1 Лекция 5 Нагрузка и качество обслуживания в сетях связи

2 Вопросы лекции 5 1. Нагрузка телекоммуникационных сетей 2. Модели обслуживания заявок 3. Показатели качества обслуживания

3 Нагрузка телекоммуникационных сетей Для расчета систем распределения информации важно иметь показатель объема передаваемой ( обслуживаемой) информации. Этот объем наиболее удобно оценивать временем передачи (обслуживания) информации Суммарное время ( длительность) занятия всех обслуживающих приборов за определенных период времени T называется нагрузкой на эти приборы Рассчитать величину нагрузки А(Т) за период времени Т можно по формуле где С(Т) – количество обслуженных заявок t i - время обслуживания i-ой заявки

4 Нагрузка телекоммуникационных сетей Нагрузку A(T) можно рассчитать через интенсивность обслуживания в виде На практике нагрузку оценивают за 1 час, т.е. используется показатель интенсивность нагрузки А ( Т=1час) = А/1=А Интенсивность нагрузки – суммарное время занятия обслуживающих приборов в течении одного часа Единица измерения интенсивности нагрузки – Эрланг Эрланг – единица измерения относительных значений так же как и %

5 Нагрузка телекоммуникационных сетей Виды нагрузок Поступающая Исполненная ( обслуженная) Потерянная Поступающая нагрузка – условная нагрузка Z, которая могла бы быть обслужена в системе, если бы в ней каждому поступающему вызову предоставлялся свободный обслуживающий прибор Z = C пост где С пост – интенсивность поступающего потока вызовов Исполненная ( обслуженная ) нагрузка Y представляет собой суммарное время действительного занятия приборов при обслуживании всех поступающих вызовов (заявок) Y = C обсл где C обсл – интенсивность потока обслуженных вызовов

6 Нагрузка телекоммуникационных сетей Потерянная нагрузка – условная нагрузка R, которую мог бы создать в системе обслуживания поток вызовов, получивших отказ в обслуживании R = C пот где С пот – интенсивность потока вызовов, получивших отказ в обслуживании, – предполагаемое время обслуживания вызовов, если бы они были приняты к обслуживанию. Очевидно, следующие соотношения между видами нагрузки Z = Y + R Y = Z – R R = Z – Y

7 Нагрузка телекоммуникационных сетей Анализ изменений нагрузки показывает, что нагрузка на обслуживающие системы имеет зависимость от времени суток ( это очевидно, т.к. конечными источниками заявок в основном являются люди ) Период суток, равный 1 час ( 60 мин), в течении которого величина нагрузки имеет наибольшее значение, называется Часом Наибольшей Нагрузки (ЧНН). 1 Эрл – это занятие обслуживающей системы в течении 1часа за 1 час Все параметры коммутационных систем, число каналов, производительности обслуживающих систем делаются из расчета для ЧНН Распределение нагрузки за сутки

8 Нагрузка телекоммуникационных сетей Нагрузка как временная характеристика сильно отражает временную активность абонентов за период: день, неделя, месяц, год Пример Интернет нагрузки на международном направлении

9 Нагрузка телекоммуникационных сетей Неравномерность колебаний нагрузки во времени обуславливает необходимость оценки изменения интенсивности нагрузки. С целью определения оптимального количества обслуживающих приборов расчетные значения интенсивности поступающей нагрузки определяют по эмпирическим формулам

10 Модели обслуживания заявок Математические модели описывают процессы поступления и обслуживания заявок в телекоммуникационной системе Структурная схема модели обслуживания заявок

11 Модели обслуживания заявок Параметры модели число абонентов - S число направлений связи – I число обслуживающих приборов – V число мест для ожидания обслуживания – L допустимая вероятность отказа в обслуживании из-за занятости системы обслуживания максимальное время обслуживания заявки - t max

12 Модели обслуживания заявок Основные способы обслуживания заявок SV L=0 p=0 =0 S>V L=0 P>0 =0 без ожидания и без потерь без ожидания и с потерями Пример. Системы специального предназначения Пример. Телефонные станции

13 Модели обслуживания заявок Основные способы обслуживания заявок S>V L= p=0 >0 S>V L< S P>0 >0 с ожиданием и без ограничения длины очереди с ожиданием и с ограничением длины очереди ( времени нахождения в очереди) Системы передачи сообщений с практически неограниченным ресурсом памяти (Дисковые накопители) Системы передачи пакетов (речевые пакеты имеет ограничение на время доставки), маршрутизаторы с ограниченным размером памяти

14 Модели обслуживания заявок Основные способы обслуживания заявок S>V L- const T - const p=0 >0 с формализованным ожиданием ( с повторными вызовами) Математическое описание процессов поступления и обслуживания заявок в системах обслуживания дает теория массового обслуживания

15 Показатели качества обслуживания В системах обслуживания заявок с потерями основным показателем качества обслуживания является вероятность отказа в обслуживании р из-за занятости обслуживающих каналов ( приборов). Вероятность потери р вызовов применяется для оценки качества обслуживания в телефонных коммутационных системах. Различают три вида потерь по вызовам - p c по нагрузке - p R по времени – p t

16 Показатели качества обслуживания Потери по вызовам – отношение интенсивности потока потерянных вызовов С п к интенсивности поступающего потока С пост Потери по нагрузке определяются через величины интенсивностей потерянной R и поступающей Z нагрузок Потери по времени оцениваются долей времени полного занятия t з всех обслуживающих приборов При поступлении в систему обслуживания простейшего потока р с = р R = p t

17 Показатели качества обслуживания В системе обслуживания заявок с ожиданием основными показателями качества обслуживания являются Вероятность своевременного обслуживания q = P ( t ), где P ( t ) – вероятность того, что время обслуживания заявки t не превысит допустимого значения Вероятность потери или несвоевременного обслуживания 1- q = P ( t > ), Вероятность потери заявки из-за занятости обслуживающих приборов и мест ожидания в очереди P ( t >, L > допустимое время обслуживания ( либо нахождения в очереди), доступное количество мест ожидания в очереди

18 Литература Романов А. И. Телекоммуникационные сети и управление: Учебное пособие –К. ИПЦ « Киевский университет», 2003, -247с. Корнышев Ю.Н., Фань Г.Л. Теория распределения информации – М.: Радио и связь, 1985 Сети ЭВМ. Под редакцией В.М. Глушкова – М.: Связь, 1977 Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем – М. : Наука, 1978 Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания – М.: Наука, 1966 Клейнрок Л. Коммутационные сети – М.: Наука, 1970 Шварц М. Сети ЭВМ. Анализ и проектирование - М.: Радио и связь, 1981 Советов Б.Я. и др. Построение сетей интегрального обслуживания – Л.: Машиностроение, Лен отд-е, 1990 Клейнрок Л. Вычислительные сети с очередями – М.: Мир, 1979 Хилс М.Т. Принципы коммутации в электросвязи - М.: Радио и связь, 1984 Френк Г., Фриш И. Сети, связь и потоки – М.: Связь, 1978

19 Спасибо за внимание!