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. Сурков Л.В.Проектирование архитектуры вычислительных сетей с использованием системы моделирования СРSS.М:Издательство МВТУ,1987. – 367 с.