Эффективность алгоритмов управления пропускной способностью при пакетной передаче речи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.17, кандидат технических наук Бабенко, Сергей Владимирович

• Бабенко, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бабенко, Сергей Владимирович

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ 6 1. АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ

СПОСОБНОСТЬЮ ПРИ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧЕ РЕЧИ

1.1 .Алгоритм распределение абонентов по приоритетам j q

1.2.Алгоритм динамического изменения максимального времени соединения

1.3.Алгоритм резервирования канальных ресурсов в зависимости от приоритета абонентов

1.4.Анализ методов исследования оценки показателей качества при пакетной передаче речи

1.5.Факторы, влияющие на качество обслуживания в транкинговых сетях

2. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ В СИСТЕМАХ С ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЧИ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ АБОНЕНТОВ ПО ПРИОРИТЕТАМ

2.1 .Анализ файлов с экспериментальными данными

2.2.Разработка алгоритма моделирования системы с различными группами приоритетов абонентов ^

2.3.Результаты моделирования системы с различными приоритетами абонентов

3. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ В СИСТЕМАХ С ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЧИ С ДИНАМИЧЕСКИМ ИЗМЕНЕНИЕМ МАКСИМАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ СОЕДИНЕНИЯ

3.1.Разработка алгоритма моделирования системы с динамическим перераспределением максимального времени ^ соединения

3.2.Результаты моделирования системы с динамическим изменением времени соединения

4. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ В СИСТЕМАХ С ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ РЕЧИ С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ КАНАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ПРИОРИТЕТОВ АБОНЕНТОВ

4.1.Разработка алгоритма моделирования системы с резервированием канальных ресурсов в зависимости от ^ различных приоритетов абонентов

4.2.Результаты моделирования системы с резервированием канальных ресурсов в зависимости от различных приоритетов абонентов

5. РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРОГРАММЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ 95 ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ ПРИ ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧЕ РЕЧИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность алгоритмов управления пропускной способностью при пакетной передаче речи»

Актуальность темы обусловлена необходимостью применения различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах связи. Это объясняется необходимостью экономии частотного ресурса в системах радиосвязи, повышения пропускной способности уже существующих систем оперативной технологической связи.

На сегодняшний день нет систематизированных исследований влияния различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах на качество обслуживания абонентов.

Актуальность темы определяется поиском эффективных способов управления пропускной способностью технологических систем, для увеличения объёма переданной информации. Под эффективностью алгоритмов управления подразумевается увеличение пропускной способности при тех же энергетических и частотных ресурсах системы.

Современные устройства, интеллектуальные коммутаторы, позволяют на их основе использовать различные алгоритмы управления пропускной способностью. Примерами таких устройств построения технологических систем могут быть коммутаторы транкинговых сетей и сетей с пакетной передачей речи.

По своему определению одним из алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах предприятий подразумеваются приоретизация абонентского трафика и динамическое изменение процессов обслуживания абонентов в зависимости от загрузки системы . Это усложняет исследование работы таких систем и требует использования новых подходов для анализа оценки качества обслуживания абонентов.

Особую значимость в практике исследования технологических сетей предприятий имеют адекватные модели речевого трафика, позволяющие более точно оценить качество обслуживания абонентов. Большое число исследователей в этом направлении применяют упрощенные модели речевого трафика. Анализ экспериментальных данных технологических систем показывает отличие характеристик речевого трафика от используемых при расчётах телефонной нагрузки.

Актуальной представляется задача разработки новых методов оценки эффективности применения различных алгоритмов управления пропускной способностью технологических систем и их влияния на качество обслуживания абонентов. Для более точной оценки качества обслуживания абонентов в технологических системах необходимо учитывать динамическое изменение процедур обслуживания абонентов из-за различных приоритетов, а так же из-за применения алгоритмов управления пропускной способностью.

В основу исследований работы технологических систем положены результаты работ учёных в области теории вероятностей, теории массового обслуживания и теории телетрафика. Фундаментальный вклад в эти области внесли Джейсоул Н. К., Клейнрок Л., Шварц М., В.И.Нейман и некоторые другие. Проведены исследования в теоретических и прикладных работах Горелова Г.В., Ершова В.А., Ваванова Ю.В. и др.

Цель и задачи работы состоят в исследовании эффективности предложенных в работе алгоритмов управления пропускной способностью технологических систем при пакетной передачей речи.

Для достижения поставленной цели реализуется следующая последовательность решения задач диссертационной работы:

- анализ возможных алгоритмов управления пропускной способностью при пакетной передаче речи;

- проведение комплекса экспериментальных исследований с целью оценки реальных статистических характеристик трафика технологических транкинговых систем;

- разработка имитационных моделей обработки речевого трафика в технологических системах при пакетной передаче речи с использованием различных алгоритмов управления пропускной способностью;

- разработка вычислительных алгоритмов и ПО для анализа эффективности применения алгоритмов управления пропускной способностью и проектирования технологических систем для конкретных задач предприятий.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы статистической обработки данных, теории массового обслуживания, методы теории вероятностей, имитационного моделирования на ЭВМ.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные и практические результаты:

- экспериментальные исследования статистических характеристик трафика технологических систем показывают отличие параметров речевого трафика от используемых при расчётах телефонной нагрузки;

- имитационные модели позволяют анализировать работу технологических систем при совместном использовании нескольких алгоритмов управления пропускной способностью, т.е. наличия динамического изменения процессов обслуживания абонентов в зависимости от загрузки системы;

- использованный в работе подход позволяет оценить эффективность применения различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах используя оценку качества обслуживания абонентов.

Практическая ценность работы заключается в том, что её результаты комплексно описывают механизм определения эффективности применения различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах. Программное обеспечение для анализа эффективности применения различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах возможно использовать при проектирование систем с различными входными данными.

1. Алгоритмы управления пропускной способностью при пакетной передаче речи

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы информатики», Бабенко, Сергей Владимирович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании выполненных исследований получены следующие результаты.

1. Оценка параметров экспериментальных распределений длительностей занятия разговорных каналов для технологических транкинговых систем апрокисимируется логнормальным усечённым законом распределения.

2. Имитационная модель процессов управления пропускной способностью в технологических транкинговых системах с алгоритмом управления пропускной способностью с распределением абонентов по приоритетам.

3. Алгоритм управления пропускной способностью с распределением абонентов по приоритетам даёт выигрыш по обслуженной нагрузке на 54% при Тср = ЗЗС и на 56% при Тс? = 36°.

4. Имитационная модель процессов управления пропускной способностью с динамическим изменением максимального времени соединения и приоритетами.

5. Алгоритм управления пропускной способностью с динамическим изменением максимального времени соединения является эффективным средством увеличения пропускной способности системы. При ожидаемой средней длительности разговора равной 25с увеличение обслуженной нагрузки на систему составляет 7% и 10% для двух рассмотренных в работе вариантов алгоритма.

6. Имитационная модель процессов управления пропускной способностью с резервированием канальных ресурсов в соответствии с приоритетами абонентов. Имитационная модель позволяет выбрать наиболее эффективное соотношение количества абонентов по приоритетам, при котором качество обслуживания абонентов в системе является наиболее приемлемым для абонентов всех приоритетов.

7. Программное обеспечение для анализа эффективности применения различных алгоритмов управления пропускной способностью в технологических системах. Рекомендации по использованию разработанного ПО в проектирование технологических систем, с различными входными данными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бабенко, Сергей Владимирович, 2006 год

1. Engineering memorandum. Truked System in the Land Mobile device, MPT 1318, Department of trade and industriy.

2. Katzschner, L., Loss Systems with Priorities. 12 th. Rep.on Studies in Congestion Theory. Inst. For Switching and Data Technics. Uni. Stutgart. 1970.

3. Falhaber, G. G., Dunkl, Ph. Design of Systems with Priority Reservation. 5 ITC. New York 1967.

4. Thierer M. Delay system with limited accessibility. Prebook of the ITC, New York, 1967.

5. Джейсуол H. К. Очереди с приоритетами: Пер. с англ./Под ред. Нефедовой И. С. и Манусевича В. С. М.: Мир, 1973. - С. 279.

6. Аиисьев О.М., Системы массового обслуживания с ограниченным ожиданием,М.: Радио и связь, 1986 г., С. 111.

7. Шнепс М.А., Системы распределения информации. Методы расчёта. М.: Радио и связь, 1979 г., С. 342.

8. Ершов Д.В., Разработка и исследование методов расчёта пропускной способности узла коммутации цифровой сети с интеграцией служб при управлении канальным ресурсами. Кандидатская диссертация ИППИ РАН, 1993 г.

9. Ершов В.А., Анализ трафика в транкинговых сетях, Труды транкинг-96, М.: RC&C, 1996 г.

10. Ю.Ершов В.А., Кузнецов Н.А. Пропускная способность транкинговых систем, труды Форума MAC, М.: 1997г.

11. П.Ершов В.А., Ершова Э.Б., Гусев В.Н., Методика расчёта числа радиочастотных каналов в транкинговых сетях связи., М.: Мобильные системы, №2, 1997г.

12. Ершов В.А., Ершова Э.Б., Гусев В.Н. Методика определения числа номиналов радиочастот при организации радиодоступа к сети передачи данных. Мобильные системы №4, 1997г.

13. Ершов В.А., Транковые системы мобильной радиосвязи. Анализ трафика в транковых сетях. Учебно-практический семинар М.: Железнодорожное дело, 1996.-С. 124.

14. Хоменков А.Н. Задание на проектирование. Цифровая система технологической радиосвязи на участке Санкт-Петербург Москва Октябрьской ж.д. - М.: ФГУП «Гипротранссигналсвязь», 2003г.

15. Воронин B.C., Субботин Е.И., Талалаев В.И. Временная инструкция по проектированию цифровых систем технологической радиосвязи. М.: Департамент информатизации и связи МПС России, 2003г.

16. Леднев А.В. Транкинговые сети: повышение возможностей технологической связи, Автоматика, телемеханика и связь №7, 1995г.

17. Леднев А.В., Мелеев С.М, Хизгилов В.А. Методика расчёта зон охвата транкинговых систем, ГАСБУ, Проблемы повышения качества и эффективности в сфере сервиса. Сборник научных трудов. 1997.-С. 29.

18. Леднев А.В., Мелеев С.М, Хизгилов В.А. Моделирование зон охвата транкинговых систем, ГАСБУ, Проблемы повышения качества и эффективности в сфере сервиса. Сборник научных трудов. 1997. С. 34.

19. Леднев А.В., Хизгилов В.А. Оценка пропускной способности и качества обслуживания в системах транкинговой связи, Автоматика, связь. Информатика №12, 1998. С.24.

20. Леднев А.В., Хизгилов В.А. Повышение пропускной способности транкинговых систем, Автоматика, связь. Информатика №12, 1998. -С.38.

21. Леднев А.В., Каргулин С.Г. Транкинговые системы радиосвязи с децентрализованным управлением сканирующий транкинг, Автоматика, связь. Информатика №3, 2001г.

22. Леднев А.В., Каргулин С.Г. Использование систем транкинговой радиотелефонной связи предприятиями МПС РФ, Автоматика, связь. Информатика №4, 2001г.

23. Леднев А.В., Каргулин С.Г. Транкинговые системы: алгоритм реализации случайного множественного доступа, Автоматика, связь. Информатика №11,2001г.

24. Леднев А.В., Каргулин С.Г., Климова Т.В. Расчёт обслуживания транкинговых систем радиосвязи, Автоматика, связь. Информатика №12,2002г.

25. Леднев А.В. Анализ качества обслуживания в транкинговых системах при ограничении длительности занятия канала. М.: Аксион-РТИ, 2003г.

26. Мелеев С.М, Леднев А.В. Статистические характеристики трафика транкинговых систем стандарта МРТ1327. М.: Вестник МГУС, 1999, С.91.

27. Леднев А.В., Хизгилов В.А., Каргулии С.А. Телефонный интерфейс ELTA 200 для сопряжения транкинговых систем связи с телефонными сетями. М.: «Автоматика, связь, информатика», №1, 2000.-С. 48.

28. Шелухин О.И., Беляев Г.Л. Ефимов С.Н. Методика оценки качества передачи информации в транкинговых многозоновых системах радиосвязи. М.: Вестник МГУС, 2002, С.46.

29. Шелухин О.И., Хизгилов В.А., Мелеев С.М. Оценка качества передачи информационных сообщений в транкинговых системах связи стандарта МПТ, Научные исследования в сфере сервиса, Межвузовский сборник научных трудов ГАСБУ, М., 1998, С.ЗО.

30. Хизгилов В.А. Оценка качества обслуживания вызовов в сетях транкинговой связи, Научные исследования в сфере сервиса, Межвузовский сборник научных трудов ГАСБУ, М., 1998, С.37.

31. Хизгилов В.А. Сопряжение транкинговых систем связи с ведомственными телефонными сетями связи, Научные исследования в сфере сервиса, Межвузовский сборник научных трудов ГАСБУ, М., 1998, С.42.

32. Шелухин О.И., Хизгилов В.А., Чивилев С.В. Системы радиодоступа, ГАСБУ, М., 1998, С. 150.

33. Fylde Microsystems. Руководство по техническому обслуживанию цифрового коммутатора системы Fylde. Компания «Fylde Microsystems Ltd.», 1985-1994. - С. 40.

34. SysCon Database Formats. Fylde Microsystems, - C. 14.

35. H. Хастинг, Дж. Пикок, Справочник по статистическим распределениям, М.: 1980. С.53.

36. Использование современных систем радиосвязи для управления технологическими процессами на транспорте. "Фирма ИВП"-М.: 1997.-С. 57.

37. Кудраш Н.В., Особенности работы транкинговой системы с ограниченной очередью, 11-я Межрегиональная конференция МНТОРЭС им А.С, Попова.

38. Подойницын Р.Н., Модель для расчета показателей качества обслуживания абонентов транкинговых радиосетей стандарта TETRA. М.: Мобильные системы, 2004. -С. 8-13.

39. Подойницын Р.Н., Производительность алгоритма случайного доступа стандарта TETRA в условиях радиоканалов с замиранием. -М.: Электросвязь, №10,2003. -С. 21-24.

40. Подойницын Р.Н., Модели радиоканалов мобильной связи, Мобильные системы, № 12,2002 г.

41. Вериго A.M., Климова Т.В., Подойницын Р.Н., Захаров А. В., Результаты испытаний в опытном районе и технические решения по построению цифровой системы технологической радиосвязи МПС, конференция ТелекомТранс 2003г.

42. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. — Ред.

43. B.И. Нейман. — М.: Машиностроение, 1979г.

44. Aguilar М., Barcelo F., Paradells J. Mean Waiting Time in the M/H2/s Queue: Application to Mobile Communications Systems, IMACS'97. P.1. C. 577-582.

45. Armando Annunziato and Davide Sorbara, TETRA radio performance evaluated via the software package TETRASIM, Mobile Networks and Applications №5, 2000.- C. 17-26.

46. Ранко Пинтер, «TETRA основные положения (часть 1)». Сети, №1, 2000 г.

47. Ранко Пинтер, «TETRA основные положения (часть 2)». Сети, №2, 2000 г.

48. Воробьёв С.В., Овчинников A.M. TETRA и АРСО 25: оценка зон обслуживания абонентов, Технологии средства связи №4,2000 г.

49. Тамаркин В. М., Невдяев JI. М., Сергеев С. И. Современные системы связи. М.: ЦНТИ «Информвязь», 1994. - С. 103.

50. Громаков Ю. А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: ЦНТИ, 1997.-С. 124.

51. Тамаркин В.М., Невдяев JT.M., Сергеев С.И. Транкинговые системы связи. М.: «Сети и системы связи», №9, 1996. - С. 27.

52. Громаков 10. А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: МЦНТИ, 1997. - С. 124.

53. Тамаркин В. М., Громов В. Б., Сергеев С. И. Транкинговые системы радиосвязи. М.: МЦНТИ, 1997. - С. 108.

54. Ватолло В. В., Пропускная способность систем радиосвязи -Средства связи и телекоммуникации № 2, 1996г.

55. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч. Ч. I: Пер. с англ. М.: Наука, 1992. - С. 258.

56. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч. Ч. II: Пер. с англ. М.: Наука, 1992. - С. 272.

57. Носач В. В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. М.: МИКАП, 1994. - С. 382.

58. Калабеков Б. А. Применение ЭВМ в инженерных расчетах в технике связи. М.: Радио и связь, 1981. - С. 224.

59. Бакланов 10. А., Дедоборщ В. Г., Иванова О. Н., Основные понятия в области качества обслуживания абонентов телефонных сетей, М.: Электросвязь, 1983, № 11.

60. Буров П. Н., Дедоборщ В. Г., Зарецкий К. А. и др. О единой системе показателей надежности и качества функционированиякоммутационных узлов и станций Электросвязь, 1978, № 12.

61. Корнышев 10. Н. Нормирование потерь сообщений на сетях сельской телефонной связи. Электросвязь, 1983, № 8.

62. Руководящий документ по Общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Ч. 1. М.: Радиои связь, 1982.- С. 143.

63. Хинчин А. Я. Работы по математической теории массового обслуживания. М.: Физматгиз, 1963. - С. 235.

64. Лившиц Б. С., Фидлин Я. В. Система массового обслуживания с конечным числом источников. М.: Связь, 1968. - С. 168.67.3ахаров Г. П. Методы исследования сетей передачи данных. М.: Радио и связь, 1982.-С. 208.

65. Денисьева О. М. Системы массового обслуживания с ограниченным ожиданием. М.: Радио и связь, 1986. - С. 112.

66. Кий Н., TETRA в России итожит прожитое и ищет свои частоты. -М.: ИнформКурьер Связь, №11 2004.- С. 18-19.

67. Шельгов В.И., Новинки всемирного TETRA-Конгресса. М.: Сети и системы связи, №4, 2005.- С.81-82.

68. Хорошилов В, Перспективы развития цифрового транкинга в России -М.: Mobile Communications International, №1, 2001,стр. 58-64.

69. Шельгов В.И., Перспективы проекта «ТЕТ11АРУС», М.:. Сети исистемы связи, №5, 2004.- С. 63-67.

70. Шельгов В.И., Новое в технологии TETRA, М.:. Сети и системы связи, №5,2004,- С. 68-72.

71. Шельгов В.И., Оборудование TETRA на российском рынке, М.:.

72. Сети и системы связи, №5,2004.- С. 74-83.

73. Лившиц. Б.С., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д, Теория телетрафика. М.: Связь, 1979г.

74. Лукашин Ю.П., Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования временных рядов М.: Финансы и статистика, 2003г.

75. Кудаш Н. В., Особенности работы транкинговой системы с ограниченной очередью. С. 61-63.

76. Шельгов В.И., Новинки всемирного TETRA-конгресса, М.:. Сети и системы связи, №4,2005.- С. 81-84.

77. Баранов A.M., Пакетная телефония: технологии IP и FR- М: Вестник Связи, №04, 1999г.80.0вчинников A.M., Воробьев С.В., Сергеев С.И. Открытые стандарты цифровой транкинговой радиосвязи. М.: Связь и бизнес,2000г.

78. Фаронов В.В., DELPHI Программирование на языке высоко уровня. Санкт-Петербург.: Питер, 2005г.

79. Немшогин С.А., TURBO PASCAL Программирование на языке высоко уровня. Санкт-Петербург.: Питер, 2004г.

80. Транкинговые системы радиосвязи, www.radiocom.poltava.ua.