути из множества  M_{i j}. Для нарушения связи между x _j и  x_j необходимо, чтобы вышли из строя все ребра хотя бы одного сечения  ^l_{i j} , из множества сечений  S_{i j} , соответствующих множеству  M_{i j}.            Надежность  р^l_{i j} сечения  ^l_{i j} , т.е. вероятность того, что в нем исправно хотя бы одно ребро, находится из соотношения:

(В)

          Если в задаче необходимо учитывать надежность узлов, то их в общем случае можно считать ребрами (i, i).           Очевидно, что формулы (А) и (В) соответствуют формулам надежности систем, состоящих из последовательных (А) и параллельных (В) элементов.

Р₁₄ = р₁ * р₂ * р_{3 } Р ( _{i j})

Надежность связи между вершинами S и t определяется как вероятность сложного события, состоящего из совокупности некоторого количества элементов. Подсчет вероятности зависит от структуры сети и может осуществляется тремя методами.

Метод упрощения.

Метод последовательных упрощений

Табличный метод