Введение к работе
Актуальность темы. В связи с развитие).: п совершенствованием сетей электросвязи, возрастанием объема передаваемых информационных потоков существенно возросли требования к повышению надежности и эффективности использования ресурсов сетей. Учитывая существенные капитальные затраты на создание информационных сетей, необходимо осуществлять поиск новых путей, направленных на повышение эффективности их функционирования-, обеспечение высокого качества обслуживания вызовов абонентов сети. В этих условиях возрастают требования к системе управления сетью, её возможности адаптироваться к различным условиям, складывающимся на сети, обеспечивать динамическое перераспределение .потоков вызовов по сети и её ресурсов.
Система динамического управления потоками вызовов, являющаяся частью системы управления сетями связи и обеспечивающая перераспределение направлений и регулирование объема передаваемого потока вызовов в изменяющихся условиях на сети (в том числе перегрузки и повреждения на отдельных линиях и узлах сети), позволяет повысить-качество обслуживания вызовов абонентов сети связи и эффективность использования ресурсов последней.
Вопросам динамического управления потоками вызовов на различного рода сетях связи посвящено достаточно большое число работ, в том числе и за рубежом. Однако, з этих работах исследования по эффективности динамического управления проводились лишь применительно к определенному типу сетей и условиям их функционирования. Вопросы надежности функционирования системы динамического управления в этих работах не учитывались. Кроме того, мало внимания обращалось на оценку эффективности функционирования системы динамического управления в условиях ограниченной надежности сети. Такой подход обусловлен в первую очередь тем, что на было интегрального критерия, позволяющего оценить пропускную способность сети связи в условиях отказов элементов сети и с учетом функционирования системы управления сетью. Не учитывалось также и внедрение новых систем автоматической коммутации, позволяющих одновременную передачу как аналоговой информации, так и передачу данных. Кроме того, в данных работах исследования проводились"в основном с использованием аппарата
статистического моделирования, что требует существенных затрат машинного времени.
Цель работы. Диссертация посвящена вопросам разработки архитектуры построения системы динамического управления ресурсами сети и исследования эффективности применяемых в системе методов управления потоками вызовов с учетом загрузки цифровой сети с интеграцией служб передачей управляющей информа*-ции, надежности её элементов; разработке критерия информационной связности, позволяющего оценить пропускную способность сети в условиях её ограниченной надежности, а также разработке аналитических методов, позволяющих рассчитать качество обслуживания поступающих вызовов при использовании различных методов распределения потоков вызовов на сети. Практической задачей исследования является разработка метода определения плана распре-, деления потоков вызовов с учетом надежности сети, позволяющего обеспечить наибольшую структурно-информационную связность; разработка рекомендаций по выбору метода динамического управления применительно к сетям коммутации каналов.
Методы исследован и. я. Для проведения исследований в.диссертации использовались теория графов, теория вероятностей, теория телетрафика, теория автоматической коммутации, теория сетей электросвязи, теория надежности, а также использовалось статистическое моделирование.
Научная новизна в первую очередь определяется непосредственно предметом исследования - новым научно-техническим направлением построения системы динамического управле-' ния потоками вызовов, имеющим важное народнохозяйственное значение. При этой разработан аналитический метод расчета качества обслуживания поступающих вызовов на сетях с динамическим управлением потоками вызовов; определена архитектура взаимодействия процессов управления потоками вызовов и структура построения системы динамического управления ресурсами интегральных информационных сетей; проведена сравнительная оценка эффективности функционирования динамического управления на основе различных методов в условиях как изменения значений потоков нагрузки на сети, так и надежности сети связи и системы управления; предложен критерий структурно-информационной связности, позволяющей оценить возможности сети по пропускной способности и отли-
ающийся от известного критерия структурной связности тел, что читывается величина потока нагрузки, поступающего на обслули-ание мекду различными параш узлов на сети; разработан метод асчета структурно-информационной связности,.заключающийся в эстроении допустимых направлений между различными парами уз-эв коммутации и распределении поступающего потока нагрузки по эреву; разработан метод формирования плана распределения пото-эв вызовов, позволяющий оптимизировать величину структурно-ин-зрмационной связности; разработан метод расчета непрерывности зединения в информационных сетях, позволяющий учесть алгоритм j6opa исходящих направлений в процессе установления соедине-ш; разработаны методы динамического управления распределением этоков вызовов на сети, ограничением потоков вызовов в услови-с перегрузок, а также проведено развитие этих методов для цифрой сети с интеграцией служб.
Практическая ценность работы использование её результатов, юдложенные в диссертации принципы построения системы динаии-іского управления потоками вызовов, алгоритмы динамического уп-івления, алгоритмы и программы оптимизации на ЭВМ структуры [формационной сети и плана распределения потоков вызовов, а ікне алгоритмы и программы расчета на ЭВМ вероятности связнос-[ в информационных сетях при динамическом управлении потоками :зовов были использованы при проектировании'сетей связи в ряде іганизаций (НПО "Красная заря", НПО "Квазар", ЦНИИ АСУ ГА и и), а также в учебном процессе в ІГОСЙ. Кроме того, они могут ть использованы в научно-исследовательских и проектных орга-зациях-при разработке новых и развитии существующих -сетей свя-общего и специального назначения.
Основные положения, выносимые а з а щ и т-у:
1. Архитектура взаимодействия процессов управления потока-
вызовов и структура построения системы динамического управ-
ния ресурсами интегральных информационных сетей определяют ' став программного и аппаратного обеспечения,системы динами-ского управления-потоками вызогоз.
2. Критерий.структурно-информационной связности позволяет
енить возможности сети по передаче поступающего потока вызо-
- б -
bos в условиях отказов отдельных направлений связи и с учетом используемого алгоритма установления соединений на узлах сети.
-
Предложенный метод расчета структурно-информационной связности позволяет рассчитать структурно-информационную связность между всеми парами узлов на сети с учетом заданного плана распределения потоков вызовов.
-
І.'етод формирования плана распределения потоков вызовов позволяет оптимизировать структурно-информационную связность сети.
-
Разработанные методы динамического управления потоками вызовов и ресурсами сети позволяют оптимизировать план распределения потоков вызовов, осуществить приоритетное обслуживание вызовов, ограничение поступающих потоков вызовов в изменяющихся условиях функционирования информационных сетей.
-
Предложенный итерационный метод позволяет рассчитать качество обслуживания вызовов между парами узлов на сети при динамическом управлении потоками вызовов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на: П Всесоюзном научно-техническом совещании по проблемам информационных сетей и автоматической коммутации (Москва, 1975), П, Ш и ІУ Всесоюзных'симпозиумах по проблемам управления на сетях и узлах связи (Киев, 1976; Москва, 1978; Переславль-Залосский, 1981); Всесоюзном научно-техническом совещании "Дальнейшее развитие и совершенствование коммутационной техники" (Куйбыиев, 1977); 1,'Ш, У и УІ Всесоюзных школах-семинарах по проблемам управления на сетях и узлах связи (Одесса, 1977; Алма-Ата, 1981; Винница, 1988; Москва, 1990); УІ, ХІУ и ХУІ Всесоюзных школах-семинарах по вычислительным сетям (Винница, IS8I; Ііинск, 1989; Винница, 1991); П и У Всесоюзных конференциях "Вычислительные сети коммутации пакетов" (Рига, 1981; Рига, 1987); ХХХУШ и XLII Всесоюзных научных сессиях, посвященных Дню. Радио (Москва, 1983; Москва, 1988); Всесоюзной научно-технической конференции "Применение цифровых систем коммутации на сетях электросвязи" (Самара, 1991); Международной конференции "Базы данных и сети ЭВМ" (Москва, 1984); Международной конференции по сетям ЭВМ (Сидней, 1984); П Международном семинаре по теории телетрафика и компьютерному моделированию (Москва, 1989); Меж- .
дународной научно-технической конференции "Проблемы Функционирования информационных сетей" (Новосибирск, 1991), а также на других международных, всесоюзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях и семинарах.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано самостоятельно и в соавторстве 75 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шости глав, заключения и двух приложении. Работа содержит 267 страниц печатного текста, 74 рисунка, 25 таблиц. Список литературы включает 188 наименований.