Моделирование алгоритма маршрутизации

- если вызов блокируется на альтернативном пути, то он теряется.

1.4.7 Разовый метод динамической детерминированной маршрутизации для иерархической сети

Для применения на междугородной телефонной сети рассматривался разовый метод динамической детерминированной маршрутизации при сохранении иерархической структуры сети.

Суть предлагаемого метода состоит в следующем:

- количество прямых направлений АМТС – АМТС сведено к минимуму;

- каждая АМТС опирается как минимум на два транзитных узла;

- в случае отказа в соединении на каком – либо участке процедура обработки вызова возвращается к исходящей АМТС и пробуется следующий транзитный узел и так далее.

1.4.8 Сравнительный анализ алгоритмов детерминированной маршрутизации

Для сравнения методов детерминированной маршрутизации авторами было проведено исследование их эффективности. В качестве объекта выбран класс разовых динамических методов маршрутизации. Его обобщенный алгоритм приведен в приложении Б. Из алгоритма видно, что все эти методы сходны между собой и различаются только способами выбора ТУ. Уровень резерва обычно выбирают равным 2...3 процента от общего количества каналов на направлении.

Отличие методов состоит в объеме информации, необходимой для принятия решения по маршрутизации. Максимальное количество данных требуют методы DCR  и LBR. Следовательно, для их применения необходимо иметь систему сбора информации, которая в полном объеме предоставляет данные о состоянии всех каналов на сети. Напротив, метод DAR не требует такого количества информации. Решение принимается сначала на базе прогноза, а далее случайным образом. Таким образом, в системе DAR текущая информация запрашивается только системой прогнозирования.

Сравнение методов детерминированной маршрутизации для не иерархической сети было проведено методом имитационного моделирования на модели со следующими параметрами:

- полносвязная симметричная иерархическая сеть с 5, 10 и 15 узлами;

- все каналы на сети – двунаправленные и цифровые;

- информация о состоянии сети  собирается каждые 10 секунд;

- уровень защиты – 3 процента;

- пуассоновское распределение потоков поступающих вызовов;

- интенсивность нагрузки на каждом направлении – 45 Эрланг.

На рисунке 1.5 приведены полученные кривые эффективности алгоритмов ДМ и ее изменение в случае возниконовения пергрузок на сети. Анализ результатов показывает, что алгоритм LBR – наилучший по параметру потерь, а DAR обладает высокой эффективностью. Изменение эффективности алгоритмов маршрутизации при различном числе узлов на сети показано на рисунке 1.6.

 

 

             Рисунок 1.6 - Кривая изменения эффективности алгоритмов       маршрутизации

Имитационное моделирование сети с большим числом узлов затруднительно из-за значительных затрат машинного времени, однако полученные результаты дают возможность сделать вывод о повышении эффективности динамических алгоритмов с ростом числа узлов на сети.

Выводы:

1 При  цифровизации сетей имеет место  общая тенденция изменения структуры  сети от иерархической к неиерархической  и метода маршрутизации– от  фиксированного к разовому динамическому.

2 Внедрение  методов динамической маршрутизации  может иметь место не только  на сети в целом. Но и на  отдельных участках, например, на  верхнем уровне иерархии, который  обычно обладает соответствующими  ресурсами для управления. Введение  динамической маршрутизации возможно  и в целом на иерархической  сети при высоком уровне ее  развития.

3 Структура  сети и применяемые методы  маршрутизации находятся в прямой  зависимости от уровня автоматизации  в цифровизации сети и ресурсов, выделяемых для управления сетью -  средств сбора, передачи и  обработки оперативной информации  и возможностей программного  обеспечения узлов коммутации  по управлению потоками вызовов. Анализ показал, что  по мере  выделения ресурсов на управление  сетью возможно использование  все более современных методов  маршрутизации.

1.5 Существующая междугородняя сеть Республики Казахстан

Темпы цифровизации телефонной сети Республики Казахстан, особенно междугородной, превысили самые оптимистические прогнозы. Успехами в телекоммуникационном строительстве республика обязана прежде всего усилиям своего энергичного оператора ОАО «Казахтелеком». Коммутационная сеть междугородней связи на сегодняшний день полностью оснащена цифровыми станциями типа EWSD, AXE–10, Alkatel 1000 S-12. Современная коммутационная техника на междугородней сети позволяет практически полностью автоматизировать междугородный телефонный обмен, резко повысить качество и количество представляемых услуг. Как показывает опыт, переход на следующее поколение АМТС, даже на тех же каналах, позволяет в 1,5 – 2 раза увеличить пропускаемый трафик при повышении качества предоставляемых услуг. Наличие программного обеспечения в цифровых системах коммутации и передачи, внедрение системы сигнализации по ОКС7 создают предпосылки для автоматизации управления сетью. На сети созданы два Международных центра коммутации (МЦК) в городах Алматы и Астана, что позволило Казахстану перейти на международные принципы организации связи. К МЦК подключены АМТС всех областных центров, МЦК стран СНГ и дальнего зарубежья. В результате жители республики имеют ныне цифровую связь со всем миром.

Концепция управления сетью достаточно глубоко проработана и закреплена в рекомендациях МСЭ-Т серии М под условным названием TMN (Telecommunication Management Network). Одной из функциональных систем TMN является подсистема управления трафиком.

Существующая сеть междугородней телефонной сети республики показана в приложении А.

1.6 Постановка задачи

Главной целью данной дипломной работы является разработка утонченной модели прямого пучка,оптималльных  алгоритмов выбора маршрута для трафика и программного обеспечения маршрутизации вызовов на междугородних телефонных сетях.

 

 

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОХОЖДЕНИЯ ВЫЗОВА ПО МЕЖДУГОРОДНОМУ ТЕЛЕФОННОМУ ТРАКТУ

С повышением уровня автоматизации телефонных сетей возрастает влияние поведения абонентов на пропускную способность этих сетей и качество их функционирования. Наиболее известным и простым способом воздействия абонента на сеть связи является повторение вызова после получения отказа в обслуживании. Причины появления повторных вызовов (ПВ) на телефонных сетях можно условно разбить на две группы: технические и псилогические.

К первой группе относятся причины, обусловленные выходом из строя оборудования или его недостаточным количеством. Последнее, как правило, происходит из-за ошибок проектирования или перераспределения нагрузки. Эти причины после предварительного изучения могут быть устранены административным путем.

Вторая группа причин появления ПВ лежит вне компетенции телефонной администрации, но с ней также необходимо считаться при расчете систем связи. Сюда входит, прежде всего, реакция абонента на отсутствие или занятость вызываемого абонента, на ошибку в наборе номера и так далее.

Вероятность появления ПВ увеличивается на междугородной телефонной сети из-зи роста вероятности появления технической ошибки. При установлении междугородного соединения тракт между двумя абонентами включает участки местных, внутризоновых и междугородных сетей, причем внутри каждого участка вызов проходит несколько этапов соединения, увеличивается число перключений, а значит, и вероятность появления технической ошибки, особенно на стыках. Возратсает влияние и психологического фактора, поскольку при попытке установления междугородного соединения увеличивается вероятность ошибки при наборе номера, абонент становится более настойчивым и так далее.

Несмотря на то, что ПВ приносят значительные финансовые убытки, проектирование междугородных сетей осуществляется по-прежнему без их учета, главным образом из-за отсутствия адекватных моделей с потерями не дает возможности получить достоверные результаты. Так, вероятности потерь по вызовам и по времени, одинаковые для модели с потерями, в реальной сети могут отличаться в несколько раз. Такой разрыв учитывается только с помощью модели с ПВ.

Из-зи несоответствия между расчетными и реальными данными в ряде случаев либо ставится избыточное дорогостоящее оборудование, либо его не хватает, что приводит к возникновению на сети « узких» мест, характеризующихся низкой пропускной способностью.

Предлагаются математическая модель, достоверно описывающая реальный процесс прохождения вызова по междугородному телефонному тракту, и спосбы ее расчета и применения.

Главная трудность постановки задачи связана с выбором разумного соотношения между степенью адекватности модели с ПВ реальной ситуации ( она определяется количеством параметров, описывающих этапы прохождения вызова в системе и поведении абонента, получившего отказ в обслуживании) и возможностью расчета ее вероятноястных характеристик. В наибольшей мере разработаны простые модели с ПВ, в которых поведение абонента, повторяющего вызов, описывается двумя или тремя параметрами, что для моделирования процесса прохождения вызова от вызывающего абонента к вызываемому явно недостаточно.

Другая трудность связана со сбором статистической информации о поведении абонента, повторяющего вызов. Такой сбор на отечественных телефонных сетях в объемах, необходимых для создания адекватной модели, ранее не проводился.

Влияние ПВ на качество функционирования АМТС было исследовано сотрудником Ленинградской междугородной станции (ЛМТС) и Института проблем передачи информации АН СССР.

Рассмотрим вопросы, связанные с построением и разработкой методов расчета математической модели прямого пучка каналов ЛМТС, в которой учитывается эффект влияния ряда практических задач – тема отдельной статьи. Материал данной статьи является расширенным вариантом доклада, тезисы которого опубликованы в Трудах 11-го международного конгресса по телетрафику. Из зарубежных разработок наиболее близкими к данному исследованию можно считать работы П. Ле Галля (Франция) и Г. Гостони (Венгрия).

2.1 Построение модели

Реальный тракт передачи информации на междугородной сети состоит из большого числа участков, каждый из которых соответствует одному или нескольким этапам установления соединения. Примером такого тракта может служить упрощенная схема, приведенная на рисунке 2.1, где показан участок тракта (АТС-А), с помощью которого вызывающий абонент подключается к входящей линии междугородной станции АМТС-1. Далее соединение проходит через тракт исходящей междугородной станции АМТС-1, междугородный канал, входящую междугородную станцию АМТС-2 и городской участок тракта (УВСМ, АТС-в) вызываемого абонента. Часть элементов тракта для простоты на рисунке 2.1 не показана.

Рисунок 2.1 – Упрощенная схема подключения к АМТС

Полный процесс установления соединения содержит большое число временных фаз, сложным образом распределенных по участкам рассматриваемого тракта, их точное отражение в модели может ее сильно усложнить. Поэтому основной задачей, предваряющей разработку модели, является выделение тех участков тракта, которые оказывают наибольшее влияние на процесс формирования ПВ, т. е. определение «узких» мест, где появление ПВ наиболее вероятно.

Процесс установления соединения разделим на укрупненные этапы. Каждый этап характеризуется временем, которое тратится на его прохождение, и вероятностью того, что после его завершения абонент получит отказ. После отказа абонент с некоторой вероятностью повторяет вызов и с дополнительной вероятностью прекращает попытки соединения. В соответствии с результатами обработки статистической информации о поведении абонента, получившего отказ (1, 4), будем считать, что вероятность н интенсивность повторения вызова зависят от того, каким образом абонент объясняет себе причину отказа. В реальной системе длительности некоторых этапов малы по сравнению с остальными, поэтому в модели можно считать, что они имеют нулевую длительность и характеризуются только вероятностью отказа.

В результате получаем модель массового обслуживания устроенную следующим образом. Имеется полнодоступный пучок, который является аналогом пучка междугородных каналов. Процесс установления соединения разделен на шесть этапов. Первые три имеют нулевую длительность, длительности других — отличны от нуля. В модели различаем абонентов, повторяющих вызов трех видов, в соответствии с тремя типами отказов, различаемых абонентом: потери до входа в систему (после набора «8»), различные виды блокировок и занятость вызываемого абонента, а также отказы из-за неответа вызываемого абонента.

2.2 Процесс установления соединения на междугородней телефонной сети

Схема процесса установления соединения показана в приложении В. Установление соединения на междугородной сети происходит следующим образом: абонент А снимает трубку, слышит сигнал «ответ станции» РАТС1, для выхода на АМТС1 он набирает «8», после чего происходит занятие линии от РАТС1 к АМТС1, затем АМТС1 посылает запрос АОН и получает комбинацию АОН абонента А. Далее абонент А слышит сигнал «ответ станции» от АМТС1 и набирает номер абонента Б. Затем последовательно происходит передача начальных адресных сообщений (IAM) соответственно к МЦК2 и к АМТС2. От АМТС2 идет занятие к РАТС2 абонента Б и РАТС2 посылает подтверждение занятия на АМТС2. Затем АМТС1 получает от АМТС2 запрос на передачу последующего адресного сообщения (CR) и отправляет это последующее адресное сообщение (SAM).Далее РАТС2 посылает адресное сообщение, что абонент Б свободен и от РАТС1 к абоненту А идет сигнал «контроль посылки вызова», а в этот момент АМТС2 посылает вызов РАТС2 и от РАТС2 к абоненту Б идет сигнал «посылка вызова». Абонент Б снимает трубку, устанавливается соединение и происходит фаза разговора. Затем происходит отбой абонента Б и РАТС1 посылает сигнал разъединения к РАТС2, а АМТС1 посылает РАТС1 сигнал освобождения и абонент А получает сигнал «занято» и устанавливается исходное состояние.