Содержание к диссертации
ВВЕЩЕНИЕ 4
I. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УЗЛОВ КОММУТАЦИИ И МЕТОДЫ ОПРЕ
ДЕЛЕНИЯ ИХ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ 10
Объект исследования 10
Анализ структури централизованной системы управления с использованием микропроцессоров в качестве периферийных управляющих устройств . . 13
Анализ структурной организации систем управления с многопроцессорной системой обработки заявок Iff
Структурная организация децентрализованной системы управления 20
Анализ: моделей определения пропускной способности систем управления 27
Разработка методики расчета нагрузки, поступающей на системы управления 32
Выводы 46
2. РАЗРАБОТКА МАТМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛИ ОЦЕНМ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, ПОСТРОЕННЫХ НА ОСНОВЕ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ 48
2.1. Обоснование выбора способа аналитического описания систем управления в узлах коммутации .... 48
Разработка модели оценки качественных показателей систем управления 50
Разработка метода определения средней длительности обслуживания заявок системой управления . 63
Выводы 71
3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 73
Оценка качественных показателей функционирования однолинейных систем управления 73
Оценка качественных показателей функционирования мжшолинейных систем управления 92
Оценка качественных показателей функционирования систем управления с ограниченной возможностью ожидания заявок при обслуживании эрлан-говского потока 115
Выводы 120
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОС
ТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ 123
Разработка имитационной модели системы 123
Результаты моделирования 141
Выводы 159
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 161
Список использованных источников 163
ПРИЛОЖЕНИЯ
П.І. Программа расчета качественных характеристик
для однолинейной и многолинейной систем управ
ления 172
П.2. Программа имитационного моделирования
_ 4 -
Введение к работе
Актуальность проблемы и состояние вопроса. Техника связи является одним из наиболее масгоовых потребителей средств вычислительной техники. Широкое внедрение в практику проектирования средств связи вычислительной техники! должно обеспечить успешное и своевременное выполнение поставленных перед наукой и практикой на П и Ж пятилетш задач в области: создания современных средств электросвязи, повышения качества обслуживания абонентов, сокращения сроков разработки и трудоемкости обслуживания систем связи. Настоящий этап развития техники связи: характеризуется интенсивной разработкой и внедрением в эксплуатацию на сетях связи узлов коммутации (УК) с программным управлением. При этом происходит качественное изменение в принципах управления узлами коммутации и сетями связи. Особенно заметными изменения в принципах: управления УК стали с появлением: дешевых, надежных, малогабаритных и потребляющих незначительное количество электроэнергии микропроцессоров (МП). На основании использования МП стало возможным построение многомашинных и многопроцессорных систем управления УК. Это вызывает необходимость разработки: методов анализа и синтеза таких систем управления с целью оценки эффективности их функционирования.
Внедрение в средства связи вычислительной техники: микропроцессорных комплектов больших интегральных схем и микро-ЭВМ существенно влияет на архитектурные принципы организаций систем управления УК, системы программного обеспечения, по-новому ставит задачу унификации специализации технических средств СУ я задачу оценки; эффективности их функционирования*
Пропускная способность УК в целом существенно зависит от про-
пускной способности СІ и является одной из основных его технических характеристик. Исследования пропускной способности автоматических систем коммутации вызывали теоретический и практический интерес разработчиков и проектировщиков на всех этапах развития техники; электросвязи. 0днако5в УК с программным управлением задача оценки пропускной способности черезвычайно возрасла из-за сложности их аналитического описания, увеличения объема вычислений и ограниченных возможностей формализации: вычислительных процедур. Это обстоятельство вызвало необходимость разработки! методов расчета пропускной способности СУ, построенных на основе микропроцессоров. Цель работы и задачи исследования. Целью реферируемой работы является постановка и, решение задач, связанных с разработкой и внедрением методов расчета пропускной способности систем управления, построенных на основе микропроцессоров. К таким задачам относятся: анализ принципов функционирования СУ цифровых систем коммутации, совершенствование и разработка моделей и методов оценки нагрузки и пропускной способности: систем управления и характеристик качества обслуживания заявок.
Научная новизна работы заключается в постановке задачи и новизне предмета исследования, разработке методов расчета пропускной способности систем управления, построенных на основе микропроцессоров. Новыми результатами являются:
методика определения нагрузки; на систему управления, позволяющая оценить ее пропускную способность ;
методика распределения функций: управления в зависимости от структурного построения системы управления ;
метод расчета вероятносно-временных характеристик обслуживания заявок на этапах установления соединений при ограниченном ожиг-дании (ограниченная длина очереди: и время пребывания заявок в очереди) ;
математическая модель-, позволяющая определить среднюю длитель-
ностб> обслуживания заявок системой ;
метод расчета вероятностно-временных характеристик обслуживания заявок системой управления при эрланговском входящем: потоке с ограниченной возможностью ожидания заявок (ограниченная длина очереди) ;
алгоритмы и программы, реализующие обслуживание заявок с ограниченным ожиданием с учетом относительных приоритетов обслуживания заявок в системе управления! УК.
Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории, массового обслуживания, теории телетрафика, теории автоматических: систем коммутации, теории: нра-фов. Экспериментальные исследования осуществлялись на основе метода имитационного моделирования на ЭВМ.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработанные аналитические методы оценки пропускной способности систем управления доведены до практической реализации;;
разработанные алгоритмы определения пропускной способности СУ с ограниченной возможностью ожидания реализованы на стандартном программном обеспечении ЕС ЭВМ ;
полученные вероятностно-временные характеристики функционирования СУ позволяют производить инженерные расчеты при разработке и проектировании; УК, построенных на основе микропроцессоров ;
разработанные имитационные модели; в рамках моделирования на ЭВМ позволяют исследовать пропускную способность систем управления УК методом моделирования и оценивать достоверность полученных аналитических результатов.
Вклад автора в исследование проблемы. Основные научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации получены автором самостоятельно. К ним относятся математические модели оценки пропускной способности систем
управления:, построенных на основе микропроцессоров, характеристики; качества функционирования цифровых систем коммутации, модели! исследования пропускной способности систем управления на ЭВМ.
Реализация в народном хозяйстве. Основные положения диссертационной работы использовались при расчете пропускной способности цифровых систем коммутации и подтверждены методом имитационного моделирования.
Результаты исследований явились частью НИР по теме: "Исследование принципов управления в ЭАТС с использованием микропроцессорных систем" (гос.рег.№ 0I830005I36), проводимых кафедрой АЭС ЛЭИС им.проф.М.А.Бонч-Бруевича.
Полученные теоретические и практические результаты внедрены в ЛНПО "Красная Заря" при разработке электронных узлов коммутации.
Апробация: работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на научных семинарах: кафедры АЭС ЛЭИС им.проф.М.А.Бонч-Бруевича, на постоянно; действующем семинаре НШ РЭС им.А.С.Попова "Управления на сетях связи и вопросы человеко-машинного взаимодействия' в телефонии" (г.Ленинград, 1981 г.), на 1-ой. Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов отрасли связи (г.Москва, 1976 е.), на Республиканской научно-технической конференции: "Достижения и перспективы развития радиотехники, электроники и связи в республике" (г.Баку, 1982 г.), на УШ Всесоюзной школе-семинаре по теории телетрафика (г.Баку, 1984 г.), на научно-технической конференции: профессорско-преподавательского состава Аз.ПИ им.Ч.Ильдрыма (г.Баку, 1977-1980 т.), а также на ХХУ, ХХУІ научно-технических, конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭИС им.проф.М.А.Бонч-Бруевича в I98I-I982 гг.
П У/ б л и к а ц и и. По результатам выполненных исследований опубликовано - 7 работ в научных журналах, материалах Всесоюзной и Республиканской конференций, и в ЦНТИ "йнформсвяз&".
Объем ні структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. В приложениях приведены программы исследования пропускной способности систем управления УК на ЭВМ, вероятностно-временные характеристики и акт внедрения результатов диссертационной работы.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследования, перечислены основные научные результаты иі положения, выносимые на защиту, пояснены структура и объем диссертации:, определены практическая ценность и область применения результатов исследований, приведены сведения об апробации работы и кратко изложено ее содержание.
В первом разделе производится анализ объекта исследования. Сформулирована задача оценки пропускной способности систем управления узлов коммутации с применением микропроцессоров. Производитая: анализ структурной организации систем управления. Рассмотрены структуры централизованной системы управления с использованием микропроцессоров в качестве периферийных управляющих устройств, системы управления с многопроцессорной системой обработки заявок и децентрализованной системы управления. Проводится анализ существующих методов определения пропускной способности систем управления. Разработана методика расчета нагрузки, поступающей на системы управления.
Во втором разделе обосновывается выбор метода аналитического описания систем управления узлов коммутации; с программным управлением. Разработаны модели оценки качественных показателей систем управления, построенных на основе микропроцессоров. Исходя из реальных условий функционирования систем управления рассматриваются одно- или многолинейные (МО, на которые поступает поток заявок от ограниченного числа источников нагрузки. Эти потоки
-9.-
обслуживаются с ограничением по длине очереди и времени ожидания. Получены вероятностно-временные характеристики функционирования систем управления. Разработан метод определения средней, длительности! обслуживания заявок. В качестве распределений длительности обслуживания заявок принято распределение Эрланга.
В третьем разделе исследуются вероятностно-временные характеристики: функционирования систем управления. Произведена оценка качественных показателей функционирования однолинейной и, многолинейной системы управления. Получены диаграммы распределения вероятностей потерь, вероятностей ожидания и вероятностей ожидания свыше заданного времени и др. в зависимости от поступающей нагрузки и числа источников, а также от длины очереди ожидания. Разработана программа расчета этих характеристик на языке программирование ФОРТРАН. Кроме того, учитывая особенности структурного построения узлов коммутации с программным управлением, рассмотрены показатели функционирования систем управления с ограниченной возможностью ожидания заявок при, обслуживании эрлангово-кого входящего потока.
Четвертый раздел посвящен экспериментальным исследованиям пропускной способности систем управления УК на ЭВМ. Разработана имитационная модель, и программа моделирования систем управления на языке программирования PL-I. Моделирования подтверждает достоверность аналитических результатов. Кроме того, методом имитационного моделирования получены качественные характеристики функционирования приоритетных систем обслуживания.
В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе.
Диссертационная работа выполнена на кафедре Автоматической электросвязи Ленинградского электротехнического института связи им.проф.М. А. Еонч-Бруеви.ча.
