| Стоимость "обучения" |
Преподаватель
Вы можете этот курс.
ДОУ 3Р1, 3Р2:
Разработка телетрафика и планирование сетей
: Информация
Опубликован: 20.04.2011 | Уровень: для всех | Доступ: свободно
В курсе рассмотрены основные методы расчета нагрузок, потерь, времени ожидания. Особое место уделяется современным результатам расчета мультисерсвисных и
мультислотовых сетей. Приведены рекомендации ITU по вопросам качества обслуживания. Приводятся основные методы планирования сетей и измерения реальной
нагрузки для контроля и управления информационными сетями.
Курс посвящен расчету пропускной способности сетей,
что в настоящее время особенно актуально ввиду широкого распространения мультимедийных сетей и большого объема трафика в них. Основная цель планирования сетей состоит в том, чтобы минимизировать затраты при заданном уровне обслуживания. Решение задач разработки телетрафика позволяет выполнить установленные требования, определить методы управления фактическим уровнем обслуживания, а также аварийные действия при перегрузке сети или технических сбоях. Теория телетрафика дает возможность определить потребности на основе анализа трафика, вычислить емкость системы и ее количественные характеристики, необходимые для обеспечения заданного класса обслуживания. Она помогает сравнить различные решения и устранить заведомо неоптимальные уже на раннем этапе, без создания макетов и прототипов.
План занятий
| Занятие | Заголовок << | Дата изучения |
|---|---|---|
| - | ||
Лекция 120 минут | ВведениеОглавление | - |
Лекция 22 часа 14 минут | Введение в разработку телетрафика
В лекции рассматриваются основные задачи теории телетрафика и области приложения этой теории.
Оглавление | - |
Тест 139 минут | - | |
Лекция 31 час 9 минут | Концепции нагрузки и уровня обслуживания
Затраты телефонной системы могут быть разделены на затраты, которые зависят от числа абонентов, и затраты, которые зависят от величины трафика, обрабатываемого в системе. Цель планирования телекоммуникационной системы состоит в таком определении количества оборудования, чтобы все возможные варианты потребностей абонентов могли быть удовлетворены с наименьшими затратами на установку оборудования и эксплуатацию сетей. Для этого оборудование должно использоваться как можно более эффективно.
Разработка телетрафика имеет дело с оптимизацией структуры сети и определением количества оборудования, которое зависит от величины трафика. Ниже приводятся некоторые фундаментальные концепции и даются примеры, чтобы показать, как ведет себя трафик в реальных системах. Все примеры относятся к области телекоммуникации.
Оглавление | - |
Тест 221 минута | - | |
Лекция 445 минут | Теория вероятностей и статистика
Все временные интервалы, поступления, и обслуживания вызовов, которые мы рассматриваем, неотрицательны. Поэтому, они могут быть выражены неотрицательными случайными переменными. Интересующие нас временные интервалы, например, времена обслуживания, продолжительность перегрузки (времена блокировки, времена занятости), времена ожидания, времена пребывания в системе, время занятия Центрального процессора ( CPU ), времена между моментами поступления заявок и т.д. Мы называем такой интервал времени "время жизни", а функции распределения этих времен - распределение времени. В этой Лекции мы рассматриваем основные положения теории вероятностей и статистики, применяемые в теории телетрафика.
Оглавление | - |
Лекция 552 минуты | Распределение моментов поступления вызовов
Экспоненциальное распределение - самое важное распределение времени в теории телетрафика. Комбинируя экспоненциальные распределенные временные интервалы последовательно, мы получаем класс распределений, названных распределениями Эрланга. Комбинируя их параллельно, получаем гиперэкспоненциальное распределение. Комбинируя экспоненциальные распределения и последовательно и параллельно, возможно, с информацией обратной связи, получаем распределения фазового типа, которые являются классом общих распределений. Один важный подкласс распределений фазового типа - распределения Кокса. Обратим внимание, что произвольное распределение может быть выражено распределением Кокса, которое относительно просто может использоваться в аналитических моделях. Наконец, мы также имеем дело с другими распределениями времени, которые используются в теории телетрафика.
Оглавление | - |
Тест 318 минут | - | |
Лекция 634 минуты | Процессы поступления заявок
Процессы поступления заявок, например, телефонных вызовов, прибывающих на станцию, отображаются математически как стохастические точечные процессы. В случае точечного процесса нас интересуют лишь разность между моментами поступления вызовов. Информация относительно одиночного поступления вызова (например, время обслуживания, число клиентов) игнорируется. Такая информация может использоваться только для того, чтобы определить, принадлежит ли поступивший вызов данному процессу или нет.
Математическая теория точечного процесса была разработана Пальмом в 1940 году. Эта теория нашла широкое применение во многих областях. Она была математически усовершенствована Хинчиным ([63], 1968) и стала широко применяться во многих учебных программах и учебниках.
Оглавление | - |
Лекция 748 минут | Пуассоновский процесс
Пуассоновский процесс - самый важный точечный процесс. Позже мы поймем, что его роль среди точечных процессов столь же фундаментальна, как роль нормального распределения среди статистических распределений. Результатом сложения случайных переменных с помощью Центральной предельной теоремы является нормальное распределение. Подобным способом мы получаем экспоненциальное распределение при совмещении стохастических точечных процессов.
Большинство других прикладных точечных процессов являются обобщением или модификацией Пуассоновского процесса.
Этот процесс дает удивительно хорошее описание многих реальных процессов жизни. Чем сложнее процесс, тем лучше Пуассоновский процесс будет служить для него общей моделью.
Пуассоновский процесс имеет широкое практическое применение, поэтому мы изучим его подробно в этой лекции. Сначала (секция 6.2) поговорим о физической модели. При этом главное внимание будет уделено распределениям, связанным с процессом, а затем мы рассмотрим некоторые важные свойства Пуассоновского процесса (секция 6.3). Наконец, в секции 6.4 рассмотрим прерванный Пуассоновский процесс, как пример обобщения.
Оглавление | - |
Тест 421 минута | - | |
Лекция 81 час 10 минут | Система с потерями и В-формула Эрланга
В этой и следующих лекциях мы рассмотрим классическую теорию телетрафика, разработанную Эрлангом (Дания), Энгсетом (Норвегия) и Фраем и Молина (США). Она успешно применялась в течение более чем 80 лет. В этой лекции мы рассматриваем фундаментальную В-формулу Эрланга.
В секции 7.1 мы рассматриваем предпосылки для построения модели. Секция 7.2 имеет дело со случаем наличия бесконечного числа каналов, которая приводит к распределению Пуассона занятых каналов. В секции 7.3 мы рассматриваем ограниченное число каналов и получаем усеченное Пуассоновское распределение и В-формулу Эрланга. В секции 7.4 мы описываем стандартные процедуры для работы с диаграммами перехода состояний. Это - ключ к классической теории телетрафика. Мы также получаем точную рекурсивную формулу для числовой оценки В-формулы Эрланга (в секции. 7.5). Наконец, в секции 7.6 мы изучаем основные принципы измерения нагрузки и ищем оптимальный баланс между уровнем обслуживания (GoS) и затратами системы.
Оглавление | - |
Тест 515 минут | - | |
Лекция 91 час 13 минут | Полнодоступные системы с потерями
В этой лекции мы обобщаем классическую систему с потерями Эрланга и Пуассоновским процессом поступления заявок, зависящих от состояния. В частности, рассматриваются модели так называемой 2?РР-нагрузки ( ВРР - /flnomial, Poisson, Pascal):
Биноминальный случай: модель Энгсета,
Пуассоновский случай: модель Эрланга, и
Паскалевский случай (отрицательный биноминальный) случай: модель Пальма -Воллстрема.
Оглавление | - |
Тест 624 минуты | - | |
Лекция 101 час 2 минуты | Теория перегрузки
В этой лекции мы рассматриваем системы с ограниченной доступностью (неполнодоступные), то есть системы, где абонент или поток нагрузки имеют доступ только к k заданным каналам из общего количества п (к le п) .
Если все k каналы заняты, то попытка вызова блокируется, даже если среди оставшихся (п-к) каналов есть свободные каналы.
Оглавление | - |
Лекция 111 час 36 минут | Многомерные системы с потерями
В этой лекции мы обобщаем классическую теорию телетрафика на решение задач в мультисервисных системах (например, цифровые сети интегрального обслуживания ISDN и B ISDN ). Каждый класс услуг соответствует потоку нагрузки. Несколько потоков нагрузки предлагаются одной и той же группе пучков каналов.
В секции 10.1 мы рассматриваем классическую многомерную B-формулу потерь Эрланга. Это пример обратимого марковского процесса, который мы рассмотрим более детально в секции 10.2. В секции 10.3 мы проанализируем большее количество общих систем с потерями и стратегий, включая сервисную защиту (максимальное распределение каналов между сервисами) и мультислотовую нагрузку ( BPP ). Все модели имеют так называемую мультипликативную форму (форму произведения - product form ), и их числовая оценка очень упрощается при использовании алгоритма свертки для систем с потерями, реализованных специальной программой (секция 10.4). В секции 10.5 будут приведены другие алгоритмы для решения этой проблемы.
Все модели, которые мы рассматриваем, основаны на гибком распределении каналов/слотов. Они могут быть обобщены на произвольные сети коммутации каналов с прямой маршрутизацией, где мы вычисляем вероятности блокировки из конца в конец (Лекция 11). Все модели нечувствительны к распределению времени обслуживания, и таким образом они устойчивы для приложений. В конце лекции поговорим о других алгоритмах.
Оглавление | - |
Тест 721 минута | - | |
Лекция 1243 минуты | Планирование телекоммуникационных сетей
Планирование сети включает в себя проектирование, оптимизацию и поддержку функционирования телекоммуникационных сетей. В этой лекции мы рассмотрим технические аспекты сетевого планирования нагрузки. В секции 11.1 вводятся матрицы нагрузки и фундаментальный метод двойных коэффициентов (метод Круитгофа) для того, чтобы обновлять матрицы нагрузки согласно прогнозам. Матрица нагрузки содержит основную информацию для выбора топологии сети (секция. 11.2) и маршрутизации нагрузки (секция 11.3).
В секции 11.4 мы рассматриваем приблизительное вычисление вероятностей блокировки "из конца в конец" и описываем метод фиксированной точки Эрланга (метод уменьшенной нагрузки). В секции 11.5 этот метод применяет алгоритм свертки, изложенный в Лекции 10, для вычисления блокировки "из конца в конец" в сети с виртуальной коммутацией каналов и прямой маршрутизацией. Модель позволяет рассматривать мультислото-вую BPP -нагрузку с минимальным и максимальным распределением. Та же самая модель может быть применена к иерархическим сотовым подвижным сетям связи с накладывающимися ячейками и к оптическим WDM -сетям. В секции 11.6 рассматриваются механизмы сервисной защиты. Наконец, в Секции 11.7 обсуждается оптимизация телекоммуникационных сетей с применением принципа Мо.
Оглавление | - |
Лекция 131 час 24 минуты | Системы с ожиданием
В этой лекции мы рассматриваем нагрузку систем с n идентичными обслуживающими приборами и бесконечным числом мест ожидания. Когда все n обслуживающих приборов заняты, поступивший вызовов ставится в очередь и ждет, пока не освободится хотя бы один обслуживающий прибор. Когда хотя бы один обслуживающий прибор свободен, клиенты не могут оставаться в очереди (полная доступность).
Оглавление | - |
Тест 827 минут | - | |
Лекция 142 часа 7 минут | Прикладная теория организации очередей
До настоящего времени мы рассматривали классические системы организации очереди в области телефонии, где все процессы обслуживания нагрузки можно представить как процесс "гибели и размножения". Теория систем с ожиданием применялась в области систем передачи данных и компьютерных систем. Классические системы организации очереди играют ключевую роль в теории организации очереди. Обычно мы принимаем, что, либо распределение интервала поступления вызовов, либо распределение времени обслуживания являются экспоненциальными. По теоретическим и физическим причинам часто анализируются и широко применяются системы организации очередей с только одним обслуживающим прибором. В этой лекции мы остановимся на системе обслуживания, имеющей одну очередь, и проанализируем эту систему для общих типов распределений времени обслуживания, различных дисциплин организации очереди и для клиентов с приоритетами.
Оглавление | - |
Лекция 151 час 44 минуты | Сети очередей
Многие системы могут быть представлены как сеть, в которой клиент получает доступ к услуге через нескольких последовательных узлов - он обслуживается только одним узлом и далее сразу продолжает обслуживание на другом узле. Полный запрос на процесс обслуживания состоит из запросов на обслуживание на нескольких узлах. Следовательно, система - это сеть очередей, где каждая отдельная очередь является узлом. Примеры сетей очередей - телекоммуникационные системы, компьютерные системы, сети пакетной коммутации и Гибкие Производственные Системы ( FMS - Flexible Manufacturing Systems). В сетях очередей мы определяем длину очереди на данном узле как общее количество клиентов в этом узле, включая обслуживаемых клиентов.
Цель этой лекции состоит в том, чтобы рассмотреть основную теорию сетей очередей и проиллюстрировать ее приложениями. Обычно эту теорию считают достаточно сложной, главным образом из-за сложной системы обозначений. Однако в этой лекции мы дадим простое введение в общие аналитические модели сетей очередей, основанные на мультипликативных формах, алгоритме свертывания, MVA -алгоритме (Mean Value Analysis - анализ средней величины), а также рассмотрим примеры.
Теория сетей очередей похожа на теорию многомерных систем с потерями (Лекция 10 и 11). В Лекция 10 мы рассматривали многомерные системы с потерями, а в этой лекции речь пойдет о сети очередей.
Оглавление | - |
Тест 924 минуты | - | |
Лекция 1655 минут | Измерение нагрузки
Измерения нагрузки проводятся, чтобы получить количественную информацию о нагрузке в системе и чтобы определить количественные характеристики системы. Под измерением нагрузки мы понимаем любую совокупность данных относительно нагрузки, загружающей систему. Рассматриваемая система может быть физической системой, например, компьютер, телефонная система или центральная лаборатория больницы. Это может также быть фиктивная система (совокупность виртуальных объектов). Совокупность данных в компьютерной имитационной модели соответствует размерам нагрузки. Составление счетов оплаты телефонных вызовов также соответствует измерению нагрузки, где в качестве измеряющего модуля применяется сумма денег.Продолжительность и тип измерений, а также измеряемые параметры (характеристики нагрузки) должны быть в каждом случае выбраны согласно требованиям и, таким способом, который обеспечивает минимум технических и административных усилий при максимуме информации и выгоды. Согласно характеру нагрузки измерение в течение ограниченного временного интервала соответствует регистрации некоторой частной реализации процесса обработки нагрузки. Измерение, таким образом - выбор одной или более случайных переменных. Повторяя измерение, мы обычно получаем различные значения и, вообще можно установить неизвестный параметр (например, среднюю величину обслуженной нагрузки) лишь с некоторой вероятностью - в пределах некоторого доверительного интервала. Полная информация равна функции распределения параметра. Для практических целей обычно достаточно знать среднюю величину и дисперсию, то есть само распределение имеет незначительную ценность.
В этой лекции мы сосредоточимся на статистических основах оценки надежности измерений и только коротко обсудим технические вопросы.
Как указано выше, рассматриваемая теория также применима к стохастическим компьютерным имитационным моделям.
Оглавление | - |
Тест 1015 минут | - | |
Дополнительный материал 11 час 34 минуты | Приложение АОглавление | - |
Дополнительный материал 28 часов 47 минут | Приложение ВОглавление | - |
Дополнительный материал 317 минут | Список обозначенийОглавление | - |
5 часов | - |
