11.2. Основы теории телефонного сообщения
Для теоретического исследования телефонных сетей используются теория вероятностей и математическая статистика, на основе которой создана теория массового обслуживания. Применительно к телефонной связи она получила название теории телефонного сообщения. Эта теория изучает процессы и закономерности прохождения сообщений по сети, определяет эффективность использования коммутационных систем и линий связи, а также вопросы качества обслуживания абонентов.
Важнейшими понятиями теории телефонного сообщения являются вызовы, нагрузка и потери.
Вызовом называется заявка (специальный сигнал) одного из абонентов на установление соединения, т.е. заявка на создание системы связи между абонентами. Понятие вызова распространяется и на процесс установления соединения.
Совокупность заявок, поступающих на станцию, называют потоком вызовов. Важным параметром потоков вызовов является интенсивность вызовов, под которой понимается число вызовов, появившихся в единицу времени. Вызовы поступают неравномерно, т.е. интенсивность вызовов является величиной непостоянной.
Кроме знаний о характере и параметрах потоков вызовов для правильного построения коммутационных систем необходимо знать суммарное время обслуживания вызовов, поступающих в единицу времени, которое принято называть нагрузкой. Единица измерения нагрузки – часо-занятие.
Для подсчета нагрузки используется выражение Y = Nct, где N – число источников нагрузки (например, число абонентов); с – число вызовов за час от одного источника; t –длительность обслуживания вызова. Например, если на станцию за 1 ч поступают 100 вызовов, то для последовательного обслуживания всех вызовов со средней затратой времени на каждый вызов 0,1 ч (6 мин) потребуется суммарное время 10 ч. Столько времени будут заняты обслуживающие приборы.
Вызовы можно обслуживать не только последовательно, один за другим, но и параллельно, одновременно используя несколько приборов станции и соединительных линий. Например, если в обслуживании тех же вызовов будут участвовать 10 приборов и 10 линий, то поступившие 100 вызовов будут обслужены за 1 ч.
В случае параллельного обслуживания используют параметр интенсивность нагрузки. Единица интенсивности нагрузки - Эрланг. Один Эрланг (Эрл) – эта такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часо-занятие.
Интенсивность нагрузки подвержена резким колебаниям в течение суток. Для расчета необходимого числа оборудования коммутационной станции принято учитывать так называемый час наибольшей нагрузки (ЧНН) – непрерывные 60 мин в течение суток, когда наблюдается максимальная интенсивность нагрузки. На рис. 11.1 показан характер изменения интенсивности нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные районы и жилой массив.
На коммутационных станциях не все поступающие вызовы могут быть обслужены немедленно из-за отсутствия в нужный момент свободных исходящих линий. В этом случае абонент получает сигнал «Занято», необслуженный вызов называют потерянным, а факт необслуживания – отказом. Такие системы получили название системы коммутации с потерями.
Рис. 11.1. Изменение интенсивности телефонной нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные предприятия (кривая 1) и жилой микрорайон (кривая 2)
Существуют так называемые системы коммутации с ожиданием, в которых при занятых исходящих линиях абонент не получает отказа, а ожидает освобождения одной из линий, после чего соединение будет установлено.
Число потерянных вызовов в единицу времени в системах с потерями и число одновременно ожидающих абонентов в системах с ожиданием характеризуют качество обслуживания.