К вопросу о моделировании функциональных узлов телекоммуникационной сети

С целью упрощения моделирования узел сети представляется как совокупность двух объектов - маршрутизатора и "внутренней сети", т.е. учрежденческой сети, подключенной через маршрутизатор к региональной сети.

Маршрутизатор Mi имеет n входных и n выходных линий, связывающих его с другими маршрутизаторами сети и одну линию связи с внутренней сетью.

Внутренняя сеть представляет собой объект, обладающий способностью самогенерации заявок - как произвольно, с заданным законом распределения (заявки, инициируемые сетевыми станциями к другим узлам сети), так и по требованиям - заявкам, поступающим от внешних, по отношению к данной сети, узлов или сетей.

Каждая заявка Vi, поступающая в маршрутизатор, представляет собой вектор

Vi =v (ti, Si, di, ri, ai), где

ti - время поступления заявки;

Si - узел-источник заявки;

di - узел назначения заявки;

ri - размер заявки;

ai - тип заявки.

Определим следующие типы заявок:

  • А - заявка размера ri, требующая только прохождения из узла Si в узел di.
  • В - заявка размера гİ, требующая прохождения из узла Si в узел di и вызывающая генерацию ответной заявки размером ri' из узла di в узел Si.
  • С - заявка размера ri, требующая прохождения из узла Si в узел di и вызывающая генерацию ответной заявки размером ri" из узла di в узел Si, причем ri"» ri.

Такая классификация заявок определена наиболее общим трафиком in-termet-сети, представляющим собой совокупность служебных пакетов, писем и мультимедиа-информации (тип А), заявок к информационным ресурсам - Gopher, WWW (тип В) и обращений к файловым серверам (тип С).

Каждый узел i способен генерировать заявки к другим узлам Si' = (Si1',Si2',...,Sin') и получать заявки от других узлов S" = (S1i", S2i",...,Sni").

Рассмотрим систему, имеющую одно обслуживающее устройство, одну входную очередь, в которую поступают заявки трех видов (А, В и С) и процесс обслуживания которой заключается в передаче заявки из входной очереди в одну из n +1 выходных очередей в соответствии с маршрутной матрицей. Время обслуживания τ является случайной величиной, независящей от предыстории процесса обслуживания, с законом распределения f(τ). Дисциплина обслуживания - FCFS - First Come First Served, т.е. заявки в системе обслуживаются в том же порядке, в котором они поступили. Если поступившая заявка не может быть обслужена немедленно, то она ожидает освобождения процессора, но не более чем τlife, после чего получает отказ. Величина τlife является случайной с законом распределения φ(τlife) [1].

Наибольший интерес представляют каналы связи, модели которых являются моделями простейших одноканальных систем. Каждая выходная очередь модели маршрутизатора является входной очередью модели канала, поэтому в результате моделирования необходимо получить характеристики качества обслуживания именно на каналах связи, а не на маршрутизаторах. К требуемым характеристикам относятся:

  • среднее время обслуживания (время передачи);
  • доля обслуженных заявок;
  • доля заявок, получивших отказ.

Для упрощения моделирования дуплексный канал связи представляется в виде двух симплексных каналов, один из которых работает на передачу, а другой - на прием. В случае полудуплексного канала в любой момент времени может либо работать только один из каналов, либо не работает не один, причем между завершением работы одного канала и началом работы другого должно пройти время τtrig, физический смысл которого - временная задержка на переключение приемо-передающего устройства.

Модель канала состоит из двух элементов - входной очереди и обслуживающего устройства. Последнее может обслуживать заявки с заданной производительностью, которая определяется пропускной способностью канала.

При наличии у маршрутизатора нескольких каналов связи необходима модель коммутатора, который будет собирать заявки из нескольких каналов связи в одну очередь, которая и будет являться входной для самого маршрутизатора.

При генерации во внутренней сети заявки типа А она поступает в выходной канал и ждет обслуживания. При освобождении канала заявка поступает в коммутатор маршрутизатора, который помещает ее во входную очередь на обслуживание. Обслуживание заявки типа А на маршрутизаторе заключается в определении ее дальнейшего пути и помещении во входную очередь соответствующего передающего канала. Поступившая через коммутатор следующего по пути маршрутизатора заявка проходит анализ на дальнейший путь. Если пунктом назначения этой заявки является локальная сеть, подключенная к данному маршрутизатору, то она устанавливается в очередь передающего канала, соединяющего маршрутизатор с локальной сетью. Если же заявка предназначена другой ЛВС, то она передается следующему по маршруту узлу (см. рис. 1).

Точно также обслуживаются на маршрутизаторах и заявки других типов - В и С. Разница заключается в реакции внутренней сети на поступившую заявку.

При поступлении заявки типа В внутренняя сеть генерирует заявку типа А и направляет ее тому узлу, с которого пришла исходная заявка. Размер ответной заявки практически равен размеру исходной заявки (рис. 2).

При поступлении заявки типа С внутренняя сеть генерирует достаточно большую последовательность заявок типа А, причем их суммарный размер превышает размер исходной заявки на 4-6 порядков. Рассмотренные нами модели и алгоритмы функциональных узлов могут использоваться при проектировании телекоммунационных сетей.

 

Литература

  1. 1. Сурков Л.В.Проектирование архитектуры вычислительных сетей с использованием системы моделирования СРSS.М:Издательство МВТУ,1987. – 367 с.
Теги: Модель
Год: 2011
Город: Костанай