Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы маршрутизации на цифровых широкополосных сетях связи. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
61
Передача сообщений между маршрутизаторами осуществляется по от-
Подуровень формиро-
вания и коррекции таб-
лиц маршрутизации
Таблица комму-
тации
Подуровень ус-
тановления соединений с ис-
пользованием
СС№7
Таблицы мар-
шрутизации
Подуровень передачи
сообщений
Сообщение для
вызываемого
пользователя
Сообщение от
вызывающего
пользователя
Рисунок 6.5 Обобщенная структурная схема
маршрутизатора Ш-ЦСИО
Выходной
поток
ячеек
Входной
поток
ячеек
дельно выделенным ВТ и ВК.
Подуровень установления соединений предназначен для обработки сообщений, передаваемых между подсистемами пользователей СС № 7 с целью
установления, контроля и разъединения соединений ВК и ВТ с требуемым качеством обслуживания пользователей Ш-ЦСИО.
Результатом работы данного подуровня является таблица коммутации. Для
ее формирования используется информация, заложенная в таблицах маршрутизации.
Передача сообщений между подсистемами пользователей СС № 7 осуществляется по отдельно выделенным ВТ и ВК.
62
Физическая среда
Интерфейс с физической средой
Регенерация кадра ЦСП
Генерация кадра ЦСП
Формирование полей контроля
ошибок в заголовке ячеек
Обнаружение и исправление
ошибок в заголовке ячеек
БЗУ
БЗУ
Демультиплексирование ячеек из
единого потока
Мультиплексирование ячеек в
единый поток
Выделение
ячеек сообщений мар-
шрутизато-
ров
Выделение
ячеек сообщений
СС №7
Обращение к коммутационной
системе КВК
Обращение к таблице коммута-
ции и изменение входящих ИВТ,
ИВК на исходящие ИВТ, ИВК
1
2
Ячейка
поступила
в ВКМВК
Удаление заго-
ловка ячейки
Функции конвергенции с видами сервиса Ш-ЦСИО
Сборка полей данных передаю-
щего сообщения из ячеек в про-
токольные блоки данных
Сегментация протокольных бло-
ков данных по 48 байт и их раз-
мещение в поле данных пере-
дающего сообщения
Сообщение для вызывающего
пользователя
Сообщение от вызываемого
пользователя
Рисунок 6.6 Функциональная схема маршрутизатора Ш0ЦСИО
3
4
Генерация за-
головка ячейки
Да
НЕТ
63
3
Формирование и корректировка таблицы маршрутизации
Удаление заголовка ячейки
Генерация заголовка ячейки
Сегментация протокольных бло-
ков данных по 48 байт и их раз-
мещение в поле данных пере-
дающего сообщения ячеек
Сборка полей данных передаю-
щего сообщения из ячеек в про-
токольные блоки данных сооб-
щения маршрутизатора
Конвергенция к трафику сообщений маршрутизатора
Рисунок 6.7 Функциональная схеме маршрутизатора Ш-ЦСИО
Удаление заголовка ячейки
Генерация заголовка ячейки
Сегментация протокольных бло-
ков данных по 48 байт и их раз-
мещение в поле данных пере-
дающего сообщения ячеек
Сборка полей данных передаю-
щего сообщения из ячеек в про-
токольные блоки данных сиг-
нальных сообщений
Конвергенция к трафику СС № 7
4
Таблица коммутации
1
2
Подуровень передачи сообщений выполняет функции коммутатора ВК.
При этом используется информация, заложенная в таблице коммутации.
На Рисунках 6.6 и 6.7 представлена функциональная схема маршрутизатора Ш-ЦСИО.
Таким образом, основные функции маршрутизатора это формирование
и коррекция таблиц маршрутизации; формирование таблиц коммутации; пере-
64
дача сообщений между пользователями сети с требуемым качеством обслуживания.
Помимо перечисленных функций маршрутизаторы могут решать и другие
задачи:
приоритетное обслуживание трафика;
фильтрацию трафика;
интерфейс с протоколами локальных и глобальных сетей.
Выводы
1. Для первого подуровня маршрутизации возможно применение всех че-
тырех типов (1, 2, 3/4, 5) AAL.
2. Второй подуровень маршрутизации ориентирован на передачу сиг-
нальной информации, которая необходима для формирования таблиц
коммутации во всех ТКВК, включая ВКМВК и ИКВМК.
3. Уровень S AAL вводится в стек протоколов маршрутизации второго
подуровня с целью адаптации технологии ATM к потребностям подсистем B-ISUP и MTP-3 системы сигнализации № 7.
4. Наибольшее распространение среди фирм разработчиков сетевого обо-
рудования получили динамические методы формирования ПРИ, которые можно разделить на две подгруппы алгоритмов: дистанционновекторные (DVA) и состояния связей (LSA).
5. Протокол RIP относится к DVA и является модификацией метода ре-
льефов.
6. Протоколы OSPF и NNI относятся к LSA и представляют собой комби-
нацию метода рельефов и централизованных методов определения оптимальных маршрутов на сети связи.
7. Протоколы OSPF и NNI имеют возможность учитывать качество об-
служивания пользователей сети связи.
8. Структурная схема маршрутизатора представляет собой три независи-
мых между собой подуровня: формирование таблиц маршрутизации;
формирование таблиц коммутации; передача сообщений между пользователями.
9. Помимо основных функций маршрутизатор Ш-ЦСИО может выполнять
и дополнительные: интерфейс с протоколами локальных и глобальных
сетей; фильтрацию, буферизацию и приоритетное обслуживания трафика ячеек АМП.
65
7 АНАЛИЗ МАРШРУТИЗАЦИИ НА Ш-ЦСИО
7.1 Постановка задачи
Спектр методов маршрутизации, которые можно применить на сетях связи, весьма широк: от простейших, фиксированных процедур до весьма сложных (Рисунок 4.1). Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Выбор того или иного метода маршрутизации значительно влияет, на финансовые
вложения в сеть связи, эффективность использования ресурсов сети и качество
обслуживания пользователей. Проведение экспериментальных исследований
по функционированию методов маршрутизации непосредственно на действующих сетях связи связано с существенными техническими, организационными
и финансовыми трудностями. Одним из путей решения данной проблемы является разработка математической модели, с помощью которой можно получить
количественные оценки функционирования сети связи с тем или иным методом
маршрутизации.
Задача, которая ставится в данной главе это описание математической
модели и методики анализа методов маршрутизации на Ш-ЦСИО.
Ш-ЦСИО имеет свои особенности:
1. Применение технологии виртуальных каналов - АМП.
2. Использование в коммутаторах виртуальных каналов метода БКП.
3. Обслуживание неоднородного трафика, что связано с предоставлением
пользователям различных видов сервиса (Таблица 5.1).
4. Обеспечение требуемого качества обслуживания для различных видов сер-
виса.
Критерием сравнения методов маршрутизации в Ш-ЦСИО примем качество обслуживания пользователей сети (вероятность потери сообщений, либо
части сообщения; время задержки при передачи сообщений) при различных
параметрах входного трафика. Считается, что структура сети, скорости передачи [бит/сек] в ВТ и входящие потоки данных от пользователей определены заранее.
7.2 Математическая модель Ш-ЦСИО и методика анализа маршрутизации
Схематичное описание математической модели Ш-ЦСИО и методики ана-
лиза маршрутизации состоит из следующих этапов.
1. Описание исходных данных и определение ограничений математиче-
ской модели.
2. Выбор критериев анализа маршрутизации на сети.
3. Описание потоковой модели, учитывающей метод маршрутизации на
сети и виды сервиса Ш-ЦСИО (Таблица 5.1).
66
4. Выбор СМО, описывающей процессы обработки потока ячеек АМП от
S,1
S,1
S,1
S,1
Q,1
S,1
.,1 Q
r,1
.1
1,
rij
S
ji
различных видов сервиса в виртуальных трактах Ш-ЦСИО.
5. Определение ВВХ функционирования Ш-ЦСИО.
Поэтапно рассмотрим математическую модель Ш-ЦСИО и методику ана-
лиза методов маршрутизации.
7.3 Описание исходных данных и определение ограничений математи-
ческой модели.
1. Структуру сети связи представим в виде неориентированного графа
G(AS,LS) с множеством вершин (коммутаторы ВК) AS = {ai}; i =
ством ребер (ТПС) LS = {lij}; i, j =
; i j, соединяющих ai и aj вершины. ТПС
l
; i, j =
i,j
i, j =
i, j =
; ij характеризуются множеством виртуальных трактов L
; ij; g =
и скоростей передачи данных [бит/с] V
; i j; g =
g
= {v
ij
и множе-
g
= {l
S
g
};
ij
g
};
ij
2. АП в модели отсутствуют. Входные и выходные потоки данных приписываются ИКМВК и ВКМВК, которые непосредственно связаны с абонентскими пунктами. Данное ограничение модели не является принципиальным и при
необходимости может быть снято.
3.Множество M(V) = {m(vi)}; i =
определяет средние скорости поступ-
ления данных r-го вида сервиса в Ш-ЦСИО.
4. Вероятность поступления потока данных r-го вида сервиса в ai ИКМВК
для его последующей передачи aj ВКМВК определяется матрицей тяготений:
r =
r ij s,s
, 0
r ij
;
5. Поступающий в сеть поток данных r – го вида сервиса (Таблица 5.1) характеризуется следующими параметрами.
Пуассоновское распределение количества сообщений (заявок) (k), по-
ступающих на обслуживание (передачу по сети), за время T :
Pr(k) = (rT)ke
-rT
/k; k = 0, 1, 2,…,
где Pr(k) вероятность поступления k заявок r – го вида сервиса на об-
служивание за время T ; r интенсивность поступления заявок r – го вида
сервиса на обслуживание за время T.
Соответственно, математическое ожидание и дисперсия поступления k за-
явок r – го вида сервиса определяются:
mr(k) = rT;
r2k
= rT.
Плотность распределения, математическое ожидание и дисперсия времени
между моментами поступления заявок r – го вида сервиса на обслуживание,
соответственно, определяются:
Wr( r e
-r
; mr() = 1/r;
2
r
= 1/
2
.
r
67
Экспоненциальное распределение длительности одного сообщения (в
единицах времени) r – го вида сервиса:
Wr(дл) =
дл r
-дл r дл
e
.
Соответственно, математическое ожидание и дисперсия длительности од-
ного сообщения r – го вида сервиса определяются:
mr(дл) = 1/
дл r
;
2
дл r
= 1/
2
дл r
.
Будем считать, что для r – го вида сервиса количество поступающих со-
общений (заявок на обслуживание) за время Т для последующей передачи по
сети и длительность передачи сообщений являются независимыми событиями.
Данное условие накладывает определенные ограничения математической модели. Действительно, для некоторых видов сервиса (видеотелефония, телефония), для которых существует эффект повторных вызовов, данное ограничение
является существенным недостатком. В тоже время, для других видов сервиса
(видеоконференция, видеонаблюдения, аудео-и видеоинформация, звуковые
сигналы, передача данных с высокой скоростью, телеуправление, телефакс, передача документов, видео высокого разрешения) допущение о независимости
событий количества поступающих сообщений (заявок) на обслуживание и длительность их передачи является вполне приемлемым.
Следовательно, выражения
mr(t
) = r mr(дл);
пер
2
= r/
r
2
дл r
,
соответственно, определяют математическое ожидание и дисперсию вре-
мени передачи сообщений r –го вида сервиса за период наблюдения Т.
Таким образом,
= mr(t
o r
)m(vr) = r mr(дл)m(vr) (7.1)
пер
определяет количество данных (бит) (интенсивность) r –го вида сервиса,
которое должно поступить в сеть от пользователей со средней скоростью m(vr)
за период наблюдения Т.
Учитывая, что поток данных r –го вида сервиса с интенсивностью
o r
на
уровне адаптации AAL эталонной модели протоколов Ш-ЦСИО сегментируется по 48 байт и преобразуется в ячейки АМП, то выражение
=
я r
/(848) (7.2)
o r
определяет интенсивность поступления в Ш-ЦСИО ячеек r –го вида сервиса за
время Т.
Пример 7.1.
Исходные данные.
Вид сервиса служба телефония. Период наблюдения Т = 1 [ч] = 3600 [с].
Среднее время одного разговора (длительность одного сообщения данного ви-
да сервиса) m
тлф(дл
ний за период времени Т
данных службы телефонии m(v
) = 3 [мин] = 180 [с]. Интенсивность поступления сообще-
= 10 [сообщений]. Средняя скорость передачи
тлф
) = 64 [кбит/с]. Определить интенсивность по-
тлф
ступления в сеть ячеек АМП службы телефонии за период наблюдения Т.
Решение.
68
Определим интенсивность поступления данных службы телефонии за пе-
pppppp
P
j
S
j
j
j
j
j
i
j
S
j
vi
j
H
j
,...,,,...,,...,
111
,1
,
p
j
i
jiSji
H
j
;,1,;,1
p
j
i
Sji
PP
SS
t
ijr
t
r
,1,;
,
P
t
ijr
.1
P
t
ttr
риод времени Т
o тлф
я тлф
= m
=
тлф(tпер
o тлф
)m(v
/(848) = 115,2106/384 = 3105 [ячеек] за Т = 1час.
тлф
) =
тлфmтлф(дл
)m(v
) =1018064103115,2106[бит].
тлф
6. План распределения информации на сети задан в виде набора векторов:
,
где
= (p
(j)
i1
,…, p
(j)
iv
,…, p
(j)
iHj
); v =
; Hj степень aj - го
коммутатора ВК.
Элементы вектора
задают вероятность того, что на этапе поиска
маршрута к aj ВКМВК в ai транзитном коммутаторе ВК, начиная с ИКМВК,
будет выбран -й ВК.
Выражение (7.1) и процедура выбора исходящих ТПС определяют анали-
зируемый метод маршрутизации.
7.4 Выбор критериев анализа маршрутизации на сети.
Критерием оценки функционирования метода маршрутизации (М) на
Ш-ЦСИО за время наблюдения Т примем качество обслуживания пользователей сети Т (вероятность потери сообщений, либо части сообщения; время за-
держки при передачи сообщений) при различных параметрах входного потока:
Т = f(
), при условии, что G(AS,LS), r,r,M(V),M} определены заранее.
o r
7.5 Описание потоковой модели, учитывающей метод маршрутизации
на сети и виды сервиса Ш-ЦСИО.
Отождествим вершины графа G(AS,LS) с состояниями конечной цепи Маркова. Из набора векторов (7.1) для r-го вида сервиса при поиске at -го ВКМВК
можно получить матрицу переходных вероятностей [2]
,
где
вероятность перехода из ai -го состояния в aj - e при поиске at -
го ВКМВК для r-го вида сервиса. Причем, состояние at, cсоответствующее at му узлу-получателю (ВКМВК), определим поглощающим, т.е.
Матрица переходных вероятностей, описывающая вероятности переходов
для поиска at-го коммутатора ВК будет иметь вид
69
.
0
01
0010
01
11
)1(1
)1()1(1)1(
1)1(11
PPP
S
PPP
S
t
PPP
SSt
P
t
SSr
t
Str
t
Sr
t
SSr
t
tSr
t
Sr
t
Sr
t
Sr
t
tr
t
r
Q,1
S,1
.,1 S
S,1
St 1
;,1 r
.,1 S
go
ij
n
N
вх
=
…
gro
ij
g1o
ij
Рисунок 7.1 СМО с относительными приоритетами
Интенсивности потоков ячеек АМП r-го вида сервиса в ВТ l
g=
;i,j=
при поиске at - го коммутатора ВК (ВКМВК) определяются сле-
g
ij
дующим образом
g(t)
=
r
ij
r it я r Pr
Общая интенсивность потоков ячеек АМП r-го вида сервиса в l
i,j=
при поиске at - го коммутатора ВК определится из системы уравнений:
go
=
ij
Таким образом, мы получили взвешенный, граф каждому ребру (ВТ) l
g(t)
r it я r Pr
; i, j =
ij
(t)
; =
ij
g
ij
i,j =
(7.3)
g
которого присвоено r значений интенсивностей потоков ячеек АМП.
7.6 СМО, описывающая процессы обработки потока ячеек АМП в
виртуальных трактах Ш-ЦСИО.
В качестве математической модели ВТ l
g
примем СМО с относительными
ij
приоритетами (Приложение 1 данного учебного пособия) (Рисунок 7.1), причем
g1o
– высший приоритет; g
ij
– низший приоритет; 1 r.
roij
;
;
ij
Высший приоритет присвоем тем видам сервиса, которые функционируют
в реальном масштабе времени (критичны к задержкам во времени): телефония,
видеотелефония, видеоконференция, видеонаблюдения и т.д.. Данным видам
сервиса соответствует СМО M/1//D/1, основной характеристикой которой яв-
ляется P
дисциплины обслуживания в СМО обусловлен тем, что обслуживаются (пере-
пот.
вероятность потери ячейки АМП. Выбор детерминированной
даются) ячейки АМП, имеющие фиксированную длину 53 байта.
70
Таким образом, используя известные подходы [15], появляется возмож-
.,1 Q
r1
Q,1
p1
.,1 Q
.,1 Q
i
j
…
…
1gG
ТПС (lij)
ВТ (l
g
ij
)
КВК
КВК
m(Т
ож g ij
); P
g
пот.ij
; i,j=
S,1
; g=
.,1 Q
Рисунок 7.2 К расчету ВВХ Ш-ЦСИО
S,1
Q,1
G
g 1
G
g 1
S,1
ность расчета вероятностно-временных характеристик виртуальных трактов
Ш-ЦСИО:
m(Т
) среднее время ожидания одной ячейки в очереди на обслужи-
ож r
вание для r-го вида сервиса не критичного к задержкам во времени;
P
вероятность потери ячейки АМП для видов сервиса, функциони-
пот.
рующих в реальном масштабе времени.
Для
Для
m(Т
обслgij
g1o
: M/1//D/1; P
ij
o
; : M///D/1;
ij
) =
go
ij
g
пот.ij
/2
g2
=
; g =
ij
g
1 ij
/(1-
g
1 ij
),
g
1 ij
;
g
1 ij
=
g1о
ij
/
g
среднее время обслуживания одной
ячейки АМП;
g=
ож
g
) = m(Т
ij
m(Т
g
обратно пропорциональна скорости передачи в g-м ВТ (v
ij
g
обсл
)/(1-
pg ij
)(1-
p-1g ij
);
g
=
p
g
ij
;
g
=
ij
g
) и с учетом
ij
длины ячейки 53 байта определяется следующим образом
g ij
= 1/(53v
g
); g =
ij
Таким образом, получены ВВХ для каждого виртуального тракта в ШЦСИО (Рисунок 7.2).
; g =
ij
go
g
/
;
ij
ij
7.7 Определение ВВХ функционирования Ш-ЦСИО.
Усредняя m(Т
ож g ij
); P
ожидания:
m(P
m(T
пот ij
ож ij
) = (
) = (
P
потgij
m(T
)/Q ; (7.4)
g
))/Q; i,j =
ож
ij
g
пот.ij
; i,j=
;g=
определим их математические
. (7.5)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]