Файл: Щербина, Л. П. Коммутируемые сети связи [учебное пособие].pdf

до 0,79 Эрл/канал, а общая пропускаемая этой ветвью нагрузка — от 5,4 до 9,5 Эрл.

Для определения влияния надежности каналов на степень их использования проведем краткий анализ.

Z Эрп

Рис. 7.4.

Пусть на каналы поступает простейший поток технических отка­ зов и эксплуатационных ошибок, не зависимый от потока требова­ ний. Будем при этом считать, что время восстановления поврежде­ ний— величина случайная с экспоненциальным законом распреде­ ления. Введем понятие технической нагрузки (h) на канал:

h = q T B,

где q — интенсивность потока технических отказов и эксплуата­ ционных ошибок на один канал;

Тв — среднее время восстановления канала.

Тогда величина «технической нагрузки» на ветвь, содержащую V однородных каналов, составит величину

ft-о

112

Для абсолютно надежного канала степень его использования определяется из выражения (7.18).

В связи с тем, что «техническая нагрузка» по характеру анало­ гична нагрузке, создаваемой потоком требований от источников информации, можно записать, что коэффициент потерь (р') опреде­ ляется как функция от У и Я, т. е.

p ' = f ( Y + H ) .

Следует отметить, что в данном анализе мы не учитывали поте­ ри, наступающие из-за прерывания обслуживания поступающим на занятый канал техническим отказом. Однако из-за этого допущения характер вывода не изменится.

Поскольку «техническая нагрузка» не теряется, а из определе­ ния коэффициента потерь по нагрузке

Y = Z( l — р),

где Z — поступающая от источников информации нагрузка, исполненная с учетом технических отказов нагрузка Y' опреде­ лится как

Y' = Z ( \ - p ' ) ,

а степень использования каналов с учетом их надежности

Оценка изменения степени использования каналов осуществ­ ляется по величине■

Из полученного выражения видно, что при уменьшении надеж­ ности каналов в ветви уменьшается также и использование каналов.8

8 Зак. 836. *

Г л а в а 8

ОПЕРАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТЕЙ СВЯЗИ

§ 8.1. Пропускная способность

Основное предназначение сети связи — обеспечение передачи и распределения информации между ее источниками и потребите­ лями. В соответствии с этим пропускная способность, т. е. способ­ ность сети связи обеспечивать передачу максимального объема сообщений в единицу времени с заданным качеством, является одной из основных ее характеристик.

Втеории телефонных и телеграфных сообщений объем сообще­ ний определяется суммарным временем, необходимым для их пере­ дачи. А из материалов главы 3 известно, что суммарное время, необходимое для передачи определенного количества сообщений, составляет нагрузку сети связи. Вследствие этого под пропускной способностью понимается максимальная нагрузка, пропущенная сетью связи за единицу времени с заданным качеством обслу­ живания.

Вразличных случаях анализа или синтеза сети связи исследо­ вателя могут интересовать либо значения пропускной способности

отдельных ветвей и ИНС, либо значение пропускной способности всей сети в целом.

В простейшем случае, когда ветвь ш сети связи состоит из однотипных каналов, ее пропускная способность может быть определена как функция от характера потока (рш), заданной вероятности потерь (ра) и ее мощности (7Ш), т. е.

Гш(Я = /;ш) = /( р ,/7 ш, Va).

При поступлении на рассматриваемую ветвь простейшего потока величина Уш(Р = рш) может быть получена по номограм­ мам Эрланга, а в случае примитивного потока — по номограммам Энгсета [9]. Разделение ветви ш на пучки шь ш2, . . опреде­ ляет необходимость рассмотрения двух случаев:

—- каждый пучок может обеспечивать передачу лишь опреде­ ленного типа сообщений;

— наряду с выделением пучков для передачи определенных типов сообщений все они (или их группа) могут обеспечивать передачу каких-то общих типов сообщений.

114

В первом случае пропускная способность ветви со определяется суммой пропускных способностей (определенных по номограммам Эрланга или Энгсета) каждого пучка

к

Ya, (Р = ри1) = ^ ( Р = р ш,). i-1

Во втором случае для определения пропускной способности ветви может быть использован широко распространенный в теории коммутации [9] метод расчета пропускной способности схем ступен­ чатого включения.

Однако вышеизлфженное справедливо лишь при поступлении на ветвь одного потока или нескольких однотипных потоков, что харак­ терно для некоммутируемых сетей связи. Для коммутируемых сетей, обеспечивающих автоматический поиск обходных путей установле­ ния соединений, на ветви поступают разнотипные потоки. Так, на­ пример, если поток требований, поступающий на ветвь пути пер­ вого выбора, . часто можно считать простейшим, то избыточный поток, поступающий на эту же ветвь с другого пути, обладает огра­ ниченным последействием и должен описываться как математиче­ ским ожиданием M (Z) величины создаваемой им нагрузки, так и дисперсией D(Z) этой величины. Значения указанных величин мо­ гут быть определены из выражений [15]

М (Z) = Z*p*,

D (Z) — М (Z) 1 — м (Z) +

Z*

Va + l + M ( Z ) + Z*

где Z* и р* — соответственно величина нагрузки, поступающей на путь предыдущего выбора, и вероятность потерь на этом пути.

Для получения общих для данной ветви со значений указанных параметров Мш(Z) и Дш(Z) могут быть (при предположении, что рассматриваемые потоки независимы) просуммированы их частные значения для отдельных потоков:

Однако уже при сложении четырех и более потоков с ограничен­ ным последействием с достаточной для практических расчетов точ­ ностью суммарный поток можно считать простейшим.

Пропускная способность ИНС Ys (Р = р ,) согласно общему определению равна исполненной в этом направлении нагрузке Y

при заданной на ней вероятности потерь рг Если считать, что

при поступающей на данное направление нагрузке Zj исполнен­ ная в нем нагрузка равна

то и

Y j i P ^ p ^ ^ Z j i X - P j ) .

Значение Yj(P = pj) во многом определяется такими факто­

рами, как пропускная способность ветвей, составляющих пути уста­ новления соединений данного ИНС, и алгоритмы занятия этих путей.

Для определения пропускной способности сети связи в целом последняя может рассматриваться как некоторый «черный ящик» (рис. 8.1), на который от источников информации поступает нагруз­ ка Z. Часть этой нагрузки (У) проходит через сеть связи и посту­ пает к потребителям информации, а часть (R), определяемая каче­ ством обслуживания, теряется.

Численно пропускная способность Y(P = p) сети связи может быть определена как сумма пропускных способностей всех ИНС:

y ( p = p ) = ' 2 i r J ( p = p J)-

j

Благодаря тому, что сравнение пропускных способностей раз­ личных ветвей, ИНС и сетей затруднено различным качеством обслуживания, принятым на них, удобно использовать так назы­ ваемую приведенную пропускную способность, т. е. пропускную способность, определенную при одинаковых значениях показателей качества обслуживания (одинаковых вероятностях потерь). При этом могут использоваться значения р = 0,001; 0,01 и 0,1. В отличие от вышерассмотренных, приведенные пропускные способности при­ нято обозначать следующим образом:

— для ветвей Ут (Р = 0,001), ГШ(Р = 0,01) или Уш(Р = 0,1);

— для ИНС

Yj ( P = 0,001), К ,(Р = 0,01) или Yj ( P = 0,1);

— для сетей в целом У(Р = 0,001), У(Р = 0,01) или У (Р = 0,1).

116

недоступность сохраняется до соответствующего изменения про­ граммы УУ КЦ, входящих в данное ИНС.

Основным рабочим документом для определения живучести сети связи является ее топология. На топологии, как отмечалось в главе 2, указываются основные особенности размещения КЦ и трасс связывающих их линий связи. Первоначальные исходные дан­ ные для определения отрицательно воздействующих на сети связи факторов также могут быть получены при анализе ее топологии. Взаимные удаленности КЦ и трасс проходящих линий связи позво­ ляют определить вероятности одновременного поражения ветвей и КЦ, составляющих различные пути установления соединений в одном ИНС.

На основе частной топологии ИНС составляются их вероятност­ ные модели параллельно-последовательного соединения элементов. Использовав теоремы сложения и умножения вероятностей, можно определить вероятность «разрыва» данного интегрального направ­ ления.

Такой подход к определению живучести, однако, не учитывает действия СУС. В действительности же При повреждении магистра­ лей и КЦ органы СУС будут принимать меры к их восстановлению или изменению программы УУ КЦ с целью сохранения или даже расширения состава ИНС. Поэтому результирующая вероятность нарушения связности, а следовательно, и живучести ИНС должна учитывать одновременность наступления двух следующих событий:

—«разрывы» ИНС, возникающие из-за технических отказов и внешнего воздействия;

—невозможность в требуемый промежуток времени противо­ действовать возникновению такого «разрыва» со стороны СУС.

Несмотря на то, что проведение по вероятностной модели рас­

щего составить такую модель с заданной точностью. Отдельные частные задачи могут решаться сейчас в описанной последователь­ ности на основании отдельных статистических данных, опыта иссле­ дователя и некоторых формальных рекомендаций, имеющихся в ли­ тературе по сетям связи.

§ 8.3. Быстродействие

Характеристика сети связи, получившая название «быстродей­ ствие», наряду с качеством обслуживания определяет скорость доставки сообщения от источника к потребителю информации. Однако если качество обслуживания может быть поставлено в соот­ ветствие с категорией источника информации и изменяться в зави­ симости от ценности или срочности поступающих сообщений, то быстродействие, как правило, есть величина для данной сети связи постоянная, не меняющаяся в зависимости от проходящих через сеть сообщений.

118

Различают: . 4

—среднее быстродействие сети связи, определяемое средним минимальным временем, необходимым для установления на этой сети одного соединения;

—быстродействие сети связи по типам соединений, определяе­ мое средним минимальным временем, необходимым для установле­ ния соединения в данном типе ИНС;

—быстродействие простых соединений, определяемое средним минимальным временем, необходимым для установления соедине­ ния по простому (не содержащему транзитных КЦ) пути;

—быстродействие составных соединений, определяемое сред­ ним минимальным временем, необходимым для установления со­

единений по составным путям, содержащим один или несколько транзитных КЦ.

Основными факторами, определяющими быстродействие, явля­ ются скорость коммутации не входящих в соединение КЦ и система ■обмена сигналами ‘между линейными комплектами и управляю­ щими устройствами КЦ в процессе установления соединения.

Скорость коммутации определяется, в основном, следующими ■факторами:

—элементная база КЦ;

—степень автоматизации коммутационного процесса;

—способ построения системы управления соединениями на сети и, в частности, управляющих устройств КЦ;

—алгоритм работы СУНС;

—способ взаимодействия УУ с элементами коммутационного

тюля КЦ.

Система обмена линейными и управляющими сигналами опреде­ ляет величину быстродействия, в основном, за.счет:

—состава и объема сигналов;

—способов кодирования сигналов управления;

—способов передачи сигналов;

—способов повышения достоверности передачи сигналов;

—способов обработки сигналов соответствующими приемни­

ками УУ и ЛК.

Существенные результаты по увеличению быстродействия сетей ■связи дает развитие коммутационной техники. Так, быстродействие простых соединений на междугородных сетях связи с шаговыми и координатными КЦ определяется временем 20—40 секунд. Быстро­ действие составного соединения с одним транзитным КЦ на сетях внутренней связи с координатными КЦ определяется временем

10—20 секунд.

Ожидаемое быстродействие составных соединений на сетях дальней связи с числом транзитных квазиэлектронных КЦ, равным Б—6, определяется временем около 10 секунд, а на интегральных сетях связи —■около единицы секунд.

119