Характеристики методов управления потоками

Сеть ПД можно рассматривать как совокупность ограниченных рассредоточенных ресурсов. Основными ресурсами, оказывающими влияние на функционирование сети, являются объем буферной памяти центров коммутации и пропускные способности каналов связи. При неравномерном, использовании ресурсов сети, а также, если нагрузка на сеть превышает ее номинальные возможности, то возникает состояние перегрузки, характеризующееся резким увеличением задержки пакетов и приводящее к частичной или даже полной потере пропускной способности. Для равномерного распределения ресурсов сети и предотвращения превышения нагрузки над пропускной способностью в сети ПД реализуется управление потоками данных. На рис. 4.5. показана зависимость реализуемой пропускной способности сети от нагрузки при идеальном и реальном управлении, а также без управления потоками данных. Идеальная кривая пропускной способности соответствует наилучшему управлению, которое может быть реализовано. Из-за, несовершенного управления значение пропускной способности становится меньше по сравнению с идеальной кривой. Пропускная способность в сети без управления при возрастании нагрузки падает вплоть до блокировки сети. Под блокировкой сети понимают отказ сети в приеме сообщений в силу отсутствия свободных ресурсов для их обработки.

Рис. 4.5 Зависимость пропускной способности от управления.

Методы управления потоками должны обеспечить реальное управление, при котором пропускная способность сети приближается к идеальному значению.

Важную роль при принятии метода управления играет способ структурной реализации управления потоками. Известны способы централизованного зоново - иерархического (децентрализованного) и распределенного формирования плана распределения. При централизованном способе формирование плана распределения и его коррекция осуществляется центральным пунктом управления сетью.

При распределенном способе формирование плана рас­пределения осуществляется в каждом центре коммутации на основе сведе­ний о состоянии элементов всей сети, собираемых в распределенной ба­зе данных. При зоново - иерархическом способе формирования плана распре­деления осуществляется распределенным образом в масштабах зоны с участи­ем зонового центра управления сетью; сами зоновые центры могут взаимодействовать распределенным образом, с выделением центрального.

Общепринято, что с точки зрения, эффективность-стоимость и сохранения живучести сети, результатом решения задачи управления потоками должна стать автоматическая распределенная система динамического управления путями передачи потоков по критерию минимизации среднего времени пребывания сообщения данных в сети () совместимая с автоматизированной децентрализованной системой управления ограничением нагрузки и структурой сети.

Для сетей с высоким требованиями к доставке сообщений важными являются задачи оперативного, динамического перераспределения потока.

Поэтому управление путями передачи потоков в этих сетях с характерной зоново – иерархической структурой должно предусматривать автоматическое вмешательство со стороны центра управления зоной (сетью) в интересах всей сети передачи данных с одновременным ограничением нагрузки. В этом случае можно говорить о многоцелевой, адаптивной к изменениям ситуации на сети, управлении потоками данных.

Процедуры ограничения нагрузки имеют целью поддержание на определенном уровне числа пакетов, подлежащих обработке сетью, чтобы исключить возможность образования тупиковых ситуаций на сети. Известны два класса управления ограничением нагрузки:

- собственно ограничение (внешней и транзитной) нагрузки поступающей на центр коммутации, когда ресурсы сети не закрепляются за потоком, а предоставляются по мере возможности;

- изменение скорости передачи пакетов от источника за счет уменьшения времени пользования связным ресурсом на определенном интервале времени.

К первому классу относятся процедуры локального ограничения нагрузки, осуществляемые на уровне канала передачи данных и связанные с рациональным распределением памяти буферного запоминающего устройства на центре коммутации, и процедуры глобального ограничения нагрузки, к которым можно отнести изаритмическое управление, обеспечивающее поддержание пакетов в сети на заданном уровне и осуществляемое на сетевом уровне. В этих случаях перегрузка центров коммутации предотвращается, в основном, за счет ограничения внешнего доступа в сеть задолго до того, как буферная память переполнится. При локальной процедуре доступ ограничивается и от соседних центров коммутации при заполнении числа буферов, предназначенных для транзитных потоков, сохраняя возможность приема лишь тех пакетов, которые уходят из сети через данный центр коммутации. При этом происходят отсев менее ценных сообщений и блокировка абонентов низших рангов.

Ко второму классу относится процедура сквозного управления нагрузкой между данной парой центров коммутации, исключающая перегрузку устройств и узле – получателе, а также на промежуточных узлах, путем регулирования передачи пакетов от узла – источника. Эта процедура позволяет уменьшить время ожидания внешней нагрузки при соответствующем выборе параметров процесса регулирования (длина транзитной очереди, вероятность сквозной нагрузки). Возможна подобная процедура и для ограничения нагрузки на транспортном уровне (обмен между абонентами центров коммутации) по методу «окна». В этом плане применение виртуальных каналов предпочтительнее датаграммного метода. Учитывая действие указанных процедур, принятых для сети в качестве ограничений, операторам (программам} центра управления сетью можно произвести расчет требуемых значений входной нагрузки в соответствии с существующий режимом ее функционирования и требованиями по доставке. Однако, для обеспечения нормального функционирования автоматической системы управ­ления потоками данных и центра управления сетью в части слежения за перегрузками и блокировками, своевременного обновления данных для со­ставления маршрутных таблиц, требуется налаженная система по сбору измеряемых параметров о состоянии элементов сети, необходимых при принятии обоснованных решений по управлению потоками. Для автоматичес­кой системы управления потоками обычно используют метод мгновенных за­меров состояния центров коммутации, когда регистрируются данные о длинах очередей на входе центров и в исходящих направлениях передачи, о числе буферов занятых для передачи пакетов, о задержках трафика на линиях связи, их исправности. Для центра управления сетью таких дан­ных недостаточно и потому он оперирует сообщениями от центров коммута­ции с накопленной статистикой, состоящими из ряда таблиц по использова­нию буферов, по производительности линий связи, по времени обработки пакетов в сети, по качеству обслуживания их в сети. Эти данные позво­ляют прогнозировать ситуацию на сети и своевременно предупреждать пере­грузки. Таким образом, проектирование автоматической системы управления распределением потоков и ограничения нагрузки представляет собой сложную задачу, включающую обоснованное решение ряда подзадач, показанных на рис.4.6, в соответствии с предназначением и особенностями конкретной сети передачи данных.

Рис. 4.6 Классификация управления потоками.

Контрольные вопросы:

1) Назовите цель и задачи управления процессом обмена информацией функционирующей сети ПД?

2) Что понимается под планом распределения. Назовите показатели оптимальности используемые при его построении и от чего зависит выбор конкретного показателя?

3) Назовите и поясните этапы жизненного цикла плана распределения потоков?

4) Что понимается под блокировкой сети?

5) Изобразите и поясните структурную схему классификации управления потоками?

Задача:

Задана сеть следующего вида:

На рисунке штриховой линией показано 3 маршрута, по которым могут быть переданы данные от компьютера А к компьютеру С.

Используя эти 3 маршрута, составьте матрицы маршрутов для всех узлов данной сети, через которые проходят данные маршруты.

Дата добавления: 2014-01-07