Главная
База знаний "Allbest"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Временные характеристики интеллектуальных телекоммуникационных сетей
Временные характеристики интеллектуальных телекоммуникационных сетей
Расчет временных задержек выполнения интеллектуальной услуги в сети ОКС №7 с протоколом INAP на участке SSP–SCP. Задержка обработки запросов на интеллектуальную услугу в вычислительной системе SCP. Выбор производительности процессорной системы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2019 |
| Размер файла | 297,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «МГТУ»)
Морской Институт
Кафедра: Радиотехники радиотелекоммуникационных систем
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине « Системы связи и телекоммуникаций»
Тема: «Временные характеристики интеллектуальных телекоммуникационных сетей»
Выполнил:
Студент 4 (ИНД) курса МИ
Специальности: «РСК»
Юнусов Раиль Рахимович
МУРМАНСК 2019
Содержание
Задание
Исходные данные
Теоретические сведения
Понятие интеллектуальной сети
Схема представления услуг в сети ОКС №7 с протоколом INAP
Задержка на участке SSP - SCP
Задержка в канале ОКС №7 при передаче от SSP к SCP
Задержка обработки запросов на интеллектуальную услугу в вычислительной системе SCP
Выбор производительности процессорной системы
Задержки времени обслуживания запроса на интеллектуальную услугу на участке SSP - SCP
Задержки на интеллектуальные услуги в выходных регистрах SSP
Прикладной протокол INAP
Выполнение работы
Выводы
Задание
интеллектуальный сеть вычислительный процессорный
Рассчитать временные задержки выполнения интеллектуальной услуги в сети ОКС №7 с протоколом INAP на участке SSP - SCP. Выбрать оптимальную производительность процессорной системы SCP.
Исходные данные
|
Наименование |
ЕИ |
Знак |
Услуги |
|||
|
1 |
2 |
3 |
||||
|
FPH |
CCC |
ACC |
||||
|
Количество пользователей услуги |
тыс. |
1,5 |
2,5 |
30 |
||
|
Количество звонков в ЧНН на одного пользователя |
10 |
1,0 |
0,5 |
|||
|
Число транзакций на одну услугу |
1 |
3 |
6,5 |
|||
|
Процент услуг, требующих обработки статистики |
100 |
0 |
0 |
|||
|
Среднее число обращений к памяти при записи |
0 |
0 |
0,8 |
|||
|
Среднее число обращений к памяти при чтении |
1 |
1 |
2 |
|||
|
Среднее время одного обращения к памяти |
мс |
15 |
||||
|
Число зеркальных дисков |
4 |
|||||
|
Средняя длина одной транзакции |
байт |
140 |
||||
|
Средняя длина СЗСЕ |
байт |
6 |
||||
|
Средняя длина ЗНСЕ |
байт |
51 |
||||
|
Средняя длина ЗПСЕ |
байт |
4 |
||||
|
Средняя интенсивность поступления СЗСЕ |
1/с |
2 |
||||
|
Допустимый расчетный коэффициент загрузки канала ОКС-7 |
0,2 |
|||||
|
Время обработки одной транзакции базовой процессорной системой |
мс |
8 |
||||
|
Коэффициент использования процессорного времени |
0,2 |
|||||
|
Коэффициент вариации длительности обработки транзакции процессором |
1,0 |
|||||
|
Среднее время анализа ответа на каждую транзакцию в SSP |
мс |
0,2 |
Теоретические сведения
Понятие интеллектуальной сети
Используя то, что мировая телекоммуникационная сеть превратилась в крупнейшую и наиболее сложную систему в мире, в 80-90-х годах телефонные сети стали брать на себя новые функции, ранее предоставляемые другими средствами (печатными изданиями, почтой, радио, телевидением).
Чтобы справиться с этими задачами операторам сетей и производителям телекоммуникационного оборудования потребовался новый подход, способный кардинально изменить все аспекты создания, эксплуатации и предоставления услуг. Проблема состояла в необходимости перехода от используемого в течение долгих лет консервативного подхода предоставления ограниченного перечня одинаковых услуг к созданию интеллектуальной платформы для введения широкого спектра нетрадиционных услуг с возможностью их модификации под индивидуальные требования клиента.
В течении нескольких лет операторы сетей и производители телекоммуникационного оборудования создали и опробовали различные подходы к решению проблемы. Наиболее широко дискутируемый подход основан на концепции интеллектуальной сети IN (Intelligent Network), общие принципы и преимущества которого хорошо известны и освещены в литературе.
Подходы к решению обозначенного круга проблем были предложены в лабораториях Bell Systems в 80-х годах и сформулированы в виде концепции интеллектуальной сети (IN) Международным союзом электросвязи (МСЭ) в 90-х годах. Концепция представляет собой совокупность функциональных требований, интерфейсов и протоколов для поэтапного продвижения к долговременной целевой архитектуре IN. Эта совокупность специфицируется МСЭ в виде наборов возможностей (Capability Set, CS) для создания услуг, доступных в сети IN на данном этапе ее развития.
В отличие от традиционного подхода интеллектуальная сеть предполагает четкое разделение всех функций создания, модификации, предоставления, технического обслуживания и эксплуатации дополнительных услуг на небольшое число программных модулей со строго определенным перечнем функций, взаимодействие между которыми производится через стандартные интерфейсы.
Таблица 1
Распределение возможностей IN на функциональные группы со стандартными интерфейсами
|
Группа 1. Функции, относящиеся к управлению вызовом: |
||
|
влияния на управление вызовом (CCAF) |
обеспечивают доступ пользователя к сети |
|
|
управления вызовом (CCF) |
относятся к вызову и управлению соединением в классическом смысле |
|
|
коммутации услуг (SSF) |
являются интерфейсом между функциями управления вызовом CCF и функциями управления услугами SCF |
|
|
специализированных ресурсов (SRF) |
обеспечивают вспомогательные ресурсы для доступа пользователя к сети |
|
|
Группа 2. Функции, относящиеся к управлению услугами: |
||
|
управления услугами (SCF) |
содержат логику услуг и управляют действиями по обработке и предоставлению услуги |
|
|
данных услуги (SDF) |
управляют доступом к данным, относящимся к услуге и/или сети и их проверку, а также скрывают реальное представление данных от функций управления услугами SCF |
|
|
Группа 3. Функции, относящиеся к техобслуживанию и эксплуатации: |
||
|
оборудования для создания услуг (SCEF) |
используются для конструирования и тестирования услуг |
|
|
рабочей станции (SMAF) |
обеспечивают интерфейс к функциям техобслуживания и эксплуатации услуг |
|
|
техобслуживания и эксплуатации услуг (SMF) |
обеспечивают управление эксплуатацией услуг, управление их предоставлением и введением. |
Первая фаза реализации IN, ассоциируемая с набором возможностей CS-1, больше представляет собой иной способ реализации давно известных услуг или структурирования существующей сети связи, нежели создание новой сети или принципиально новых услуг. Основные функции предоставления услуг в сетях IN из коммутационных систем переносятся в небольшое число узлов управления услугами (Service Control Point, SCP). Для взаимодействия с SCP существующие коммутационные системы дооборудуются функциями коммутации услуг и становятся после этого узлами коммутации услуг (Service Switching Point, SSP).
Таким образом, на первом этапе введения услуг IN существующая сеть связи лишь структурируется в соответствии с концепцией IN с целью более эффективного предоставления, в основном, уже зарекомендовавших себя услуг (трансляции номерной информации, альтернативной тарификации и т.д.).
Следует отметить, что получили достаточное распространение и альтернативные способы предоставления тех же услуг (трансляции номера, телефонных кредитных карт и т.д.), наиболее широко известным из которых является применение компьютерной телефонии. При этом внешний компьютер, соединенный с коммутационной системой, так же как SCP в сетях IN, берет на себя часть функций по реализации логики услуги и в этом смысле функционально аналогичен ему. Однако, общепринятые стандарты на прикладном уровне для взаимодействия по интерфейсу между ним и коммутационной системой пока отсутствуют. Кроме того, не предусмотрены решения, позволяющие использовать один и тот же компьютер для обслуживания нескольких коммутаторов, и, как следствие, отсутствует возможность централизованного развертывания и модификации услуг на всей сети.
Достоинством такого способа является относительная дешевизна, что достаточно привлекательно для операторов выделенных и частных сетей, поэтому соответствующее оборудование обычно подключается к учрежденческим АТС. Используя компьютерную телефонию для предоставления таких услуг как телеголосование и телефонные кредитные карты и называя последние "интеллектуальными услугами" или даже услугами IN, операторы зачастую вводят в заблуждение своих клиентов, незнакомых со стандартами по IN. Ведь не существует интеллектуальных услуг, есть лишь тот или иной способ их реализации.
Один из множества таких способов получил название "интеллектуальная сеть", по этой причине услуги, реализованные именно таким способом, называются услугами интеллектуальной сети.
При этом конечного пользователя, в большинстве случаев не интересует, какой именно способ использует тот или иной оператор для предоставления нужных ему (клиенту) услуг, его интересует лишь соотношение между их качеством и стоимостью. Для оператора же сети связи способ предоставления услуг приобретает первостепенное значение, и в этом контексте использование компьютерной телефонии (или иных функционально аналогичных способов) на крупных сетях с точки зрения перспектив их развития вряд ли можно считать целесообразным, принимая во внимание возможности по расширению номенклатуры услуг, обеспечению надежности сети, доступности услуг и взаимодействию между сетями.
История развития услуг IN помнит несколько способов взаимодействия с централизованными программно-аппаратными средствами реализации логики услуг, позднее получивших общее название SCP. Первый способ был основан на применении протокола Х.25, другой - на использовании модифицированной версии подсистемы TUP (или ISUP) системы сигнализации ОКС №7. Третий и четвертый - на использовании совмещенного узла коммутации и управления SSCP (Service Switching and Control Point) и узла услуг SN (Service Node).
Развитие платформы IN в случае SSCP
Развитие платформы IN в случае SN
Развитие платформы IN в случае автономных SSP и SCP
Рис. 1 Перспективы развития платформ IN
Таблица 2
Сравнительная характеристика способов первоначального внедрения услуг IN
Преимуществапри первоначальном внедрении |
Недостаткив т.ч. при развитии сети |
|
|
SSCP (CCAF, CCF, SSF, SRF, SCF, SDF) |
||
|
Быстрота развертывания платформы, благодаря функциональной аналогичности с автономными SSP и SCP |
Невозможность взаимодействия с другими SSP в качестве SCP (т.е. SSCP трансформируется в SSP) |
|
|
Отсутствие необходимости в сети OKC №7 |
Необходимо новое оборудование с функциями SCF, SMF и SCEF |
|
|
Минимум начальных инвестиций |
Функции SCF, SMF и SCEF, имеющиеся в SSCP остаются невостребованными |
|
|
Надежность недостаточна |
||
|
SN (CCF, SSF, SRF, SCF, SDF) |
||
|
Быстрота развертывания платформы, благодаря функциональной аналогичности с автономными SSP и SCP |
Подключается только по СЛ (нет своих абонентов), поэтому все разговорные соединения проходят через него |
|
|
Возможность взаимодействия с несколькими внешними SSP |
При взаимодействии с другим SSP в качестве SCP речевые каналы должны быть доведены до SN, так как функции SRF интегрированы |
|
|
Минимум начальных инвестиций |
При работе в качестве SCP на сети с несколькими SSP производительность недостаточна |
|
|
Надежность недостаточна |
||
|
SSP (SCAF, CCF, SSF, SRF) и SCP (SCF, SDF) |
||
|
Гибкость при наращивании производительности и функциональности |
Значительные первоначальные вложения |
|
|
Простота развития |
||
|
Надежность, необходимая для сетей общего пользования |
Последние два варианта (вкупе с компьютерной телефонией) и сегодня нередко предлагаются в качестве дешевой панацеи для первоначального предоставления услуг IN, и если на первом этапе трудно найти различие по сравнению с "классической" архитектурой с автономным оборудованием одного SSP и одного SCP, то с точки зрения перспектив развитии сети имеются существенные отличия (см. Рис. 1).
Отличие между SSCP и SN - в том, что последний не имеет своих абонентов и должен подключаться разговорными и сигнальными каналами к коммутационному узлу, пропуская через себя все разговорные соединения. Кроме того, SN не способен управляться от внешнего SCP (т.е. работать в качестве автономного SSP). Зато он способен поддерживать взаимодействие с несколькими SSP, и при установке новых SSP он может быть оставлен в качестве SCP, вопрос только в том сможет ли он обеспечить требуемую для возросшего трафика IN производительность? Вряд ли, следовательно, всему SN придется искать новое применение (вероятнее всего оставить в качестве интеллектуальной периферии IP (Intelligent Peripheral)), а всю сеть IN строить заново.
Схема предоставления услуг в сети ОКС №7 с протоколом INAP
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2 Упрощенная схема ИС
На рис. 2 представлена классическая схема физической архитектуры ИС, в состав которой входят следующие элементы:
SSP (Service Switching Point) - узел коммутации услуг, выполняющий функцию управления вызовом и функцию коммутации услуги;
SCP (Service Control Point) - узел управления услугами (контроллер услуг), делающий возможной работу с базой данных с транзакцией в реальном масштабе времени (РМВ). SCP интерпретирует поступающие запросы, обрабатывает данные и формирует соответствующие ответы;
SDP (Service Data Point) - узел базы данных услуг, содержащий данные, используемые программами логики услуги, чтобы обеспечить индивидуальность услуги;
IP (Intelligent Peripheral) - интеллектуальные периферийные устройства, представляющие собой независимые от используемых приложений устройства интеллектуальных ресурсов, обеспечивающие дополнительные к SSP возможности;
SMP (Service Management Point) - узел менеджмента услуг, реализующий функции административного управления пользователями и/или сетевой информацией, включающей данные об услугах и программную логику услуги;
SCEP (Service Creation Environment Point) - узел создания услуг, выполняет функцию среды создания услуг и служит для разработки, формирования и внедрения услуг в пункте их обеспечения SMP.
Узлы упрощенной схемы ИС размещены на трех уровнях иерархии:
· узел коммутации услуг SSP с интеллектуальной периферией IP;
· узел управления услугами SCP с узлом данных услуги (базой данных) SDP;
· узел менеджмента услуг SMP с узлом создания услуг SCEP.
Для получения услуги ИС пользователь сети набирает номер той АТС, которая обладает функциями SSP, а также код услуги и номер услуги. Пользуясь протоколом INAP, АТС с функциями SSP общается с узлом SCP и получает необходимую информацию для предоставления услуги и обслуживания вызова. В обслуживании вызова принимает участие FP (для передачи голосовых команд пользователю, сбора дополнительной информации и т. д.). Общение между SCP, SSP и IP происходит в режиме РМВ с учетом жестких временных ограничений на обслуживание телефонного вызова.
Подготовка новых услуг происходит в узле SCEP, а за введение новых услуг отвечает узел SMP. Эти два центра действуют в условиях относительного масштаба времени, и для передачи информации о новых услугах в узел SCP используется, например, протокол Х.25 или Frame Relay.
В соответствии с вышеизложенным, обобщенно структуру сети, представляющую интеллектуальные услуги, можно классифицировать по времени выполнения и по функциональному назначению.
По времени выполнения выделяют узлы, работающие в режиме РМВ и в режиме относительного масштаба времени. Узлы SCP, SDP, SSP и IP участвуют непосредственно в процессе обработки «интеллектуального вызова» и работают в режиме РМВ. К узлам SMO и SCEP таких условий не предъявляется. Услуги создаются и изменяются независимо от базового процесса вызова абонента. Поэтому такие работы могут производиться в любое время.
По функциональному назначению следует отделить уровень физической сети от уровня интеллектуальной услуги. К уровню физической сети следует отнести узел SSP и IP. Лишь эти два блока имеют жесткую связь с ТФОП посредством каналов связи. Взаимодействие других узлов осуществляется только через каналы сигнализации.
Задержка на участке SSP-SCP
Взаимодействие SSP и SСР по оказанию ИУ начинается с момента поступления на станцию, содержащую SSP, последней цифры набора кода и номера услуги. SSP осуществляет анализ полученной информации, инициирует запрос услуги в виде сообщения IDP и передает его посредством протокола INAP в виде команды ТС-BEGIN по каналу ОКС №7.
Сообщение, полученное SCP, анализируется, обрабатывается компьютерами, в результате чего SSP получает ответ из SCP, в котором содержится информация о том, как произвести услугу. В общем случае, подобный диалог может состоять из нескольких транзакций, т.е. из нескольких циклов запрос-ответ, обеспечивающих выполнение требуемой услуги. На рис. 3 представлен диалог, содержащий две транзакции. Короткими стрелками показаны другие сообщения, циркулирующие в дуплексном канале ОКС №7 и не относящиеся к данной транзакции. Это могут быть либо сообщения других транзакций, либо служебные сигнальные единицы (СЕ), либо «пустые» СЕ, обеспечивающие синхронизацию работы канала ОКС №7.
После получения сообщения BEGIN, инициирующего запрос на интеллектуальную услугу, SCP обрабатывает указанный запрос и, спустя некоторый промежуток времени, выдает в сторону SSP сообщение CONTINUE и другую информацию, необходимую для осуществления коммутации и обслуживания запрошенной услуги. После получения указанной информации, SSP сообщением END информирует SCP об окончании обмена, a SCP сообщением DEND подтверждает отсутствие ошибок и согласие на завершение обмена.
Временная задержка на участке SSP-SCP обусловлена задержками, связанными с передачей сообщений в обоих направлениях, а также существенно зависит от времени обработки запроса вычислительной системой SCP. Именно стремлением уменьшить среднее время задержки обработки сообщений, обусловлено выполнение вычислительной системы SCP в многопроцессорном виде.
Сообщения о вызываемой услуге, поступающие от телефонной сети на SSP, прежде, чем будут переданы в звено ОКС №7, анализируются вычислительными средствами SSP. Проанализированные сообщения могут образовывать очереди, ожидающие освобождения канала ОКС №7 в сторону SCP. После передачи сообщений по звену ОКС №7 от SSP к SCP, перед поступлением на обработку, они могут также образовывать очереди, ожидающие освобождения процессоров SCP. Наконец, результаты обработки запроса услуги, перед их передачей в обратном направлении - из SCP в SSP, могут также образовывать очереди, ожидающие освобождения звена ОКС №7.
Поскольку все сообщения возникают в случайные моменты времени, процесс их обработки и передачи рассматривается как процесс массового обслуживания, а вычислительные системы SSP и SCP, а также канал ОКС №7 - как некоторые системы массового обслуживания (СМО).
Информация, поступающая в SSP в результате осуществления каждой транзакции, анализируется процессорной системой SSP в течение некоторого среднего промежутка времени . Так же, как и в случае SCP, указанный промежуток времени включает в себя не только время собственного анализа, но также и время ожидания в очередях SSP.
В отличие от SCP, задержки в очередях SSP практически мало зависят от интенсивности запросов на интеллектуальные услуги, поскольку эти задержки определяются общим трафиком АТС, на которой реализованы функции SSP.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3 Диалог между SSP и SCP через сеть ОКС - 7
Задержки в канале ОКС №7 при передаче от SSP к SCP
В звене ОКС №7 сообщения передаются с помощью пакетов, называемых сигнальными единицами - СЕ. Эти СЕ имеют различное назначение и переменную длину. Одно сообщение может передаваться с помощью нескольких СЕ.
Используется три типа СЕ:
1. значащие СЕ (ЗНСЕ) - их длина может быть до 273-х байтов;
2. сигнальные единицы состояния звена (СЗСЕ) используются для индикации состояния оконечных устройств и управления звеном сигнализации. Их длина может быть 7 или 8 байтов;
3. заполняющие СЕ (ЗПСЕ), которые имеют нулевую полезную длину, однако, наличие ЗПСЕ позволяет оперативно контролировать работоспособность звена сигнализации при отсутствии пользовательского сигнального трафика. Они передаются лишь в том случае, когда отсутствуют для передачи ЗНСЕ или СЗСЕ.
При передаче в ОКС №7 сигнальные единицы СЗСЕ имеют наивысший приоритет. Следующий приоритет принадлежит ЗНСЕ. При передаче СЕ используется дисциплина обслуживания с относительным приоритетом, ибо нельзя прервать начатую передачу СЕ.
Для достижения требуемой производительности и повышения надежности передачи сигнальных сообщений между SSP и SCP обычно используют одновременно несколько звеньев ОКС.
Допустим, что сеть предоставляет различных услуг. Количество пользователей услуги составляет число . Количество запросов на услуги , поступающее от одного пользователя в ЧНН, составляет .
Интенсивности поступления запросов на услугу , в ЧНН от всех пользователей:
.
Интенсивности поступления тех же запросов в одну секунду в течение ЧНН:
.
Суммарная интенсивность поступления запросов на все виды услуг, задействованных в сети:
.
где - число дуплексных звеньев ОКС, соединяющих SSP с SCP.
Вероятности появления услуг :
.
Среднее число транзакций на одну услугу:
,
где - число транзакций, обеспечивающих реализацию услуги .
Значения обычно задаются в исходных данных, исходя из имеющейся статистики.
Часть услуг требует для своего выполнения передачи некоторых статических данных. Обозначим через процент каждой из услуг , требующий передачи дополнительной статистической информации. Среднее число транзакций на одну услугу, с учетом необходимой передачи статистики:
.
Среднее число транзакций, осуществляемых в одну секунду, с учетом передачи статистических данных:
.
Указанная интенсивность осуществления транзакций служит основой для расчета требуемого числа звеньев системы ОКС №7 между SSP и SCP.
Допустим, что каждая транзакция включает в себя ЗНСЕ, передаваемых в одном направлении по звену ОКС.
Из рис. 3, например, следует, что для реализации вызова одной интеллектуальной услуги требуется передать 6 ЗНСЕ.
Учитывая, что в канале осуществляется дуплексная передача, в среднем, в каждом направлении необходимо передать 3 ЗНСЕ.
Средняя длительность группы ЗНСЕ, передаваемой в одном наставлении в течение одной транзакции:
,
где - средняя длительность ЗНСЕ.
Обозначим через - среднюю длину пакета, передаваемого в течение одной транзакции в одном направлении канала ОКС №7, а через - среднюю длину ЗНСЕ, выраженные в байтах.
Количество значащих единиц, передаваемых в одном направлении в течение одной транзакции:
.
Значения и обычно задаются в пределах 140 и 53 байта соответственно, исходя из имеющихся статистических данных.
Следовательно, каждая транзакция осуществляет передачу в одном направлении, в среднем, 2,6 сигнальных единицы.
Среднюю длительность одной ЗНСЕ обозначим через .
Помимо ЗНСЕ в канале присутствует поток СЗСЕ с интенсивностью , практически не зависящей от поступающих запросов на ИУ, и средним временем передачи . Указанные СЗСЕ используются для управления сетью и имеют приоритет выше, чем приоритет ЗНСЕ. Наконец, всё оставшееся свободное время в канале заполняется потоком ЗПСЕ, с интенсивностью длительностью передачи .
Длительности передачи СЕ зависят от их длины и скорости передачи информации в канале.
Если обозначить , и соответствующие средние длины сигнальных единиц, выраженные в байтах, то:
.
Обычно скорость модуляции в канале ОКС №7 составляет 64 кбит/с. Если принять значения длин сигнальных единиц, соответственно:
получим следующие значения средних времен передачи СЕ:
Если принять среднее число ЗНСЕ передаваемых в течение одной транзакции по каналу ОКС в одну сторону , то среднее время передачи одной транзакции:
Задержки обработки запросов на интеллектуальную услугу в вычислительной системе SCP
Соединение на участке SSP - SCP посредством протоколов семейства INAP является жизненно необходимой частью ИС. Отказ в работе SCP приводит к остановке всей системы в целом, и, как следствие, к отказу в обработке «интеллектуальных вызовов».
С целью предотвращения подобных аварийных ситуаций, обычно SCP выполняются в виде двух машинных кластеров. Компьютеры работают в режиме с разделением нагрузки.
Обозначим через - среднее время, затрачиваемое вычислительной системой SCP на обработку одной транзакции.
Указанное время зависит от производительности процессорной системы SCP. Следует отметить, что указанное время включает в себя не только время непосредственной обработки сообщений процессором SCP, но также и задержки в очередях SCP.
Для уменьшения влияния очередей на процесс обработки транзакций в SCP обычно используются высокопроизводительные многопроцессорные ВС.
Допустим, что некоторый однопроцессорный базовый вычислитель в состоянии отработать транзакций в одну секунду.
Для повышения производительности вычислительной системы SCP обычно используют многопроцессорные ВС, имеющие производительность транзакций в одну секунду и эквивалентные базовым системам:
.
Обозначим через - время обработки одной транзакции процессором базовой системы, - время обработки одной транзакции многопроцессорной системой:
.
Тогда, .
Допустим, что в рассматриваемой ИС задействовано множество различных ИУ. Вероятность появления запроса на интеллектуальную услугу зависит от интенсивности запросов на указанную услугу:
.
В процессе выполнения услуги необходимо произвести обращений для записи на диски SCP, а также обращений для чтения с дисков. Указанные значения для каждого типа услуг известны заранее из статистических данных и позволяют определить среднее число обращений - к записи и - к чтению в течение одной транзакции, соответственно:
С целью повышения производительности процесса чтения из дисковой памяти в ВС широко используются «зеркальные» диски (ЗД). Число одновременно работающих ЗД - обычно выбирается равное 3. Информация, которая должна быть считана при каждом обращении, разбивается на частей, записываемых на различные диски. При считывании, происходит обращение одновременно ко всем ЗД в результате чего, время чтения уменьшается.
При этом среднее время затрачиваемое на запись и считывание одной транзакции:
.
Таким образом, при обработке информации, соответствующей каждой транзакции, процессорная система SCP затрачивает промежуток времени , равный сумме промежутка времени , необходимого для обращения к дискам памяти, и промежутка времени обработки одной транзакции многопроцессорной ВС.
Коэффициент загрузки дисковой памяти в течение одной транзакции:
.
Коэффициент загрузки процессоров в течение одной транзакции:
.
Суммарный коэффициент загрузки процессорной системы:
определяет среднее время ожидания в очередях на обработку сообщений в SCP в течение каждой транзакции:
,
где - коэффициент вариации .
Для пуассоновского потока =1.
Среднее время обработки одной транзакции в процессорной системе SCP:
.
Указанное время характеризует временные задержки, возникающие в процессорной системе SCP.
Выбор производительности процессорной системы
Среднее время обработки одной транзакции в SCP существенно зависит от производительности многопроцессорной ВС, которая в свою очередь определяется числом эквивалентных базовых систем, используемых в SCP.
- это максимально допустимое время обработки одной транзакции многопроцессорной системой SCP, при котором суммарный коэффициент загрузки становится равным 1, и система теряет устойчивость (время ожидания в очередях неограниченно возрастает).
Введем понятие - коэффициент использования процессорного времени:
.
Указанный коэффициент характеризует долю времени, затрачиваемого процессорами на обработку одной транзакции, по отношению к максимально допустимому времени. Для обеспечения требуемого запаса устойчивости системы, значения коэффициента следует выбирать в пределах = (0,2 - 0,3).
Учитывая, что
,
получим соотношение, определяющее требуемое число эквивалентных базовых систем, которое должно быть установлено в SCP:
Чем меньше выбираемый , тем больше число эквивалентных базовых процессорных систем требуется установить в SCP.
Задержки времени обслуживания запроса на интеллектуальную услугу на участке SSP-SCP
Временной промежуток одной транзакции - :
.
Всего при реализации запроса на интеллектуальную услугу необходимо выполнить таких транзакций. Следовательно, полное время передачи и обработки запроса на ИУ на участке SSP-SCP, определится соотношением:
.
При проектировании ИС необходимо производительность вычислительных средств и число звеньев ОКС выбирать исходя из того, чтобы значения удовлетворяли требованиям, предъявляемым к ИС.
Задержки на интеллектуальные услуги в выходных регистрах SSP
Запросы на ИУ, поступающие в SSP из телефонной сети, не сразу направляются в звенья ОКС, соединяющие SSP с SCP, а некоторое время хранятся в выходных регистрах SSP, ожидая освобождения звеньев и образуя очереди запросов. Звенья ОКС, совместно с процессорными системами SCP и SSP, обслуживающими передачу, обработку и анализ запросов, представляют многоканальную СМО, с числом обслуживающих приборов, равным числу звеньев на участке SSP - SCP.
Среднее время, необходимое для обслуживания запроса ИУ одним прибором, равно определенному ранее времени . Коэффициент загрузки многоканальной СМО - определяется соотношением:
.
Он показывает среднее число приборов, непосредственно участвующих в обслуживании вызовов ИУ.
Коэффициент загрузки каждого из приборов, в среднем, определяется соотношением:
.
При реализации вызовов на различные ИУ необходимо передавать и обрабатывать различное число транзакций, поэтому величина носит случайный характер. Если предположить, что значения этой величины распределены по экспоненциальному закону , то коэффициент вариации времени окажется равным единице .
Время ожидания начала запроса на ИУ в очереди определяется соотношением:
.
Полное время обслуживания запроса на ИУ, с учетом времени ожидания в очередях в регистрах SSP:
.
Несмотря на весьма малую загрузку каналов ОКС между SSP и SCP, ввиду длительности процесса передачи и обработки запросов на ИУ, в выходных регистрах SSP могут образовываться значительные очереди запросов, приводящие к существенному увеличению полного времени обслуживания запросов со стороны SSP и SCP. Даже незначительное увеличение интенсивности поступления запросов на ИУ, может привести к возникновению весьма больших очередей в выходных регистрах SSP и потере управляемости всей системы в целом. Единственным средством борьбы с указанным явлением служит увеличение числа звеньев ОКС - . Однако при этом необходимо иметь достаточно мощные вычислительные системы в SCP, с тем, чтобы увеличение интенсивности поступающих сообщений не привело бы к существенному увеличению времени их обработки SCP.
Прикладной протокол INAP
Общая архитектура прикладного протокола INAP определена в рекомендациями ITU-T Q.1218, где рассматриваются два его основных варианта. Вариант А ориентирован на организацию множественных взаимнокоординируемых взаимодействий между прикладными процессами, а вариант В - на единичное взаимодействие прикладного процесса с другими процессами. Более детальное описание INAP дано в рекомендации Q.1218 на языке ASN.1 (Abstract Syntax Notation One). Кроме того, в рекомендации Q.1218 определен набор возможных сценариев организации физических интерфейсов между различными типами структурных элементов ИС.
Протокол INАР (Intelligent Network Application Protocol) является протоколом верхнего уровня в системе сигнализации ОКС №7 и обеспечивает взаимодействие между двумя основными объектами телефонной сети, а именно между узлом коммутации SSP и узлом управления услугами SCP, как показано на рис
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4 Использование протокола INAP в интеллектуальной сети
Согласно рекомендации ITU-T Q.1218 для набора CS1 протокол INAP должен обеспечивать взаимодействие следующих четырех функциональных элементов, определенных в функциональной модели интеллектуальной сети:
коммутации услуг SSF;
управления услугами SCF;
специализированных ресурсов SRF;
базы данных услуг SDF.
На рис. 5 показана архитектура протокола INAP при взаимодействии SCP и SSP (полагаем, что блок IP совмещен с SSP).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5 Архитектура протокола INAP при взаимодействии SSP и SCP через сеть ОКС №7
В данном случае коммутатор услуг SSP реализует три функции.
· коммутации услуги SSF, суть которой состоит в выходе к SCP при обнаружении запроса на интеллектуальную услугу;
· управления вызовом ССF, т.е. само установление соединения через данную АТС.
· специализированных ресурсов SRF, то есть функцию интеллектуальной периферии IP.
Узел управления услугами SCF реализует единственную функцию -- управление услугой SCF, т.е. контроль прохождения алгоритма реализации услуги согласно международным рекомендациям.
Собственно протокол INAP представлен набором из подпротоколов ASF, для определения отдельных операций, например, InitialDP и других. Если в SSF, например, обнаружена точка DP, инициализирующая услугу и требующая участия SCF, то функция SSF формирует сообщение, которое называется InitialDP Operation и посредством подсистемы транзакций ТСАР начинается сеанс связи с соответствующими уровнями протоколов контроллера SCP.
Для адресации сообщений INAP используются глобальные заголовки SCCP для пунктов сигнализации МТР, гарантирующие доставку сообщений INAP заданному физическому адресату, независимо от того, в какой сети этот адресат находится.
Поясним суть реализации протокола INAP на примере предоставления услуги, в котором АТС с функциями интеллектуальной сети является междугородной АТС.
На рис. 6 представлен упрощенный алгоритм установления соединения к услуге PRM. После распознавания кода услуги PRM (например, «7») узел SSP активирует сеанс связи с узлом SCP, т.е. готовит сообщение о запросе услуги в виде сообщения lnitialDP (Initial Detection Point - начальная точка обнаружения) и передает его посредством протокола подсистемы транзакций ТСАР в виде сообщения Begin (InitialDP).
SSP получает ответ из SCP, в котором содержится информация, как произвести расчет за услугу (в операции FCI, Furnish Charging Information) и адрес B-пользователя в операции CONNECT. На этом использование SCP кончается.
В действительности, процесс несколько сложнее - следует еще ответ на сообщение о возможных ошибках и сообщение TC_End, но главное - должны быть два основных свойства услуги PRM:
§ пересчет кода и номера услуги в адрес В-пользователя;
§ определение размера и адресата оплаты и распределение оплаты между оператором связи (владельцем телефонной сети), поставщиком услуги (владельцем программных средств предоставления услуги PRM) и абонентом услуги.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис 6 Установление соединения при услуге PRM
Таким образом, для выполнения какой-либо удаленной операции в интеллектуальной сети формируется необходимое сигнальное сообщение, которое посредством соответствующего подпротокола ASE передается через многоуровневую цепочку протоколов системы ОКС №7 вниз и затем вверх, как показано на рис. 5. В европейских рекомендациях дни набора услуг ИС CS-1 выданы 29 операций и 21 протокол ASE (часть операций обслуживается только парами операций типа запрос-отчет Request-Report, поэтому общее число ASE меньше числа операций).
В российской реализации первой очереди внедрения услуг ИС CS-1 протокол INAP-R значительно упрощается за счет уменьшения общего числа подпротоколов. Упрощается также описание операций, так как уменьшается число передаваемых параметров, ошибок и т.д. Только жесткая стандартизация всех деталей протокола INAP-R обеспечивает использование оборудования разных поставщиков в интеллектуальной сети России.
Выполнение работы
1. Интенсивность заявок на услуги в ЧНН:
2. Интенсивность поступления заявок на услуги в 1 секунду:
3. Вероятность появления услуги yi:
4. Среднее число транзакций на услугу:
5. Среднее число транзакций на одну услугу с учетом необходимости передачи статистических данных:
6. Интенсивность транзакций:
7. Длительность сигнальных единиц ОКС №7:
8. Среднее количество значащих единиц, передаваемых в одном направлении при одной транзакции:
9. Среднее время передачи информации одной транзакции в одном направлении:
10. Количество звеньев ОКС №7 от SPP к SCP:
11. Количество звеньев ОКС №7 к одной машине кластера SCP:
12. Интенсивность поступления запросов транзакций в каждое из звеньев ОКС №7:
13. Коэффициенты загрузки звена ОКС №7 сигнальными единицами приоритета К определяются с учетом того, что обслуживание заявок осуществляется в одноканальной СМО, а поступающие транзакции, а также СЗПЕ и ЗПСЕ образуют пуассоновские потоки Тогда можно считать, что:
14. Время задержки в очередях на передачу информации в звене ОКС №7 сообщений, имеющий приоритет К, определяются соотношением:
Среднее время ожидания в очереди на передачу для сообщений транзакций имеющих второй приоритет :
Среднее время ожидания в очереди на передачу для сообщений ЗПСЕ оказывается бесконечно большим. Очередь ЗПСЕ считается неограниченной поскольку значение :
15. Общее время передачи и ожидания передачи информации транзакции в одном направлении звена ОКС №7:
16. Среднее число обращений на запись в память для одной транзакции:
17. Среднее число обращений на чтение из памяти для одной транзакции:
18. Среднее время, затрачиваемое на запись и считывание в течение одной транзакции:
19. Коэффициент загрузки при обращении к дисковой памяти:
20. Количество необходимых базовых процессорных систем для обеспечения работы SCP:
Поскольку кластер SCP состоит из двух ВС, каждая из них должна содержать процессор, эквивалентный базовой системе.
21. Среднее время обработки одной транзакции многопроцессорной системой:
22. Коэффициент загрузки процессоров в течение одной транзакции:
23. Суммарный коэффициент загрузки процессорной системы:
24. Суммарное время обработки транзакции в процессорной системе:
25. Среднее время ожидания в очередях на обработку транзакции в SCP:
26. Среднее время обработки одной транзакции процессорной системой SCP:
27. Полное время задержки выдачи информации одной транзакции при запросе на интеллектуальную услугу:
28. Полное время задержки информации при выполнении услуги:
29. Коэффициент загрузки многоканальной ОКС №7 системы со стороны SSP:
30. Коэффициент загрузки на один эквивалентный канал обслуживания:
31. Время ожидания в очереди Туо:
32. Полное время обработки услуги:
Выводы
Коэффициент загрузки канала сигнальными единицами СЗСЕ, образующими поток, равен Коэффициент загрузки канала сигнальными единицами ЗНСЕ, образующими поток, равен.
Коэффициент загрузки канала сигнальными единицами ЗПСЕ, образующими поток, равен.
Загрузка каналов для системы ОКС №7 допустима, так как коэффициент загрузки канала сигнальными единицами, образующими поток, имеющий наивысший приоритет, достаточно мал. А основную долю составляет поток, имеющий низший приоритет. Вследствие чего нагрузка не будет большой.
Максимальное время обслуживания интеллектуальной услуги равно . Так как максимальное время обслуживания интеллектуальной услуги довольно большое, то вполне возможна ситуация, когда в данной системе возникнет очередь. Чтобы избежать данной ситуации возможно потребуется увеличить число звеньев ОКС.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Причины интенсивного развития телекоммуникационных технологий. Затраты на реализацию дополнительных услуг в ТфОП (телефонная сеть общего пользования). Концептуальная модель интеллектуальной сети. Преимущества разделения функций обслуживания вызова.
презентация [199,6 K], добавлен 02.08.2013Теоретическое обоснование построения вычислительной локальной сети. Анализ различных топологий сетей. Проработка предпосылок и условий для создания вычислительной сети. Выбор кабеля и технологий. Анализ спецификаций физической среды Fast Ethernet.
курсовая работа [686,7 K], добавлен 22.12.2014Классификация телекоммуникационных сетей. Схемы каналов на основе телефонной сети. Разновидности некоммутируемых сетей. Появление глобальных сетей. Проблемы распределенного предприятия. Роль и типы глобальных сетей. Вариант объединения локальных сетей.
презентация [240,1 K], добавлен 20.10.2014Концепция интеллектуальной сети как одна из определяющих концепций развития современных сетей связи. Модульность и многоцелевое назначение сетевых функций. Эффективное использование сетевых ресурсов. Правила и элементарная схема предоставления услуг.
презентация [211,2 K], добавлен 02.08.2013Характеристика транспортной сети, общие принципы построения. Характеристики узлового оборудования. Расчет межстанционной нагрузки в рабочем состоянии. Выбор оптических интерфейсов и типов волокон. Тактовая синхронизация сетей, её главные принципы.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 14.12.2012Предназначение коммутатора, его задачи, функции, технические характеристики. Достоинства и недостатки в сравнении с маршрутизатором. Основы технологии организации кабельных систем сети и архитектура локальных вычислительных сетей. Эталонная модель OSI.
отчет по практике [1,7 M], добавлен 14.06.2010Понятие компьютерных сетей, их виды и назначение. Разработка локальной вычислительной сети технологии Gigabit Ethernet, построение блок-схемы ее конфигурации. Выбор и обоснование типа кабельной системы и сетевого оборудования, описание протоколов обмена.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 15.07.2012Проектирование и оптимизация функциональной схемы корпоративной вычислительной сети. Расчет стоимости требуемого оборудования. Определение перечня сервисов КВС. Расчет трафика, генерируемого пользователями. Выбор оптимального варианта конфигурации.
курсовая работа [236,3 K], добавлен 19.02.2013Обзор существующих принципов построения локальных вычислительных сетей. Структурированные кабельные системы (СКС), коммутационное оборудование. Проект локальной вычислительной сети: технические требования, программное обеспечение, пропускная способность.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 25.02.2011Характеристика и методы организации локальных сетей, структура связей и процедуры. Описание физической и логической типологии сети. Техническая реализация коммутаторов, ее значение в работе сети. Алгоритм "прозрачного" моста. Способы передачи сообщений.
реферат [217,5 K], добавлен 22.03.2010
