- •Сборник методических указаний к лабораторным работам
- •Лабораторная работа №1 оценка эффективности цсио
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №2 графовая трактовка задачи оптимизации
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •2. Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №3 транспортная система цсио с коммутацией каналов
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №4 пакетная транспортная система
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №5 гибридная транспортная система
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №6 макромодель сети связи
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Компоненты макромодели
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №7 модель расчета смешанных (приоритетных) потоков
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №8 использование нелинейного программирования для оптимизации цсио (метод штрафных функций)
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа №9 прикладные структурно-сетевые задачи оптимизации цсио. Поиск минимально необходимых производительности и пропускной способности
- •Цели и задачи самостоятельной работы:
- •Теоретические сведения.
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы:
Порядок выполнения работы
Изучить теоретические положения;
Составить алгоритм и фрагмент программы решения задачи на языке Паскаль
Ответить на контрольные вопросы;
Оформить отчет.
Содержание отчета
Номер и название работы;
Цели и задачи работы;
Конспект теоретических сведений;
Ответы на контрольные вопросы;
Результаты и выводы.
Контрольные вопросы:
На каких предпосылках базируется построение макромодели ЦСИО?
Какие субмодели входят в состав макромодели ЦСИО?
Какие используются способы снижения разности моделей?
Какой коэффициент kf соответствует правильному шестиугольнику?
Какая структура является наиболее эффективной в вычислительном плане?
По какой формуле определяется подвектор управляемых переменных?
Лабораторная работа №7 модель расчета смешанных (приоритетных) потоков
Цели и задачи самостоятельной работы:
Ознакомление с моделью расчета смешанных потоков. Приобретение навыков расчета смешанных (приоритетных) потоков.
Теоретические сведения.
Традиционный способ задания характеристик информационной потребности пользователей в виде матрицы тяготения , k=1,n ( — интенсивность потока, передаваемого от g-ro к k-му УК в период наибольшей нагрузки), критичен к размерам сети, не учитывает непостоянство трафика во времени, неприменим в ситуациях, когда матрица тяготения задается между абонентами (пользователями). Необходимы компактные формы задания характеристик потребностей информационного тяготения, учитывающих несколько классов входящих потоков, расстояние между пользователями (абонентами) l , удельную интенсивность исходящего потока (удельную нагрузку p , p=1,P), от ОП р-го типа, некоторую константу кр, являющуюся измерителем общения абонентов р-го класса.
В предлагаемой гравитационной модели [84] интенсивность потока (нагрузки) d р-го класса, исходящего от -го ОП в направлении k-ro ОП, описывается функцией fKp(lk) расстояния lk между g-м и k-м ОП с некоторой константой хр, р=1, Р: -
, (7.1)
где ар — нормировочная константа,
Лр — суммарный внешний трафик р-го класса; Np — число ОП р-го типа.
Считается, что хр = 0 соответствует равномерному тяготению, хр=1 (2, 3, ...) —случаям, когда тяготение между ОП ослабевает обратно пропорционально первой (второй, третьей и т.д.) степени расстояния.
Качественный характер зависимости (7.1) для р=1 в безотносительных единицах приведен на рис. 7.1. Регулируя константу к, можно задавать разные варианты тяготения ОП при условии, что суммарный входящий трафик постоянен.
Использование предпосылок гравитационной модели, конкретизация структуры входящего (коммутируемого) сетевого трафика позволяют в аналитическом виде найти выражения для транзитных, замыкаемых и местных потоков, а на базе последних — формулы для расчета интенсивностей потоков (нагрузки) в отдельных УК и КС.
Стандартный подход [21, 31, 38], заключающийся в про ведении чередующихся операций наложения потоков , k=1,n (n — число УК), на КрП, пересчета КрП на основе обновленных потоков и последующего перераспределения потоков , характеризуется степенной алгоритмической сложностью реализации и ограничивается применением на сетях с несколькими десятками УК. При этом абонентская подсеть не рассматривается.
Для иерархической, однородной по уровням ЦСИО на базе гравитационной модели процедура РП упрощается, так как расчет интенсивностей потоков в отдельных УК и КС проводится по формулам; распределение потоков между смежными ступенями иерархии осуществляется алгоритмически, путем поиска маршрутных переменных q , г=2, R—1, р =1, Р.
Полученный план РП соответствует детерминированной процедуре маршрутизации, допускающей альтернативы.
При распределении пакетов данных в ЦСИО возникает поток повторных кадров по причине блокировки приемника и использования алгоритмов типа РОС-НПбл для повышения достоверности. Последнее обстоятельство используется при расчетах ВВХ путем учета дополнительной задержки, связанной с передачей повторных кадров.
На рис. 7.2 представлена структура потоков фрагмента ЦСИО без учета потерь или дублирования пакетов. Для УК r-й ступени иерархии справедливо следующее уравнение локального баланса потоков:
(7.2)
где — интенсивность входящего потока в УК r-й ступеди иерархии, поступающего с n-1/n ЦКП предыдущей ступени, r = 2, R; — часть потока , замыкаемого УК r-к ступени иерархии («местный» трафик данного УК); —часть потока , протекающего по каналам и УК r-й ступени иерархии; —часть потока , приходящаяся на КС (г, г+1)-й ступени (транзитный трафик).
Транзитный трафик УК г-й ступени иерархии в свою очередь распадается на две компоненты:
(7.3)
где — часть потока , замыкаемая УК (г+ 1)-й ступени (местный трафик данного УК); — часть потока . поступающая на КС (г, г+1)-й ступени и выше. Вводится понятие маршрутного коэффициента
(7.4)
Физический смысл коэффициента — вероятность прохождения маршрута через УК (г+1)-й ступени иерархии. В частности, если =1, то в пределах данной зоны г-й ступени иерархии обмен между УК осуществляется только через УК (г+1)-й ступени без применения КС с индексом r. Наоборот, при = 0 внутризоновая нагрузка полностью «оседает» на КС r-й ступени, а по каналам (г, г+1)-й ступени передается лишь транзитная нагрузка, адресованная в другие зоны.
В рамках макромодели ЦСИО коэффициенты относятся к разряду управляемых переменных, т. е. неизвестных, отыскиваемых алгоритмом оптимизации.
Из условия баланса потоков (7.3) для региональной подсети r-й ступени имеем
(7.5)
где — часть потока , замыкаемого в зоне УК r-й ступени; — входящий поток в зону УК r-й ступени от Np/nr ОП абонентской подсети, = Np /nr, r = 2, R. Подстановкой (7.4) получаются выражения:
(7.6)
где — региональный коэффициент замыкания, представляющий собой отношение нагрузки, «оседающей» в данной-зоне, к суммарной нагрузке, поступающей в данную зону: = / [84]. Например, n1/n2= 0,3 означает, что 30% трафика, поступающего в зоновую подсеть r-й ступени от n1/nr (n1=N) ОП и коммутируемого на ее узлах, вернется к ОП данной зоны. Остальные 70% трафика — по сути транзитная нагрузка, которая после коммутации выйдет за пределы данной зоны и достигнет абонентов других зон. При размещении n1 ОП в узлах целочисленной решетки произвольной ОП излучает 8 ближайшим ОП трафик величины g, следующим 16 вершинам 2~xg и т.д., так что суммарная исходящая нагрузка ОП равна а. Беря отношение суммы потоковых компонент, принадлежащих данной зоне, к суммарному внешнему трафику, имеем
(7.7)
]х[ — ближайшее целое от х.
Для случая Р классов входящих заявок переменные nr и x дополняются индексом р.
Исходя из уравнения баланса, определяются значения элементов маршрутных таблиц: вероятности того, что произвольный пакет р-го класса, поступивший в УК r-й ступени поднимется в подсеть (г+1)-й ступени V1,r, попадет на один из инцидентных КС подсети r-й ступени V2,r, вернется в подсеть (г—1)-й ступени V3,r:
(7.8)
(7.9)
также интенсивности потока р-го класса в КС внутриуровневых подсетей
(7.10)
В формулах (7.8) индекс р для простоты опущен. Используя (7.6) и (7.8), получаем выражение для интенсивности потока р-го класса в КС межуровневых подсетей
В последнем случае полагается, что трафик, поступивший в УК r-й ступени иерархии расщепляется по kr непересекающимся (по вершинам) маршрутам, а каждая потоковая компонента преодолевает в среднем л<.р) транзитов.
Интенсивности входящего потока в ЦКП, Кд Ajp) легко вычисляются как сумма потоков инцидентных КС.
Для случая равномерного тяготения ОП (х = 0) выражения для я могут быть взяты из табл. 4. В общем случае [31]
(7.11)
где z — длина маршрута.
Для произвольной вершины РКС можно выделить k одно-реберных маршрутов. После проведения ряда преобразований получим
(7.12)
Расчет диаметра проводится в соответствии с табл. 4. Для Р-приоритетного случая л и х в (7.12) дополняются индексом р.