Диссертация (1154395), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В этой модели рассматривается сеть, состоящая из Lабонентских узлов и W длин волн, W L , а введенный м.п. X t описываетсостояние абонентских узлов так, что его соответствующая компонентапринимает значение 1, если узел передает данные на выделенной длине волны,и 0 в противном случае. Показано [16], что стационарное распределением.п. X t являетсямультипликативным,анормирующаяконстантавычисляется рекурсивно.
Рекурсия была получена автором как следствие изтеоремы 1.1. Получены формулы для расчета вероятностных характеристик- 43 -оптической сети, включая вероятность блокировки запроса из-за отсутствиясвободной длины волны.В следующих разделах описаны особенности построения математическихмоделей управления перегрузками сервера протокола установления сессий имоделей одноранговых сетей Р2Р и D2D.1.4.Модели управления перегрузками сервера протокола установлениясессийВ этом разделе излагаются особенности построения моделей системуправления установлением соединений в мультисервисной сети, т.н. системсигнализации [82, 105], как ключевого элемента телекоммуникационнойинфраструктуры.
Показано, что теоретические исследования и математическиемоделисистемсигнализациимультисервисныхсетейнеобходимы дляразработки методов оценки важнейшего показателя эффективности, а именно,QoS-параметра, определенного в международных стандартах как времяустановления соединения. Кроме того, математические модели необходимы дляанализа важнейших составляющих этого параметра - задержек в узлах сети ипараметров управления SIP серверами в условиях их перегрузок. Без анализасистем сигнализации комплекс разрабатываемых моделей не обладал бысвойством полноты относительно объекта исследований. С этой точки зрениярезультаты глав 3 и 4 логически продолжают исследования, поскольку в первыхдвух главах исследуются модели самих соединений в мультисервисных сетях, ав третьей и четвертой главах исследуются модели с систем управления этимисоединениями.Историческисложилось,чтокнастоящемувременителекоммуникации фактически подошли с двумя такими системами – ОКС7[105] и системой сигнализации по протоколу SIP [82].
Система ОКС7 является«наследием» систем 2G, в частности, на базе сети ОКС7 полностью построенасеть сотовой связи стандарта GSM. Например, передача данных междуосновными архитектурными элементами GSM – MSC (mobile switching center),VLR (visitor location register) и HLR (home location register) осуществляется поОКС7 [50]. Более того, на ОКС7 реализована известная служба короткихсообщенийsms(shortmessageservice).Единственнымограничениемприменения системы ОКС7 в сети NGN являлась низкая скорость передачи наканальном уровне 64 кбит/с. Комитет IETF устранил этот недостаток,- 44 -разработав для этого новый протокол транспортного уровня – протоколуправления транспортной передачей SCTP [51, 98, 37] в рамках специальносозданной рабочей группы SIGTRAN.
Одноименная система сигнализацииSIGTRAN была утверждена МСЭ-Т в 1999 г. для системы поколения 3GIMT-2000 (International Mobile Telecommunications)14, которая в материалахЕвропейскогоИнститутаТелекоммуникационныхстандартов(EuropeanTelecommunications Standards Institute, ETSI) называется системой UMTS(Universal Mobile Telecommunications Service)15.
Повышение скорости передачив системе ОКС7 оказалось недостаточным для реализации услуг управленияустановлением соединения в мультисервисных сетях 3G и 4G поколений, чтосделало принципиально невозможным реализовать с помощью ОКС7 услуги IPтелефонии, для которой МСЭ-Т разработал комплекс протоколов H.323, а IETFв 2002 г. принял вторую версию стандарта сигнализации по протоколу SIP16.Важность этого протокола подчеркивается тем, что в сетях 3G, 4G и будущего5G поколений не только программные компоненты протокола SIP реализуютсяв устройствах пользователей (смартфоны, планшеты, коммуникаторы, ноутбукии пр.), но и ядро сети LTE, подсистема IMS, полностью реализуется на базесерверов протокола SIP.
Пессимистические прогнозы говорят о том, что две этисистемы сигнализации будут использоваться в мультисервисных сетях не менеедвух десятилетий. В этих сетях используются и другие сигнальные протоколы,например, MEGACO, RADIUS, РML и пр., но по сравнению с ОКС7 и SIP ихвклад в управление соединениями является несущественным [82].Приведенные выше изложение технических особенностей и историяразвитиясистемсигнализациинеобходимыдляобъясненияотличийматематических моделей, которые в РУДН профессорами Г.П. Башариным иК.Е. Самуйловым разрабатывались с 1976 г. [20].
Автор с 1994 г. [258]принимал участие в разработке этих моделей в части анализа характеристиквремени установления соединения и составляющих его задержек, что отраженов кандидатской диссертации автора и его последующих публикациях.Уникальность14исследованийРУДНвобластисистемсигнализацииITU-T Recommendation M.1457-0 (05/2000). Detailed specifications of the radio interfaces ofInternational Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000). - ITU-T, May, 2000.15ETSI TR UMTS 22.71 V3.1.0 (1999-03).
UMTS: Service aspects. - ETSI , March, 1999.16IETF RFC 3261 (2002/06). Hilt V., Rosenberg J., Schulzrinne H. et al. SIP: Session InitiationProtocol. – IETF, June 2002.- 45 -подтверждается созданием совместно с ЦНИИС и «Гипросвязь» методики ипакета прикладных программ для расчета сетей ОКС7.
В 1989 г. триупомянутыеорганизацииосуществилирасчетмаршрутныхтаблицмеждугородной сети ОКС7 России – сети сегодняшнего ОАО «Ростелеком». Врамках проведенных исследований сотрудниками этих организаций былизащищены несколько кандидатских и одна докторская диссертация, как пофизико-математическим, так и по техническим наукам. Следует отметить такжевклад в создание этих методик Ленинградских научных школ из ЛОНИИС [59]и СПбГУТ [80].В основе анализа систем сигнализации лежат модели систем массовогообслуживания. Для ОКС7 это система типа M , Б G, G 1 R f10 [36], анализкоторой проведен автором диссертационной работы.
Для протокола SCTP этоXсистема с групповым обслуживанием типа M G 1 R , исследования которой сучетом конечной очереди в условиях R были проведены в [51, 98, 99].Наконец, для протокола SIP в рамках проекта РФФИ 12-07-00108, в работах покоторому автор диссертационной работы принимал непосредственное участие,была предложена система с групповым поступлением и гистерезиснымXуправлением входящим потоком типа M | G |1| L, H | H , R . Особенностьюэтой математической модели и ее отличием от известных ранее моделей иметодов их анализа является пороговое управление входящим потоком, котороебыло названо разработчиками модели гистерезисным управлением нагрузкой,как в [79,180] и в рекомендациях МСЭ-Т серии Q.70017.
Наиболее важнымрезультатом, опубликованным в центральной печали, был метод расчетафункции распределения времени выхода системы из состояний перегрузок,реализованный с помощью рекурсивного представления ПЛС этой функции [52,167, 168, 232]. В решении этой проблемы автору принадлежит постановказадачи исследования, которая стала возможной благодаря предварительномудетальному исследованию математической модели в случае экспоненциальногообслуживания. В том числе, были разработаны аналитические обзоры,17ITU-T Recommendation Q.704 (07/1996).
Signalling System No.7 – Message Transfer Part,Signalling network functions and messages . - ITU-T, July, 1996.ITU-T Recommendation Q.752 (06/1997). Monitoring and measurements for Signalling System No. 7networks. - ITU-T, June 1997.- 46 -опубликованные в нескольких работах [1, 126, 168], подтверждающие новизнуисследований.
Эти результаты изложены в главе 4 диссертационной работы.Помимо однолинейных систем массового обслуживания, для анализасистем сигнализации в мультисервисных сетях используются СМО сприоритетами [57, 25], что необходимо для учета наличия приоритетовобслуживания сообщений протокола SIP различных типов. Для учетаприоритетовобслуживаниявдиссертациипредлагаетсяприменятьматематические модели в виде системы поллинга для описания процессовобслуживания сигнальных сообщений протокола установления сессий [57, 160,161, 201, 244, 245].
Поллинговые модели обычно применяют [35, 243, 245] дляанализа обслуживания заявок, находящихся в нескольких очередях одним илинесколькими приборами, например, при моделировании работы светофора наперекрестке, куда стекается поток автомашин с нескольких направлений. Вдиссертационной работе поллинговая система применена в модели сервера,обслуживающего сигнальный трафик с приоритезацией сообщений, в видемарковской системы поллинга конечной емкости с пороговым управлениемнагрузкой при шлюзовой и исчерпывающей дисциплинах обслуживания.
Впротоколе SIP приоритет отдается сообщениям nonInvite, а сообщения типаInvite передаются с низшим приоритетом [183, 188, 208, 214, 217, 235]. Детальноэти процедуры описаны в главе 3, а здесь отметим, что особенностью этихмоделейявляетсяналичиелишьдвухочередей(приоритетнойинеприоритетной), при этом обе очереди конечны, а в приоритетной очередивведен порог для управления входящим потоком неприоритетных заявок. Как ив случае описанной выше однолинейной системы с одной очередьюпоказателем эффективности в модели является время выхода системы изсостояния перегрузки. Для вычисления характеристик для марковского случаямодели разработан матричный метод, с помощью которого был проведенсравнительныйанализдвухосновныхполлинговыхдисциплин - исчерпывающей и шлюзовой дисциплин обслуживания.
Показано[165] преимущество исчерпывающей дисциплины обслуживания: меньшеевремя ожидания начала обслуживания заявок в приоритетной очереди дляполлинговой модели с ненулевым временем переключения; меньшие среднеечисло заявок в приоритетной очереди и вероятность пребывания в состоянияхперегрузки для модели конечной емкости с пороговым управлением.- 47 -Продолжаяисследованиесоединения по ОКС7проблеманализавремениустановленияинтеллектуальной сети связи (ИСС) [109, 149],относящейся к системам поколения 2G, автором разработана методика дляанализахарактеристикс.в.времениустановлениясоединениявмультимедийной подсистеме IMS (IP Multimedia Subsystem) мультисервиснойсети поколений 3G и 4G [9, 39, 44, 45] В том числепостроена модельустановления соединения в подсистеме передачи мультимедийных сообщенийIMS мультисервисной сети, отвечающая за установление и поддержание сессийпользователей, а также за предоставление услуг в режиме реального времени, вт.ч. исследованной в диссертационной работе услуги цифрового вещательноготелевиденияIPTV,приобеспечениинормированногоуровнякачестваобслуживания QoS и качества восприятия QoE.
Проведен сравнительный анализразработанных методов оценки времени установления сессии, предоставляемыхна базе IMS. Методы анализировались с помощью моделей экспоненциальнойСеМО [13, 142, 202], однородной неэкспоненциальной СеМО [14, 18, 21, 70,142, 202] и многофазной СМО с фоновыми заявками [89]. Для оценки былавыбрана услуга предоставления видео по запросу, как услуга наиболеечувствительная к показателям качества восприятия. Разработаны и сравненытри метода оценки времени установления сессии для экспоненциального идетерминированного случаев времени обслуживания заявок в СеМО. Дляподтверждениядостоверностирезультатовпроведеноимитационноемоделирование.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
