Шнепс М.А. Первая формула Эрланга как основа расчета сетей связи Цифровые сети: методы расчета пропускной способности: Сборник научных трудов. - Риг ЛГУ им. П.Стучки, 1989. - С. 21-33.

Зарецкий К.А., Мейкшан В.И., Меленцова Н.А. Приближенный расчет характерц стик качества обслуживания и проектирование нагрузки для распределенных см тем обработки информации Распределенная обработка информации: Труды Международного семинара. - Новосибирск: СО РАН, 1998. - С. 406-409. 10. Ни! J.Y. Switching and traffic theory for integrated broadband networks. - Boston a.oJ Kluwer Academic Publishers, 1990.

Jit

t-U Хп f - .1:1$

firm тнюнйгао!

5 f Я.

Гптщ 18. Моделирование Х.25 территортмвиЬ

йонаг. распределенной сети переда 1МЯМИх jjsTOft. общего назначения =

.о: :?Т)а01ч

4>

)@ эт

Для целей проектирования территориально-распределенной Х.25 сети с коммутацией пакетов была разработана гибридная математическая модель, которая объединяла в своем составе комплекс аналитических и имитационных моделей. Разработанные математические модели использовались для решения комплекса задач, связанных с выбором физической, логической и программной структурой сети, оцениванием параметров качества функционирования и вероятностно-временных характеристик сети с учетом реальных статистик трафика и ошибок в каналах передачи данных.

18.1. Концептуальная модель

Физическую структуру моделируемой Х.25 сети (рис. 18.1) образуют магистральная сеть обмена данными (МСОД) и абонентские комплексы (АКС) [1-3]. МСОД в соответствии с рекомендацией МКТТ Х.25/3 (стандарт ISO DIS 8208) обеспечивает передачу данных в двух режимах:

1) режим передачи дейтаграмм;

2) режим передачи данных по виртуальному каналу. В составе МСОД выделяются:

1) центр управления сетью (ЦУС);

2) центры коммутации пакетов (ЦКП, 50 центров);

3) магистральные направления (МН) передачи данных, которые соединяют ЦКП (каждый ЦКП соединен не менее чем с тремя другими ЦКП);

4) абонентские направления (АН) передачи данных, которые соединяют АКС с соответствующими ЦКП.

Абонентские комплексы (АКС), обеспечивают абонентским машинам (AM), подключенным к ним, до 64 транспортных каналов в соответствии с протоколом класса 4 (стандарт ISO DIS 8073). Любой АКС может быть соединен абонентскими направлениями более чем с одним ЦКП.

Каждый ЦКП, каждый АКС или ЦУС реализован на базе коммуникационного процессора (КП) - мультипроцессорной вычислительной системы с магистральной асинхронной архитектурой, функционирующей под управлением специализированной операционной системой БОС . КП (рис. 18.2). Коммуникационный процессор состоит из функциональных модулей (до 32), взаимодействующих посредст-

вом информационного обмена через его системную магистраль. Каждый функциональный модуль (ФМ) является вычислительной системой с общей шиной (ОШ), к которой подключены 1-6 процессоров (ПР), блоки локальной оперативной памяти процессоров (ЛП), общая оперативная память (ОП), контроллер системной магистрали (КСМ), контроллер оперативной памяти (КОП), адаптеры каналов (АДК) магистральных и абонентских направлений, адаптеры каналов абонентских линий.

В составе КП, реализующего ЦКП МСОД, определяются: до 16 магистральных модулей (ММ), каждый из которых обеспечи-j вает обслуживание до 16-и магистральных направлений;

- до 16 абонентских модулей (AM), каждый из которых обеспечивает обслуживание до 8 абонентских направлений;

- 1 или 2 модуля управления (МУ), которые обеспечивают уяравле ние ресурсами ЦКП, реализуют процедуры маршрутизации паке тов и локальные процедуры управления потоками данных.

-НБТЧ

RM01

.Г.8Г

а аоог Рис. 18.1. Физическая структура сети X 25

РОП XN.

Системная магистраль КП

ФМз2 БКК

Шина функционального модуля

Каналы магистральных и абонентских направлений, каналы абонентских линий связи

Рис. 18.2. Структура базового коммуникационного комплекса

АКС состоит из абонентского двухмашинного вычислительного комплекса и абонентского комплекта. Абонентский комплект реализован на базе коммуникационного процессора ЦКП. Он обеспечивает предоставление транспортному уровню абонентских машин, установление до 64 виртуальных соединений и локальное управление входными потоками в МСОД.

Магистральные и абонентские направления (тракты передачи данных) образованы соответствующим числом цифровых дуплексных каналов передачи данных различной производительности.

ЦУС реализует процедуры централизованного управления потоками данных в МСОД. Управление осуществляется на основе получаемых от ЦКП величинах задержек пакетов при их передаче по магистральным направлениям, и длинах очередей пакетов в магистральных направлениях и смежных ЦКП.

18.2. Математическая гибридная модель

Объектное наполнение пакета МОДЕС [4], обеспечивающее решение задач математического моделирования ВСКП, образует комплекс аналитических и имитационных моделей (гибридную модель Х.25 сети). Организация объектного наполнения пакета МОДЕС в виде гибридной модели обусловлена большой размерностью сети, сложностью и стохастичностью ее алгоритмов функционирования, требуемым уровнем детализации отображения ее компонентов, а также широким Спектром исследуемых вероятностно-временных характеристик ВСКП.

В составе гибридной модели определен комплекс из следующих математических моделей Х.25 сети;

- аналитической сетевой модели обслуживания МСОД (АМ-МСОД);

ИМ-ЦКП-ММ

ИМ-АСОД

Вычисление I нагрузки для ИМ-МУПС

Вычисление нагрузки для ИМ-ФРГМ

ИМ-ФРГМ

Формирование ИМ-ФРГМ

АМ-МСОД

Параметризация АМ-МСОД

ИМ-МУПС

Параметризация ИМ-МУПС

Рис. 18.3. Структура гибридной модели ВСКП

- имитационных моделей компонентов Х.25 сети (КП, ЦКП и АКС, программного обеспечения ЦКП и АКС, абонентских и магистральных направлений Х.25 сети, абонентских ЭВМ АКС) (ИМ-ЦКП-МН);

- имитационных моделей фрагмента Х.25 сети (ИМ-ФРГМ);

- имитационной модели абонентской сети Х.25 сети (ИМ-АСОД);

- имитационной модели управления потоками данных МСОД (ИМ-МУПС).

Структура функциональных связей между моделями гибридной модели Х.25 сети, реализованная в комплексном эксперименте с ней, приведена на рис. 18.3. На этом рисунке прямоугольниками с ординарными линиями обозначены этапы комплексного эксперимента с моделями комплекса типа £® , а прямоугольниками с двойными линиями обозначены этапы комплексного эксперимента типа Е и Е®* *, реализующие функциональные связи между моделями комплекса, j В основу построения гибридной модели сети положены следую-j щие принципы:

- методологическое единство математических моделей в составе гибридной модели Х.25 сети;

- использование общей инструментальной среды математического моделирования, обеспечивающей совместимость программных моделей компонентов объектного наполнения пакета МОДЕС;

- возможность независимого проведения модельных экспериментов с каждой математической моделью, составляющей гибридную модель.

При этом результаты такого эксперимента интерпретируются как условные характеристики фрагмента сети Х.25 в зависимости от параметров взаимодействия данного фрагмента со смежными компонентами Х.25 сети; использование методов гибридного моделирования, обеспечивающих возможность построения интегральных характеристик параметров Х.25 сети по условным характеристикам математических моделей;

- возможность развития пакета за счет разработки новых компонентов гибридной модели Х.25 сети, изменения уровня детализации ранее разработанных компонентов с целью построения сбалансированных по точности моделей, реализации эффективных методов гибридного моделирования.

Разработанная гибридная модель объединила в себе экономичность и эффективность аналитических моделей с высоким уровнем детализации имитационных моделей. Это позволило получить оценки вероятностно-временных характеристик Х.25 сети большой размерности (50 ЦКП, ЦУС, 200 МН, 300 маршрутов, 100 пар корреспондирующих абонентов).

АМ-МСОД описывает процесс функционирования всей магистральной сети как отдельного компонента Х.25 сети. При этом в ней выбран невысокий уровень детализации при отображении алгоритмов функционирования отдельных компонентов МСОД. АМ-МСОД (рис. 18.4) представляется в виде неоднородной cetn массового обслуживания (300 систем обслуживания, 100 классов требований). Эта сеть обслуживания учитывает топологию сети, производительности ЦКП и каналов магистральных направлений, организацию маршрутов пакетов на сети, нагрузку сети, структуру информационных потоков (установленных сетевых виртуальных соединений), уровни помех в каналах МН. Каждый узел сети обслуживания моделирует ЦКП, ЦУС или группу однотипных симплексных каналов в магистральном направлении. Каждый класс заявок С* отображает множество информационных пакетов, которыми обмениваются компоненты профаммного обеспечения ЦКП, АКС или ЦУС, реализующие сеансовый, транспортный, сетевой и кадровый уровни, и обеспечивающих взаимодействие корреспондирующей пары (х. У) абонентов. Топология сети обслуживания отображает физическую и логическую структуру магистральной сети, в которой каждый ЦКП связан не менее чем с тремя другими и каждая корреспондирующая пара абонентов связана не менее чем тремя различными маршрутами. Вероятность выбора маршрута в каждом ЦКП для информационных пакетов каждой корреспондирующей пары является постоянной. Ошибки в каналах передачи данных магистральных направлений приводят к повторной передаче.