Пресс-релиз выставки 2015 года - Загородом;pdf

Доц., к.т.н., Яровой И.Ф., инж. Дедегкаев В.Е.
Определение структуры и объемов информации
телекоммуникационной системы
Создание систем передачи и обработки данных, адаптируемых к случайным изменениям информационных потоков и структуры требует применения сложных методов и разработанных на их основе алгоритмов управления системой и высокого
качества связи.
В работах [1], [2] описаны методы оптимального перераспределения потоков и
каналов связи в предположении, что изменения ситуации в системе обнаруживаются
мгновенно и достоверно фиксируются, а управление осуществляется без задержек во
времени. Однако в реальных условиях управление возможно лишь на основе статистического контроля параметров системы в процессе ее функционирования. При этом
необходимо учитывать время на обнаружение изменения ситуации в системе, время
на принятие решения о необходимом управлении и исполнение соответствующих
команд, а также надежность и достоверность контроля и управления.
Согласно [3] системы передачи и обработки данных можно условно разделить на
три типа: телекоммуникационные системы, системы распределения вычислительных
ресурсов, распределенные системы.
Для городских инфраструктур оптимальным представляется построение многоуровневой системы, нижним уровнем которой являются рабочие станции (РС),
представляющие собой пункты накопления данных. Для телекоммуникационных
систем характерными являются:
• интерактивный режим работы с малым временем установления связи и малыми объемами передаваемой информации при связи между РС;
• однонаправленность передачи больших объемов информации на РС более
высокого уровня.
При таком подходе выполнен анализ предметной области нижнего уровня и получены следующие обобщенные характеристики потенциальных абонентов телекоммуникационных систем городских инфраструктур:
• территориальное расположение РС;
• ограниченный объем передаваемой информации;
• потребность в двустороннем обмене информацией;
• необходимость в приоритетном обслуживании по категориям абонентов и по
срочности сообщений;
• обеспечение обмена информацией между абонентскими устройствами, работающими с разными скоростями передачи;
• передача информации с вероятностью ошибки не хуже, чем 10-6 на знак.
Наряду с этим необходимо:
• минимизировать стоимость линий связи;
• учитывать ограничения на скорость передачи информации;
• учитывать требования к надежности системы.
Тогда конфигурация системы минимальной стоимости представляет собой “дерево минимальной протяженности”, узлами которого и являются РС.
Построение графовой модели телекоммуникационной системы сводится к
следующему. Обозначив через множество К={к1,..., кn} множество РС низкого
уровня и множество А={а1,..., аm} множество РС более высокого уровня и учитывая,
что n<m телекоммуникационную систему представим графом G (K, A) (рис.1). В нем
множество вершин состоит из двух непересекающихся множеств К и А, причем каждое ребро (кiaj) соединяет некоторую вершину кi∈К с вершиной аj∈А. Назовем
ребро (кiaj) из G каналом коммуникации. Будем считать, что (кiaj) принадлежит G
тогда и только тогда, когда кi может адресовать сообщение aj или наоборот. Если
ребро (кiaj) принадлежит G(K, A), то будем считать, что имеет место непосредственная передача сообщений от кi к aj . Представленная на рис.1 система есть система
непосредственной массовой коммуникации. В более общем случае возможна и на
практике имеет место косвенная коммуникация, т.е. коммуникация через последовательно соединенные каналы коммуникации. Это требует введения в систему рис.1
новых промежуточных вершин (рис.2), в которых информация не подвергается переработке, а без изменений передается далее.
На приведенном графе системы телекоммуникации (рис.2) могут существовать
связи и между вершинами одного и того же уровня. Так, связи высшего и среднего
уровней характеризуют степень взаимодействия и интеграции средств телекоммуникации. Связи на самом нижнем уровне, уровне адресатов, воспринимающих информацию, отражают процессы коммуникации между ними.
При построении любой телекоммуникационной системы необходимо учитывать
и правильно оценивать основные параметры такие, как пропущенный поток Vпроп ,
объем поступающего на ветвь потока Vпост , пропускная способность канала С, общее
время, затрачиваемое на передачу информации tобщ ,которые существенно влияют на
эффективность системы в целом.
Объем пропущенного потока зависит от объема поступающего на ветвь потока
пост
, числа каналов в ветви K и надежности, определяемой коэффициентом
V
N
Ni
i
готовности или вероятностью
PN
проп
i
исправного состояния ветви
i
, т.е.
пост
V N =f(V N , KN , PN ).
i
Если обозначить через
N
i
LN
i
(1)
i
количество неисправных каналов в ветви, то на ос-
i
новании (1), получим следующую формулу для вычисления объема пропущенного
потока
V
проп
Ni
n
=∑V N i
i =1
пост
K


1−
N i 

LN
KN
i


.

i 
(2)
В свою очередь объем поступающего на ветвь потока определяется по формуле:
n
V N = ∑CN tп
пост
i =1
i
где
CN
i
i
Ni
,
(3)
– пропускная способность каналов в ветви Ni (бит/с);
tп
Ni
– время пе-
редачи информации. Общее время, затрачиваемое на сеанс связи определяется по
формуле:
n
t общ = ∑ ( t д + t у + t п + t о
Ni
где
tо
tд
Ni
Ni
Ni
i =1
– время дозвона до адресата;
Ni
tу
Ni
Ni
Ni
),
(4)
– время установления связи с адресатом;
– время окончания сеанса связи. Подставляя (3) в (2) , получим полную формулу
для определения объема пропущенного ветвью Ni потока информации
проп
n
V N =∑C N K
i
i =1
i


1−
N i 

L N 
t
K N  п
i
Ni
.
(5)
i
Формула (5) позволяет правильно оценить объемы потоков, пропущенных ветпроп
вями. Пользуясь результатами оценки V N , можно правильно подобрать скорость
i
передачи информации для используемых каналов связи и выбрать оптимальный
протокол передачи данных, что позволяет разработать телекоммуникационную систему управления базой данных, отличающуюся гибкостью управления и оптимальным потокораспределением информации.
Литература:
1. Информационные сети и их анализ: [Сб. статей]/ АН СССР, Ин-т пробл. передачи
информ.; [Отв. ред. А.Д.Харкевич, В.А.Гармаш].- М.: Наука, 1978 С.- 219с., ил.
2. Информационные сети и их структура: [Сборник статей] / АН СССР, Ин-т пробл.
передачи информации.- М.: “Наука”, 1976 С.- 199 с.: ил.
3. Информационные системы общего назначения: Аналит. обзор систем управления
базами данных / [У.Олле, Г.С.Эверест, Д.Р.Фри и др.]; Перевод с англ.
В.Н.Афанасьева и др.; Под ред. Е.Л.Ющенко.- М.: “Статистика”, 1975 С.- 471 с., ил.
РС высокого уровня
a1
К1
a2
К2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
РС нижнего уровня
Рис. 1
РС высокого уровня
РС нижнего уровня
Рис. 2
.
.
.
.
.
.
.
am
.
.
.
.
.
Кn