5.3. Логический метод повышения эффективности

инфотелекоммуникационных АТМ-CIF-систем

Как показывает анализ выражений нахождения оптимальных длин протокольных блоков различных уровней архитектуры ИТС, приведенных в разд. 4.3, а также анализ результатов расчета указанных длин, приведенных в [11, 33], имеет место сильная зависимость последних от различных параметров транспортного соединения, в особенности, от интенсивности разнородных трафиков и качества дискретного канала. Указанная зависимость носит противоречивый характер: увеличение скорости передачи и интенсивности трафиков приводит к увеличению вероятности ошибки в дискретном канале – уменьшению длины кадра. В связи с этим возникает вопрос: возможно ли повышение эффективности использования пропускной способности ЛЦТ, если произвести оптимизацию протокольных блоков отдельных уровней архитектуры ИТС независимо друг от друга. Естественно, что при положительном ответе на этот вопрос потребуется ввести между отдельными уровнями архитектуры ИТС специальную процедуру форматирования. Под процедурой форматирования будем понимать автоматический перевод формата протокольного блока данного логического уровня архитектуры открытых систем в заданный формат протокольных блоков нижележащего логического уровня и обратную операцию – автоматическое восстановление заданного формата протокольных блоков данного логического уровня из протокольных блоков произвольного формата нижележащего логического уровня [10]. В общем случае эта процедура включает в себя три операции: 1) блокирование (размещение нескольких протокольных блоков данного логического уровня в одном протокольном блоке нижележа­щего логического уровня); 2) сегментирование (размещение одного протокольного блока данного логического уровня в нескольких протокольных блоках ниже­лежащего логического уровня); 3) упаковка (размещение одного протокольного блока данного логического уровня в одном протокольном блоке нижележащего уровня). Применительно к архитектуре ИТС-АТМ указанная процедура может быть реализована между подуровнем сегментации и сборки и уровнем АТМ, а также между уровнем АТМ и подуровнем уровня АТМ. Для простоты анализа ограничимся рассмотрением режима передачи трафика класса с использованием службы ABR в гибридной ИТС-АТМ-CIF [33]. Расчет оптимальных длин -фреймов данных подуровня , будем базировать на построении и оптимизации общего функционала использования пропускной способности транспортного соединения при условии, что среднее время пребывания -фрейма в сквозном тракте передачи равно заданному значению. Указанный функционал учитывает избыточность служебных полей протокольных блоков, вносимую каждым логическим уровнем, а также особенности функционирования уровневых протоколов. Пусть – средняя длина -сообщения данных на подуровне конвергенции CS AAL3/4, – функция распределения длины -сообщений на подуровне CS AAL3/4; ( ) – длина протокольного блока -го уровня (соответственно фрейма подуровня и фрейма подуровня сегментации/сборки SAR AAL3/4); ( ) – избыточность, вносимая в протокольный блок -го уровня. Тогда в общем случае

, (4.22)

где , – «приведенная» к подуровню уровня АТМ средняя длина -сообщения данных в случае использования операций блокирования ячеек; - среднее число информационных частей -ячейки в -сообщении с «приведенной» к подуровню уровня АТМ средней длины ; ; – среднее число информационных частей сегментов подуровня сегментации и сборки SAR на подуровне конвергенции CS; – коэффициент, учитывающий механизм организации обратной связи на подуровне конвергенции CS с целью защиты от ошибок в составном тракте; , – коэффициент, учитывающий загрузку ЛЦТ на подуровне уровня АТМ.

При организации передачи -сообщений в сети ячейками фиксированной длины всегда

, , (4.23)

и функционал (4.22) фактически становится функцией одной переменной :

.

При анализе эффективности процедуры блокирования ограничимся построением и исследованием математических моделей, описывающих процесс передачи -сообщений данных в режиме установленного соединения в предположении, что каждый канал тракта совместно с соответствующей ему частью памяти коммутатора АТМ моделируется СМО . Звенья независимы, время распространения сигналов и время обработки информации в коммутаторах достаточно малы, распределение ошибок в дискретном канале биномиальное с параметром , можно показать [33], что

,

, (4.24)

где = ( ), а = .

Здесь все обозначения параметров и допущения аналогичны введенным в разделах 2- 4. Ясно, что оптимизация функционала (4.39) по двум переменным = и при условии сводится к раздельной оптимизации функционала

(4.25)

по переменной и оптимизации функционала

(4.26)

по переменной . Полученные при этом оптимальные уровневые примитивы подставляются в (4.22). Величина есть максимально возможный критерий эффективности использования пропускной способности ЛЦТ при введении процедуры форматирования на сетевом уровне в полном объеме.

Величина , где - длина стандартной ячейки АТМ – есть максимально возможный критерий эффективности использования пропускной способности ЛЦТ при традиционной упаковке при условии (4.23). Если или , то ввод процедуры форматирования в полном объеме или частично на подуровне уровня АТМ целесообразен. В противном случае достаточна упаковка.

Величина находится из уравнения , легко показать, что оптимальное значение есть корень трансцендентного уравнения

, (4.27)

решение которого сводится к задаче о неподвижной точке [32] и строится при помощи итерационного процесса . Здесь – есть -я итерация величины , - сжимающий нелинейный оператор, фигурирующий в правой части уравнения (4.27).

Явное значение для оптимальной длины -фрейма находим из уравнения

.

= + , (4.28)

где рассчитывается при = .

Сравнение величин максимально возможных коэффициентов использования пропускной способности ЛЦТ и ( 53 байт) позволит оценить эффективность введения процедуры блокирования ячеек на уровне АТМ. Для сети АТМ с параметрами: Мбит/с, бит/с, бит, бит, бит, бит, , , с сравнительная оценка показывает, что эффективность использования пропускной способности ЛЦТ % при введении функции блокирования ячеек на уровне АТМ по сравнению с традиционной упаковкой в ячейки фиксированной длины повышается на 12% (с точностью до 1%) [33].

При использовании функции блокирования данных на логических уровнях архитектуры АТМ сервисными примитивами переменной длины в полном объеме и аналогичных значениях параметров сети, эффективность использования трактов передачи среднего качества (например, ) % повышается почти вдвое [33]. Используя предложенную методику, можно показать, что эффективность операций форматирования данных сервисными примитивами переменной длины на подуровне сегментирования/сборки SAR и на подуровне уровня АТМ сохраняется в широком диапазоне изменения параметров транспортного соединения. Текущее значение определяет значение ошибки в дискретных трактах дерева маршрутов , в то время как оптимальное значение фрейма определяется по величине нагрузки , а также системе пропускных способностей ЛЦТ, входящих в соответствующий тракт передачи, их загрузки сообщениями других соединений и т.п..

В [10] показано, что в общем случае операция сегментирования эффективна в каналах плохого качества (радио и тропосферные каналы и т.д. при >10^-3), в каналах хорошего качества ( <10^-5) эффективна операция блокирования. В стандартных каналах – упаковка.

Контрольные вопросы по разделу 4

1. Сформулируйте математические задачи анализа однородных пакетных и гибридных инфокоммуникационных транспортных систем на технологии АТМ на основе комплексных критериев эффективности с учетом их условной зависимости при предоставлении инфокоммуникационной услуги.

2. Чем обусловлено появление технологии АТМ-CIF. Поясните суть технологии.

3. Выведите в явном виде выражения для нахождения оптимальных длин речевых фреймов и фреймов данных для однородных пакетных инфотелекоммуникационных транспортных систем, реализованных на технологии АТМ-CIF.

4. Сформулируйте основные предположения и допущения при нахождения оптимальных длин речевых фреймов и фреймов данных для однородных пакетных ИТС-АТМ-CIF.

5. Что является результатом решения задачи анализа однородных пакетных ИТС-АТМ-CIF?

6. Выведите в явном виде аналитические зависимости оптимальных длин речевых фреймов и фреймов данных от внешних и внутренних параметров гибридной ИТС-АТМ-CIF.

7. Объясните, почему в высокоскоростных пакетных ИТС-АТМ-CIF с кодированием пауз в речевых соединениях мультимедийный трафик лучше использует тракт передачи, чем в гибридных ИТС-АТМ-CIF? Опишите общий характер зависимости скорости передачи трафика данных от вели­чины речевого трафика.

8. Сформулируйте условия пропускания информационных потоковых компонент мультимедийного соединения в предположении стационарности соотношения потоков между узлами. Как они формируются?

9. На чем базируется логический метод повышения эффективности ИТС-АТМ-CIF, в условиях неоднородной ее структуры при переменном качестве составного дискретного канала. Укажите эффективность применения указанного метода на примере использования ресурса пропускной способности трактов передачи.

146