План распределения потоков

Цель и задачи управления распределением потоков сообщений в СДЭС.

Тема 4. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ СООБЩЕНИЙ В СЕТЯХ ДЭС.

Управление сетью передачи данных включает в себя несколько независимых частных задач управления процессами собственно обмена потока­ми данных и процессами, обеспечивающими этот обмен. К последним относятся процессы развертывания элементов сети, наряду с элементами первичной сети, а также задачи технического и программного обеспечения функционирования сети. Важнейшими иззадач управления процессом обмена информацией функционирующей сети ПД являются:

- управление распределением потоков и их темпом и объемом в сети ПД;

- управление установлением соединений на центрах коммутации в соответствии с принципамиуправления потоками сообщений, установленными в сети;

- управление структурой вторичной сети ПД в тесном взаимодействии с первичной сетью за счет использования резервных аппаратурных ресурсов.

Эти задачи тесно увязаны в рамках оперативного, организационно-технологического управления функционированием сети и их решение призвано обеспечить обслуживание входящих потоков нагрузки с требуемым качеством в условиях меняющейся ситуации на сети, описываемой функцией режима обслуживания , где

- суммарная нагрузка, циркулирующая в сети;

Y - суммарная пропускная способность элементов сети;

S - структура сети с показателями надежности и живучести элементов сети;

К– качество передачи информации по участкам сети с учетом помехозащищенности.

Причем алгоритм обслуживания потоков данных, обусловленный решением первых двух задач, образует первый контур управления системой обмена данными относительно изменений входных потоков и состоянии элементов сети. Рассмотрим подробнее методы решения первой частной задачи при условии фиксации методов управления установлением соединений (выбран конкретный способ коммутации и формат данных) и аппаратурными ресурсами (например, горячее резервирование), которые определяют эффективность алгоритмов обслуживания.

Сущность решения задачи управления распределением и объемом потоков

сводятся к определению множества допустимых путей передачи сообщения, определению порядка их выбора на центрах коммутации, а также к организации контроля за перегрузкой в сети и ограничению нагрузки, циркулирующей в сети. Первая часть этого решения определяется конкретным методом маршрутизации, принятым для реализации в сети ПД, и находит отображение в формировании и постоянной коррекции на каждом узле плана распределения потоков данных.

Под планом распределения потоков следует понимать установление порядка выбора исходящих направлений передачи из каждого центра коммутации системы обмена данными ко всем остальным. План распределения потоков обеспечивает направленное движение сообщений по сети.

При построении плана распределения руководствуются критерием оптимальности по тому или иному показателю качества. В качестве таких показателей могут быть выбраны следующие параметры:

- минимальная протяженность прогнозируемого маршрута;

- минимальное число тр анзитных участков на маршруте;

- максимальная вероятность доведения сообщения данных в направлении связи;

- минимальное среднее время доставки сообщения данных на сети;

- минимальная загрузка устанавливаемых маршрутов и т.д.

Выбор конкретного показателя оптимальности: зависит от назначения сети, возможностей по измерению и передаче необходимых параметров, от степени влияния показателя на качественные и надежностные характеристики процесса обмена данными, степени сложности процесса корректировки плана.

Основой плана распределения потоков при направленных методах маршрутизации служит матрица маршрутов или маршрутно-адресная таблица (МАТ), создаваемая для каждого центра коммутации и представляющая собой прямоугольную матрицу, число строк которой равно числу исходящих направлений передач для данного центра коммутации, а число столбцов – (N-1), на единицу меньше числа центров коммутации в сети. Каждой строке соответствует определенный код исходящего направления, каждому столбцу - код (номер) соответствующего узла коммутации сети; с последним отождествляются адреса-тех абонентов, которые приписаны к этому узлу коммутации. Элементами МАТ являются целые положительные числа, которые определяют разрешение на выбор данного исходящего направления, а также очередность выбора того или иного направления передачи из числа допустимых, или же дроби меньше единицы, определяющие вероятностную меру выбора конкретного направления под поток исходящей нагрузки из данного центра коммутации к центру-адресату. В первом случае имеем детерминированную МАТ для способов фиксированной или альтернативной (с обходными путями) маршрутизации, а в другом - стохастическую матрицу маршрутов при вероятностном способе маршрутизации. В этих случаях говорят соответственно о простом или стохастичес­ком плане распределения потоков для конкретного центра коммутации или всей сети, если планы сформированы в виде МАТ указанного типа для каждого центра сети.

Например, рассмотрим сеть передачи данных, графо - матричная модель

которой представлена на рис. 4.1. При способе альтернативной, допускающей обходные пути, маршрутизации по минимальному числу транзитных участков в центре коммутации ЦК₂ имеем следующую матрицу маршрутов, которая изображена на рис. 4.2. При сохранении в ней направлений переда­чи только первого выбора получаем примитивную МАТ.

При способе вероятностной маршрутизации в центре коммутации ЦК₂ используется стохастическая матрица маршрутов, элементы которой вместо порядка выбора исходящего направления передачи определяют вероятности выбора исходящих допустимых направлений передачи (рис.4.3). В этой МАТ , а поток от ЦК₂ к ЦК₁ распределяется объемом 50% через ветвь 2-1, объемом 33.3% через ветвь 2-3 и объемом 16,7% через ветвь 2-4.

В форме стохастической матрицы маршрутов могут быть учтены и результаты решения второй части задачи управления потоками - ограни­чения объемов циркулирующих в сети потоков данных. В этом случае матрица маршрутов преобразуется в обобщенную стохастическую матрицу маршрутов путем добавления фиктивной ветви , которая соответствует случаю запрещения установления связи от к . В соответствующей строке матрицы на пересечении с расположен элемент ,который указывает на ту долю потока, которая не пропускается по исходящим направлениям данногоили, иначе, показывает как рассеивается оставшаяся часть потока в соответствии со значениями остальных элементов строк , по допустимым исходящим направлениям передачи. В этом случае обобщенная стохастическая матрица маршрутов имеет следующий вид (рис. 4.4).

Матрица может быть разделена на две матрицы: для транзитного потока - , и собственного, входящего в ЦК₂ от абонентов, привязанных к нему непосредственно, потока .

Жизненный цикл плана распределения потоков содержит 3 этапа:

- формирование плана,

- реализация плана,

- корректировка плана.

Методы формирования плана распределения потоков классифицируются в соответствии с ниже приведенными признаками.

Рис. 4.1 Графо - матричное представление сети передачи данных

Рис. 4.2 Простая матрица маршрутов

Рис. 4.3 Стохастическая матрица маршрутов

Рис. 4.4 Обобщенная стохастическая матрица маршрутов

По характеру зависимости управления от времени:

- статические, где не предусматривается изменений плана распределения в зависимости от загрузки элементов сети, а при его формировании руководствуются знанием структуры сети и параметров ее элементов в расчете на гипотетическую матрицу входящей нагрузки, где - интенсивность потока сообщений данных на передачу отк, причем при выходе из строя элементов сети и неизменном плане распределения вид по величине и тяготениям будет меняться; такой план характеризует методы фиксированного или альтернативного управления потоками;

- динамические, где предусматривается модификация плана распределе­ния в зависимости от изменений структуры сети из-за выхода из строя или наращивания ее элементов (при способе фиксированной маршрутизации для этих изменений на центрах коммутации может быть предусмотрен выбор статических планов распределений) или в зависимости от загрузки элемен­тов сети при изменениях интенсивности внешней нагрузки.

По степени приспособляемости к изменениям состояния элементов

сети:

- адаптивные, где по мере возникновения изменений в элементах се­ти производится мгновенная или статистическая оценка этих изменений, на основе чего по принятому вычислительному алгоритму определяется или корректируется план распределения потоков;

- неадаптивные, где изменения в элементах сети считаются несущественными, (статическое управление) или в стационарном режиме регулируются незначительные колебания нагрузки; практически все существующие алгоритмы маршрутизации являются адаптивными, хотя бы относительно изме­нений структуры сети.

По виду используемой для управления информации:

- детерминированные, где при принятии решения используются сведе­ния о мгновенных состояниях элементов сети в качества обслуживания; такими являются методы фиксированного управления потоками, когда ис­пользуется начальная информация о структуре сети, методы рельефов и матричные;

- статистические, где при принятии решения используются оценочные сведения о параметрах элементов сети, на основе чего модифицируются параметры модели сети и перестраивается план распределения; такими являются методы рельефа с инерцией, игровой, вероятностно-игровой, стохастический динамического управления.

По объему используемой для управления информации:

- методы, использующие локальные сведения о состоянии элементов;

- методы, использующие глобальные сведения о состоянии элементов сети.

- методы, использующие локальные сведения о состоянии очередей и глобальные сведения о состоянии элементов сети.

По способу коррекции маршрутных таблиц:

- методы, не требующие их коррекции (статические);

- разовые методы, требующие их коррекции всякий раз при поступле­нии новой заявки в систему на обслуживание;

- групповые методы, требующие их коррекции через время поступления в систему группы заявок, по мере изменения режима обслуживания сети; между корректировками план распределения остается неизменным для всех сообщений данных, поступивших за это время на центр коммутации; к таким относятся статические методы, методы рельефов. Понятия о разовых и групповых методах управления могут быть отнесены и к формированию планов распределения потоков. Основными показателями, по которым оценивают пригодность того или иного метода управления потоками_, характеризуемого определенными свойствами классификационной схемы, являются сложность и трудоемкость затрат на его реализацию и инерционность в распределенной сети ПД относительно интенсивности изменений входного потока и внешних возмущающих воздействий.

Дата добавления: 2014-01-07