Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей

• Автор: Пасечников, Иван Иванович
• Шифр специальности: 05.25.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 274 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Под информационными сетями ИС понимаются цифровые коммуникационные сети, в которых реализован принцип передачи информации с промежуточным хранением. К ним относятся как локальные вычислительные сети ЛВС, так и пакетные радиосети ПРС, спутниковые сети связи ССС.
Теоретические основы ИС представлены рядом известных публикаций и монографий 1 и другие, а также работы по теории графов , по теории систем массового обслуживания СМО , , по теории нечетких множеств ТНМ , в последнее время по теории фракталов . Цифровые радиосети ЦРС, их организация в сложную топологическую и функциональную структуру сетей радиосвязи с пакетной коммутацией и проблемы множественного доступа рассмотрены в монографии . В работе исследованы алгоритмы управления автоматизированной системой радиосвязи, в том числе ее ресурсом, на основе методов теории игр. Основные разработки и перспективы развития ПРС различного назначения системно представлены в тематическом выпуске журнала ТИИЭР т. , 8 г

Актуальность

Если в зоне одного узла среднее число соседей принять равным 7, то оптимальное число успешных передач в ПРС со случайной структурой верхняя граница . Это означает, что средний трафик, который должен передаваться в зоне радиоустановки с круговой диаграммой направленности, приблизительно должен составлять один инфцуг на один временной сегмент. МДКН только ,5 . Оптимальное решение задачи по определению наименьшего требуемого ресурса системы для абонентов ПРС в общем случае относится к классу полных задач 6. В связи с этим в работах рассмотрены различные эвристические алгоритмы распределения ресурса системы временных окон с учетом пространственного фактора т. За счет многократного использования общих окон пространственно разделенными абонентами число окон, необходимое для обеспечения бесконфликтной передачи в сети, может быть существенно меньше общего числа абонентов, что, в свою очередь, позволяет повысить пропускную способность сети. Топология сети описывается направленным графом С 1Ч, Ь, где ф 1,. Ь 1,. ЛС между ними. Ь и А, у Ь. Передача информации между абонентами сети синхронизирована. Временная ось разбита на окна, длительность которых равна времени передачи инфцуга по каналу. Каждому абоненту е присваивается номер окна т1 М 1,. Если в некотором окне в точку приема поступает один инфцуг нет конфликта, то он принимается безошибочно, в случае двух и более инфцугов успешно принимается один из них, а остальные теряются идеальный захват. Передача абонентом инфцуга в окне не влияет на характеристики приема в этом окне для данного абонента. Кк характеризует качество распределения окон. Используем предположение в каждом выделенном окне абоненты передают инфцуги большая нагрузка, тогда Кк равен среднему по сети отношению фактического их числа, принятых некоторым абонентом за один цикл, к числу инфцугов, которое при заданной связности сети могло бы быть принято за этот же цикл данным абонентом при полностью бесконфликтном распределении окон. Определение Кк имеет вид
, . I , 1. О, в противном случае. Другими словами, , л 1, если хе окно используется хотя бы одним соседом абонента . В модели мобильной ПРС рассмотрены два алгоритма распределения временных окон централизованный приложение А и децентрализованный приложение Б. Для исследования потерь количества информации в модели ПРС была использована универсальная система моделирования . Результаты моделирования для сети из абонентов со случайной топологией представлены на рисунке 1. Рисунок 1. Кривые , 2, 3 характеризуют коэффициент потерь в сети, соответственно а при централизованном алгоритме распределения окон б для децентрализованного алгоритма, при условии вхождения в сеть всеми абонентами одновременно в для децентрализованного алгоритма, при условии входа в сеть группами по пять абонентов. Сплошные кривые соответствуют ситуации, когда для каждого абонента существует пять соседей, пунктирные соседей. Из рисунка видно, что различия характеристик централизованного и децентрализованного алгоритмов становятся менее существенными при уменьшении времени, которое требуется для реализации децентрализованного алгоритма, поскольку в этом случае снижается вероятность одновременного вхождения в сеть двух и более пользователей. Данный эффект иллюстрируется кривыми 3. Замечание 4. Эффективность централизованного алгоритма распределения ограниченного ресурса системы выше децентрализованного. На процедуру последнего существенно влияет динамика абонентов в сети. Поэтому абонентам, регулярно пользующимся услугами ПРС, следует разумно, заранее, в централизованном порядке распределять системный ресурс. Анализ рассмотренных алгоритмов распределения временных окон показывает, что в сети с высокой связностью возможны значительные потери инфцугов, если число окон меньше числа использующих их абонентов. Целью построенной ниже модели является определение необходимого числа временных окон в сети с тем, чтобы исключить возможность возникновения конфликтных ситуаций. Модель ПРС также описывается направленным графом с множеством абонентов в сети ,.