
книги из ГПНТБ / Щербина, Л. П. Коммутируемые сети связи [учебное пособие]
.pdfПоток требований задается:
— интенсивностью С;
— законом распределения (для простейшего потока f(t) = = Сеct).
Время обслуживания задается его средним значением и зако ном распределения.
Состав и алгоритмы установления соединений устанавливаются отдельно для каждого ИНС. Однако даже для сетей связи с неболь-
.шим числом КЦ и соединяющих их ветвей это будет составлять значительный объем исходной информации, который может превы сить объем памяти ЭЦВМ и привести к значительным усложне ниям при решении поставленной задачи. Выходом из этого положе ния является формализация алгоритмов установления соединений, иными словами создание типовых ИНС.
Задание в этом случае номера ИНС должно однозначно пока зывать его тип, в результате определения которого формируются конкретные пути установления соединений и порядок обращения к ним.
Отсутствие формальных правил деления направлений по типам определяет необходимость при решении поставленной задачи руко водствоваться собственным опытом, пониманием процессов функ ционирования конкретных ИНС и требованиями к качеству обслу живания абонентов.
А. Задание и выработка исходных данных, носящих случайный характер
Все исходные данные по своей природе могут быть разделены на две группы. В первую группу входят показатели, являющиеся для конкретной задачи постоянными величинами (число КЦ, коли чество и состав ИНС).
Во вторую группу исходных данных, как правило определяющих величины и характер потоков телефонной нагрузки (поступающих от абонентов и функционирующих в сети), входят показатели, являющиеся совокупностями случайных величин, подчиняющимися определенным законам распределения.
Рассмотрим две совокупности случайных величин, характери зующие поступающую в ИНС и функционирующую в элементах сети нагрузку, а именно:
— совокупность моментов поступления требований {£*};
—совокупность моментов времени освобождения каналов {10св{}> В предположении, что поток требований является простейшим,.
функция плотности распределения на оси времени записывается как
f ( t ) — Ce~ct. |
(10.10) |
Для получения случайных чисел с плотностью распределения (10.10) может быть использован косвенный метод. Этот метод осно вывается на следующей теореме [1]: если случайная величина и
151
имеет плотность распределения f(x), то распределение этой слу чайной величины
х |
(10.11) |
s — ^ f ( x ) d x |
|
о |
|
является равномерным в промежутке [0, 1]. |
с плот |
Чтобы получить совокупность случайных величин ( *) |
ностью распределения f(x), необходимо решить уравнение (10.11)
относительно х. |
Подставив в уравнение (10.11) функцию плотности |
|
распределения |
(10.10), после преобразований получим |
|
|
= — -jL- In е;. |
(10.12) |
Учитывая, что получение случайной величины ег- с помощью специальной подпрограммы на ЭЦВМ не представляет труда, можно согласно выражению (10.12) получить совокупность случай ных чисел {X;) с плотностью распределения, записанной выраже нием (10:10).
Теперь легко может быть получена требуемая совокупность мо ментов {(г \ поступления требований в ИНС.
■ Если y.i — случайные промежутки времени между очередными моментами требований (10.12), то сами моменты поступления тре бований определяются системой уравнений:
гс с; |
: |
4 |
= х]> |
(Ю.13) |
*2 = 4 + *2 = *1 + * 2 ; |
||||
|
••••••••• |
|||
|
|
4 — 4 -1 + %i — Т] У7 • |
|
|
|
|
|
ы |
|
Совокупность значений времени освобождения каналов опреде |
||||
ляется |
|
|
|
(10.14) |
|
|
|
4 > c u i = * / + |
где т, — время обслуживания поступившего в момент 4- требования.
•Считая, что время обслуживания распределено по экспоненци альному закону, плотность его распределения описывается выра жением
? (*) =
где р — параметр распределения, по .смыслу являющийся величи
ной, обратной среднему времени обслуживания |р = — j .
В связи с этим значение времени обслуживания -г,- может быть определено как
х£= — рг 1п |
(10.15) |
152
Б. Составление модели сети связи
При составлении модели сети связи необходимо учитывать тог факт, что процессы, происходящие в реальной сети, разделены как во времени, так и в пространстве, а процессы, имитирующие функ ционирование сети в ЭЦВМ, протекают во времени последова тельно. Эго обстоятельство находит отражение в структуре логиче ской схемы модели.
Введем некоторые предположения:
1.Каждому типу ИНС соответствует определенный состав путей установления соединений, содержащих определенное количество ветвей, занимаемых в соответствии с заданным алгоритмом.
2.Вызов считается обслуженным, если имеется хотя бы одна цепь свободных каналов в пределах предоставленной совокупности путей, соединяющая исходящий и входящий КЦ ИНС У,.
3.Потоки требований, поступающие в ИНС,— простейшие, вре мя обслуживания т распределено по экспоненциальному закону, время функционирования сети— 1 час.
Для построения алгоритма, моделирующего процесс функциони рования сети связи, используются следующие операторы:
Фл — формирование случайных моментов Ун-поступления пер вого требования в каждое из УИНС;
Л2— определение наименьшего времени /, min поступления требо
вания в ИНС У,-; |
1 -• |
’ :: |
Рз— проверка условия £imin<l; |
|
|
Л4 — определение номера ИНС У,-, которому соответствует вы |
||
бранный оператором Л2 момент поступления требования Ятш; |
соот |
|
Л5— определение /У,- совокупности путей |
(типового ИНС), |
|
ветствующих выбранному номеру У,-; |
|
|
,Рв — проверка условия ti> t0св наличия хотя бы одной цепи сво бодных каналов в пути первого выбора совокупности;
А-1 — занятие |
свободных каналов на пути л* (при наличии не |
скольких свободных каналов в требуемом пучке — выбор одного |
|
из них); |
1 в счетчики обслуженных ветвями требований со |
Лв — запись |
гласно замятию каналов по оператору Ап\ Ф9—-формирование случайного времени т,- занятия каналов тре
бованием, поступившим в момент £,■; |
занятых: |
||
Фю— формирование |
времени освобождения каналов, |
||
по оператору А7; |
|
|
|
А и — запись |
1 в счетчик обслуженных требований в ИНС У,-; |
||
А 12 — запись |
1 в |
счетчик обслуженных требований |
по типу |
ИНС Я,-;
Ф1з— формирование очередного момента t / поступления требо вания в ИНС У,- запись значения t'/ в l-ю ячейку первоначальнопоступивших требований;
А 14 — запись 1 в счетчик требований в первой ветви рассматри ваемого пути;
153-
Pis — проверка условия /,:>/0св наличия хотя бы одной цепи сво бодных каналов пути второго выбора;
Р16 — проверка условия /,>£0св наличия хотя бы одной цепи сво бодных каналов на пути третьего выбора;
Р17 — проверка условия ti> t0CB наличия хотя бы одной цепи сво бодных каналов в пути четвертого выбора;
Лis — запись 1 в счетчик потерянных требований в ИНС
Лю — запись 1в счетчик потерянных требований по типу ИНС#,-; Я2о — проверка условия Кр<К, где Ку, — число проведенных реа лизаций (реализация соответствует одному часу работы сети связи);
К — установленное, |
исходя из |
требуемой точности расчета, число |
||||||
реализаций; |
к очередной |
реализации, |
определение состоя |
|||||
Л21 — переход |
||||||||
ния каналов (для начала очередной реализации |
t0a,i = t0cB<— 1); |
|||||||
Л2 2 —-подсчет требований обслуженных и потерянных по каждо |
||||||||
му ИНС, типу ИНС, ветви; |
|
|
|
|
|
|
||
Л2з— выдача результатов на печать. |
|
|
|
|
||||
Алгоритм функционирования исследуемой сети связи может |
||||||||
быть записан следующим образом: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
1 |
20 |
И, 15 |
|
|
|
|
14,16 |
|
-^тЛвФдФюЛцА ^Ф ^А ^^А |4'JP,o t i |
ЛтЛаФдФ^ЛпЛ120]зЛ21ОЛц |
|||||||
|
|
|
И. |
17 |
|
|
|
|
,вЯ17 t |
|
|
|
|
|
|
21 |
|
I -^7-^8^9<^>l0i^11-^12<^l3-/^2l7-^U1T-^I8-'^l»<^>13/^23^>20 t -I |
|
|||||||
|
14. 18 |
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
а 21ф ,2м иа ,,- |
|
|
|
|
||
Структурная схема описанного |
алгоритма |
представлена |
на |
|||||
рис. 10.5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Начальное состояние модели характеризуется: |
|
|
|
|||||
— количеством |
обслуженных требований |
в ИНС л; = 0, ветвях |
||||||
пю=0 и по типам ИНС щ, = 0; |
|
|
, |
|
_ |
|
||
— количеством |
потерянных требований |
в ИНС пи = 0, ветвях |
||||||
Ла, = 0 и по типам ИНС nh = |
0; |
|
|
(все |
каналы |
сво |
||
— временем освобождения каналов /Осв=0 |
||||||||
бодны) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
В процессе выполнения оператора А для каждого ИНС по вы |
||||||||
ражению |
(10.12) |
вырабатывается |
момент |
времени |
поступления |
|||
■первого требования. Согласно (10.13) |
|
|
|
|
||||
|
|
tu = |
- |
1" |
|
|
|
|
Из совокупности полученных {tu ) в процессе выполнения опе ратора А2 выбирается момент времени tншш поступления в сеть связи первого (для данной реализации) требования. Таким же
154
образом по (10.13) определяется момент min поступления каждого очередного требования.
Рис. 10.5.
После выбора ?,min проверяется условие: не кончилось ли время текущей реализации (оператор Р3}. При выполнении условия по ячейке, в которой было записано значение определяется номер ИНС, в которое поступает требование с данным ^ mln.
155
Определяется номер ИНС в которое в момент ti поступает требование. Благодаря соответствующей подпрограмме можно определить совокупность путей, составляющих данное ИНС, а так же порядок их опробования (оператор /15). Следующим шагом является проверка состояния каналов в пути первого выбора (опе ратор Рс), т. е. проверка в. Если для данного пути это усло вие выполняется, то в процессе выполнения оператора Л7 свобод ные каналы фиксируются и выбранные из них отмечаются как заня тые. При этом критерием для выбора канала может быть мини мальный (максимальный) номер канала в ветви либо канал1выби рается случайным образом. После этого в счетчики обслуженных требований каждой ветви записывается 1 (оператор Н8), в про цессе выполнения оператора Ф9 происходит согласно выражению (10.15) формирование времени п обслуживания требования, посту пившего в момент ti.
По выбранному времени обслуживания поступившего требова ния для каждого выбранного канала в рассматриваемом пути фор мируется по выражению (10.14) время его освобождения (опера тор Фю), после чего в счетчики ИНС типа ИНС, участвующих в соединении, производится запись 1 (операторы А и, Л)2).
Далее в процессе выполнения оператора Ф13 согласно выраже ниям (10.12) и (10.13) вырабатывается очередной момент t/ по ступления требования в ИНС Д. Полученное значение (/ записы вается в t-ю ячейку ИНС, освободившуюся после получения в нача ле рассматриваемой операции значения
При невыполнении условия оператора Р6 в счетчик потерь пер вой занятой ветви пути первого выбора записывается 1 (оператор Лi4), после чего выполняется оператор Р15, осуществляющий про верку состояния каналов в ветвях второго пути. Если в процессе такой проверки будет найдена требуемая цепь свободных каналов, то выполняются операторы A^, As, Ф9, Фю, Ли, Ам, Ф\з■В данной последовательности выполняются операторы также после выполне
ния У С Л О В И Й Р16 и Рц.
При невыполнении условия, проверяемого оператором Рц, т. е. при toco<ti, в счетчики потерянных требований ИНС первой занятой в пути четвертого выбора ветви и типа ИНС Hi записы вается 1. Затем выполняется оператор Ф(з.
При |
невыполнении условия, проверяемого оператором Рз |
(t{ |
1), т. е. при окончании времени одной реализации,-прове |
ряется; количество выполненных уже операций (оператор Я2о)- Если число выполненных реализаций меньше числа заданных для полу чения требуемой точности решения, то в процессе выполнения Л2 1 система приводится в исходное положение. Однако при этом состоя ние каналов зависит от выработанного в предыдущей реализации времени обслуживания, т. е. для части каналов £Осв>0. После этого начинается выполнение очередной реализации.
•При выполнении заданного числа реализаций по всем счетчикам подсчитывается среднее значение выполненных и потерянных тре
156
бований, приходящихся на одну реализацию (оператор Л22), и ре зультаты выдаются на печать (оператор А?з).
Так как из-за нулевых исходных данных (tOra— 0) первая реа лизация представляет иеустановившийея процесс, который не мо жет характеризовать функционирование сети связи в ЧНН, то окон чательный результат должен выдаваться с учетом всех реализаций без первой.
Основным достоинством расчета сети связи методом моделиро вания является то, что получаемые результаты в наибольшей сте пени (по сравнению с другими методами) приближаются к резуль татам, получаемым при статических исследованиях такой сети. Дру гим преимуществом этого метода является то, что при расчетах нескольких вариантов одного класса сетей связи не требуется зна чительных изменений программы. Изменяются лишь некоторые исходные данные (параметры потоков, мощности ветвей и т. п.). Хотя по времени расчета первоначальных вариантов машинный метод не дает экономии времени (а в ряде случаев требует боль ших затрат времени), эти методы позволяют не только получить требуемые результаты с заданной точностью, а в некоторых слу чаях являются единственно возможными.
ЛИТЕРАТУРА
1.Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М., «Наука», 1968.
2.Давыдов Г. Б.,. Рогинский В. Н. Проблемы построения сетей связи.— Со.
«Информационные сети и коммутация». М., «Наука», 1968.
3.Дьяченко В. Ф., Лазарев В. Г., Саввин Г. Г. Управление на сетях связи. М., «Наука», 1967.
4.Клейнрок Л. Коммуникационные сети. М., «Наука», 1970.
5.Курочкин П. М. Сборник избранных статей. Военная академия им. Фрун зе М. В., 1967.
6. Лазарев |
В. |
Г., |
Саввин |
Г. Г. |
Сети связи, |
управление и |
коммутация. |
М., «Связь», 1973. |
С. |
и др. |
Теория |
телефонных |
и телеграфных |
сообщений. |
|
7. Лившиц |
Б. |
||||||
М., «Связь», 1971. |
|
|
|
|
|
|
8.Мазил И. А Уринсон Л. С., Храмешин Г. К.Передача информации в се
тях с коммутацией сообщений. М., «Связь», 1972.
9.Телефония. Теория и техника телефонной коммутации. Под ред. Покров ского Н. Б. ВАС, 1973.
10.Таблицы Пальма. ВАС, 1969.
11.Щербина Л. Л. О двух алгоритмах установления соединений при децент
рализованном способе управления на сетях связи.— Сб. «Электросвязь и пере дача данных». Киев, НТОРЭС, 1969.
12.Щербина Л. П. Определение величины потерь сообщений в направлении сети связи методом вероятностных, графов.— Сб. «Электросвязь и передача данных». Киев, НТОРЭС, 1969.
13.Щербина Л. П. Распределение нагрузки и определение величины потерь
в автоматизированной телефонной сети.— Труды Академии № 12. ВАС, 1969.
14.Элдин А., Линд Г. Основы теории телетрафика. М., «Связь», 1972.
15.Wilkinson R. Teories for Tele Traffic Engineering in the USA.— «BSTJ»,
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
|
В в е д е н и е ........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
||
Глава |
1. Общие |
п о л о ж е н и я ....................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|||||
§ |
1.1. Функциональный |
состав |
сетей с в я з и ........................................... |
|
|
|
5 |
8 |
||||||||
§ |
1.2. |
Виды к ом м утац и и .................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
§ |
1.3. Классификация сетейс в я з и ................................................................... |
с в я з и |
|
|
|
9 |
||||||||||
§ |
1.4. Основные |
характеристики сетей |
|
|
15 |
|||||||||||
Глава 2. Графо-аналитическое представление |
сетей |
связи |
. . . |
. |
|
18 |
||||||||||
§ |
2.1. Структура |
сетей |
с в я з и |
............................................................................ |
|
|
|
|
|
|
18 |
|||||
§ |
2.2. Топология |
сетей |
с в я з и ..................................................................... |
|
|
|
|
|
|
26 |
||||||
Глава 3. Нагрузка |
сетей |
с в я з и |
............................................................................ |
|
|
|
|
|
|
30 |
||||||
§ |
3.1. Входящие |
п о т о к и .................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|||||
§ |
3.2. |
Ввод и вывод со о б щ ен .................................................................и й |
п о т о к о в |
|
|
|
' 3 4 |
|||||||||
§ |
3.3. |
Объединение |
и разложение ................................................ |
|
. . |
. |
. 3 |
37 |
||||||||
§ |
3.4. |
Номинальная и функционирующая нагрузки . |
9 |
|||||||||||||
Глава 4. Коммутация на сетях с в я .................................................................з и |
|
|
|
|
|
43 |
||||||||||
§ |
4.1. |
Основы |
построения |
коммутационных центров |
. . . |
. |
|
43 |
||||||||
§ 4.2. |
Особенности построения центров коммутации каналов и цент |
48 |
||||||||||||||
|
|
ров |
коммутации |
сообщений .............................................................. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Глава 5. Управление |
на |
сетяхс в я з .......................................................................и |
|
|
|
|
|
|
53 |
|||||||
§ |
5.1. Задачи |
и |
системы |
уп ..................................................р ав л ен и я |
|
|
|
53 |
||||||||
§ |
5.2. |
План |
распределения |
нагрузки. \ Интегральные |
направления |
56 |
||||||||||
§ |
|
с в я з и .................................................... |
построения С У С |
|
|
|
|
|
||||||||
5.3. Принципы |
|
|
|
|
|
68 |
||||||||||
§ |
5.4. Принципы построения С ..............................................................У Н С |
|
|
|
|
|
77 |
|||||||||
Глава |
6. Установление соединений |
при |
децентрализованном |
управлении |
85 |
|||||||||||
|
на сети связи |
.................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
§ 6.1. Установление соединений .......................................................в И Н С |
|
|
связи |
85 |
||||||||||||
§ 6.2. Установление соединений с поиском абонента по сети |
93 |
|||||||||||||||
Глава 7. Технико-эксплуатационные |
характеристики |
сетей |
связи. |
. |
. |
97 |
||||||||||
§ |
7.1. |
Системы |
обслуживания |
требований . . . |
. . |
. |
. |
97 |
||||||||
§ |
7.2. |
Качество |
обслуживания |
. |
. . . . . . |
. . |
. |
|
103 |
|||||||
§ |
7.3. |
Надежность |
сетей с в я ....................................з и |
|
|
|
. . |
. |
. 107 |
|||||||
§ |
7.4. |
Степени использования каналов связи . |
.....................................111 |
Г59
|
|
|
Стр. |
Глава 8. |
Оперативно-технические характеристики сетей связи |
. . . 114 |
|
§ |
8.1. Пропускнаясп о с о б н о ст ь ................................................................... |
114 |
|
§ |
8.2. |
Ж и в у ч е с т ь ............................................................................................ |
117 |
§ |
8.3. |
Быстродействие..................................................................................... |
118 |
§ |
8.4. |
М о б и л ь н о ст ь ....................................................................................... |
120 |
Глава 9. Принципы организационно-технического построения сетей связи 122
§ |
9.1. |
Построение сетей |
по принципу организации прямых связей |
122 |
||
§ |
9.2. |
Построение сетей связи по принципу организации опорных |
|
|||
Глава |
|
коммутационных ц е н т р о в ................................................................ |
с в я з и |
129 |
||
10. Расчет основных показателей сетей |
135 |
|||||
§ |
10.1. Прогнозирование |
нагрузки, поступающей в ИНС . |
. . |
135 |
||
§ |
10.2. |
Прогнозирование |
распределения |
нагрузки по. ветвям |
сети |
138 |
§ |
10.3. |
с в я з и ........................................................................................................ |
|
|
|
|
Определение потерь вИ Н С ............................................................... |
|
|
147 |
|||
§ |
10.4. |
Расчет основныхпоказателей сети связи методом моделиро |
150 |
|||
|
|
вания на Э Ц В М .................................................................................. |
|
|
||
Л и т е р а т у р а ............................................................................................. |
|
. |
. 158 |
Технический редактор А. В. Кабишева
Корректор Е. В. Бирюкова
Сдано в набор 15 ноября |
1974 года. |
Подписано |
к печати 25 декабря |
1974 |
Г-305123 |
Объем |
10 п. л. |
Зак. |
836. |
,Для внутриведомственной продажи. Цена 1 р. 05 к.
Типография ВАС