Таблица 19.2. Технические параметры телекоммуникационной среды-

I = 1,Na

Далее, при описании модели, через Q = {I, Р, В} будем обозначать, множество всех типов кадров в видеопотоке.

Таблица 19.3. Программные параметры сети; / = 1, /V , we Q

Каждая группа видеопотока начинается с единственного в ней 1-кадра. Параметр М видеопотока определяет общее число кадров в группе, а параметр Z- интервал между Р-кадрами.

Структура фуппы типичного цифрового видеопотока с параметрами 15/3 имеет следующий вид: IBBPBBPBBPBBPBB. Тогда параметры информационной нафузки, которые учитываются в модели, приведены в табл. 19.1.

Таблица 19.1. Параметры видеотрафика, поступающего на рабочую

станнит иппП1--гпча.глг,. . 1 kl

К техническим параметрам сети относятся следующие: состав и структура используемой телекоммуникационной среды, параметры используемых линий связи (длина, пропускная способность, а также вероятность ошибки на бит (BER)), производительность используемых средств вычислительной техники (информационного сервера и рабочих станций), производительность используемого коммутационного оборудования (производительность коммутационной матрицы и объем буферной памяти коммутатора). Перечень технических параметров сети приведен в табл. 19.2.

Для организации цифрового вещания выбранной видеопрограммы между клиентом на рабочей станции абонента и сервером цифрового видеовещания устанавливается ТСР-соединение. Видеокадры вкладываются в ТСР-сегменты и в виде IP-пакетов передаются по сети до рабочей станции. При передаче эти IP-пакеты претерпевают случайные задержки, они могут быть неправильно приняты или потеряны. Все это вызывает повторную передачу соответствующих ТСР-сегментов и, следовательно, дополнительную задержку видеокадров, а также их переупорядочивание.

К программным параметрам относятся следующие: используемые протоколы передачи данных различных уровней, максимальные размеры пакетов различных типов протокола TCP/IP, размеры служебной информации, содержащейся в этих пакетах, размеры окон в процедурах управления ТСР-соединениями, длительности тайм-аутов этих транспортных соединений. Перечень программных параметров сети приведен в табл. 19.3.

Значения информационных параметров соответствуют статистике типичных цифровых видеопотоков. Основные алгоритмы функционирования, описанной выше локальной сети, а также значения основных технических и программных параметров были взяты из описания соответствующих стандартов и технических характеристик коммуникационного оборудования.

19.2. Математическая модель

Для оценки вероятностно-временных характеристик передачи видеотрафика предлагается следующая аналитическая модель, структура которого приведена на рис. 19.2. Модель цифрового вещания разработана в классе неоднородных замкнутых сетей обслуживания. Такая сеть обслуживания состоит из L узлов (систем массового обслуживания), по которым циркулирует К классов разнотипных заявок. Представленная на рис. 19.2 модель, содержит L = В + 4Na систем обслуживания, которые изображены на этом рисунке окружностями, и

/< = 15Na классов заявок, которые изображены линиями различных типов [3-5]. Направления этих линий показывают направление потоков заявок, соответствующих классов, а величина Na определяет число абонентов, осуществляющих одновременный прием видеопрограмм. Разработанная модель учитывает перечисленные выше технические, программные и информационные параметры моделируемой системы.

Разработанная модель позволяет оценить широкий набор вероятностно-временных характеристик процесса цифрового вещания видеопрограмм, а именно: коэффициенты использования различного типа оборудования; задержки в передаче видеокадров каждого типа дпя каждого абонента; размер требуемой буферной памяти коммутатора, который необходим для вещания видеопрограмм абонентам сети; размеры дополнительных трафиков, которые обусловлены ошибками при передаче IP-пакетов в различных фрагментах сети, а также их недопустимо большими задержками.

Обозначения элементов разработанной модели и их назначения приведены в табл. 19.4.

Сеть обслуживания, представленная на рис. 19.2, определяется следующим набором параметров Г:

Г = (/.,/<-, Л/, в, Дц),

в котором: L - число систем массового обслуживания в сети Г; К-число юпассов требований в сети Г; N - начальный вектор числа требований в СеМО, Л/ = (л/к), к = 1К; в = (9,.,; ), i,j = XL, к,1 = 1, /С - маршрутная матрица, в которой элемент е,; определяет вероятность того, что требования /с-класса переходит из f-системы в у-систему и /-класс; D - вектор дисциплин обслуживания требований в /-системе обслуживания в сети Г; х = (ц/,/(), / = 1,/-, к = ХК - матрица интенсивностей обслуживания требований в сети Г, в которой элемент определяет интенсивность обслуживания требовании /с-класса в /-системе. Значения параметров сети Г - число систем массового обслуживания, число классов заявок, дисциплины обслуживания, интенсивности обслуживания, и не нулевые элементы маршрутной матрицы приводятся в табл. 19.5-19.7. В этих таблицах использованы следующие обозначения: с = зло км/с -скорость распространения сигнала в линии, s , i = XNA, coGil, Р, В} - средний размер МАС-пакета, который содержит и-кадры (бит), s = 8(зГ + Stcp + Sp + Sac ).

Разработанная модель, позволяет получить оценки ряда вероятностно-временных характеристик процесса передачи видеотрафика по IP-сети, некоторые из них приведены в табл. 19.8.

Рис. 19.2. Математическая модель цифрового вещания видеопрограмм в IP-сети

Таблица 19.4. Состав модели и назначения ее компонентов; /=1,Л/, шеО.