Процедури керування множинним доступом до каналу з паралельною пакетною обробкою

 

  (32)

 . (33)

 

Аналіз повного часу перебування пакета для систем з протоколом резервування не потребує врахування подій, які повторюються циклічно, щодо іншого, схема близька до наведеної вище. Середня затримка обслуговування дорівнює:

 

 . (34)

 

В наслідок детермінованого характеру обслуговування, його тривалість TS є постійною для протоколу, що розглядається, величиною. Тому з отриманої величини W знаходимо затримку очікування TQ = W-TS, відтак (застосовуючи теорему Літла) середню кількість вимог, що перебувають у системі N =W та очікують обслуговування NQ =TQ.

Результати обчислень за формулами (32) - (34) наведені у таблиці:

 

k 5 10

, =2/ 0. 5 5 10 25 5 10 15 25

АМДСЗ 5. 5362 7. 3496 84. 91 9. 66106 5. 5370 12. 373 65. 816 23007

СМДСЗ 5. 5628 7. 2749 84. 89 9. 66106 10. 014 12. 05 65. 707 23007

МДСЗ з ПРК 1. 1743 3. 2561 84. 46 1. 53105 1. 187 5. 3836 64. 285 23007

Резервування 3. 44 3. 44 3. 44 4. 44 3. 44 3. 44 3. 44 3. 44

 

Таким чином, при значеннях трафіка близьких до k, оптимальним вибором є протоколи МДСЗ, для менших значень - МДСЗ с ПРК.

 

 

В дисертаційній роботі вирішується проблема організації динаміки функціонування систем множинного доступу у системах із паралельною обробкою пакетів за рахунок процедур, що знижують вплив можливих конфліктів на якість обслуговування. При реалізації поставленої мети були виконані наступні задачі:

1. На основі проведеного в роботі порівняльного аналізу можливостей різних підходів до організації роботи мереж передачі даних запропоновано класифікацію протоколів множинного доступу з часовим розподілом.

Поставлена задача організації множинного доступу в контексті системного аналізу, що дозволяє сформулювати підзадачи дослідження, а також обґрунтувати доцільність використання процедур розподілу часу в системах із паралельною пакетною обробкою.

Розроблені протоколи множинного доступу - процедури абонентів та ретранслятора, що дозволяють ефективно використовувати канал із паралельною пакетною обробкою.

Виконано аналіз логічної структури взаємодії процесів у системах, що використовують запропоновані протоколи для керування множинним доступом. Проведено аналітичний та чисельний аналіз пропускної здатності каналу. Розроблено рекомендації щодо оптимального вибору протоколу з урахуванням характерних параметрів реальних систем.

Побудовано математичні моделі масового обслуговування, що адекватно описують функціонування систем на основі запропонованих протоколів. Розроблено математичний апарат для дослідження отриманих моделей.

Проведено обчислення та порівняльний аналіз характеристик якості систем обслуговування на основі розроблених процедур керування множинним доступом.

 

 

Бунин С. Г., Гонтаренко И. С., Смирнов С. А. Исследование гибкого протокола множественного доступа с контролем несущей для пакетных сетей связи с шумоподобными сигналами // Проблемы управления и информатики. – 2000. -№ 5. – С. 119-123.

Бунин С. Г., Гонтаренко И. С. Разрешение конфликтов в гибком протоколе множественного доступа для широкополосных систем передачи данных // Управляющие системы и машины. – 2000. -№ 5/6. – С. 108-112.

Гонтаренко И. С., Смирнов С. А. Оценка производительности гибкого протокола множественного доступа в пакетных сетях связи с использованием ШПС // Міжнародна конференція з автоматичного управління “Автоматика – 2000”, Львів, 11-15 вересня 2000: – Праці в 7 томах. – Т 3. – С. 107.

Гонтаренко И. С., Механизм резервирования на основе шумоподобных сигналов в системах спутниковой связи // Проблемы управления и информатики. – 2001. -№ 4. – С. 95-100.

Мульгина И. С., Самойленко Ю. И., Смирнов С. А. Группы Галуа полиномов и аналитические формулы для корней // 3-я Украинская конференция по автоматическому управлению “Автоматика-96”, – Севастополь, – 1996, – Праці, – Т. 1. – С. 73.

Gontarenko I. S., Smirnov S. A. Stable communication in quantum channels with periodic parameters // International Conference Modelling and Investigation of Systems Stability, Systems Investigations, Kiev-1997, Thesis of reports, p. 27.

Гонтаренко И. С., Смирнов С. А. Исследование марковской модели для широкополосной системы связи на основе синхронного протокола множественного доступа с сигналом занятости // Материалы международной конференции по управлению “АВТОМАТИКА-2001”, Одеса, 10-14 вересня 2001: – Т. 2. – С. 80.

 

 

Гонтаренко І. С. Процедури керування множинним доступом у системах із паралельною пакетною обробкою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 01. 05. 04. – Системний аналіз та теорія оптимальних рішень. – Інститут космічних досліджень, Київ 2002 р.

В дисертаційній роботі розроблені та досліджені протоколи керування множинним доступом, які дозволяють підвищити ефективність паралельної обробки даних за рахунок процедур, які зменшують вплив можливого конфлікту на якість обслуговування та зменшують імовірність його виникнення; побудовані та досліджені математичні моделі систем на основі запропонованих протоколів. Протоколи, розглянуті в роботі, дозволяють реалізовувати ефективні з точки зору використання каналу процедури керування множинним доступом із врахуванням характеристик реальних систем.

Ключові слова: протокол керування, множинний доступ, складний сигнал, кодовий розподіл, паралельна обробка, розв’язок конфліктів, резервування, пропускна здатність, пакетна обробка.

 

Gontarenko I. S. The procedures of multiple access control in the systems with parallel packet processing. – Manuscript. – Thesis for a candidate of technical science degree by specialty 01. 05. 04 – System analysis and theory of decision making. – Institute of space researches, Kyiv, 2002.

The protocols of multiple access control have developed into the candidate thesis allow to increase efficacy of parallel packet processing by the procedures, which decrease a possible conflict influence to quality operating (service) and reduce expectancy of rise its. Mathematics models have built for systems on basis of offered protocols. Concerned in thesis protocols allow to realize optimal multiple access control procedure with viewpoint of channel using efficacy depending on different characteristics of possible systems.

Key words: control protocol, multiple access, mathematic model, carrying capacity, division of channel, packet processing.

 

Гонтаренко И. С. Процедуры управления множественным доступом в системах с параллельной пакетной обработкой. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01. 05. 04. – Системный анализ и теория оптимальных решений. – Институт космических исследований, Киев 2002.

В диссертационной работе рассматриваются системы, где параллельное обслуживание допустимо для ограниченного числа пользователей. Его превышение порождает конфликтные ситуации, приводящие к потере требований и необходимости их повторного обслуживания. При этом снижается эффективность работы обслуживающего прибора и ухудшается качество обслуживания. Поэтому при проектировании таких систем разрабатываются процедуры, разрешающие ситуацию конфликта и снижающие вероятность его возникновения. В качестве примера рассматриваются широкополосные системы связи (ШСС), где параллельность обработки достигается за счет кодового разделения передач отдельных абонентов. ШСС, являющиеся одним из важнейших приложений, основанных на параллельной обработке пакетов, обладают перечисленными недостатками и потому недостаточно эффективно используют канал – основной ресурс системы. В работе показано, что использование процедур разделения времени позволяет увеличить пропускную способность канала, и более гибко организовывать работу системы, в зависимости от таких ее параметров, как задержка, емкость канала, величина нагрузки. В диссертации обосновывается целесообразность разработки процедур управления множественным доступом, осуществляющих разделение времени в системах с параллельной обработкой, основанной на подходе СDMA. Разрабатываются новые протоколы, регламентирующие процесс множественного доступа в ШСС:

синхронный протокол множественного доступа с сигналом занятости (МДСЗ),

асинхронный протокол МДСЗ,

асинхронный протокол МДСЗ с разрешением конфликтов,

протокол множественного доступа на основе резервирования.

Для каждого из перечисленных протоколов разрабатываются процедуры абонентов и ретранслятора, анализируется структура рабочего цикла. С целью анализа характеристик системы вводятся понятия начальной и финальной фаз цикла.

Для исследования эффективности функционирования систем на основе предложенных протоколов выводится выражение зависимости средней скорости передач от интенсивности входного потока. Приводится сравнительный анализ полученных протоколов, зависимости показателя эффективности каждого из них от величин задержки и емкости канала. Наименее чувствительным к увеличению задержки передачи в системе оказывается протокол множественного доступа с резервированиям. Далее в порядке возрастания зависимости пропускной способности от параметра а (задержки) следуют протокол МДСЗ с ПРК, синхронный протокол МДСЗ и асинхронный протокол МДСЗ.

В работе развивается математический аппарат для анализа систем массового обслуживания, работа которых регламентируется рассматриваемыми протоколами. Для протоколов МДСЗ строится система, описывающая динамику изменения состояния задолженности. Для протокола резервирования приводится анализ средней задержки требования в системе. Затем с использованием формулы Литтла вычисляются значения среднего числа требований в системе и средней задолженности.

Ключевые слова: протокол управления, множественный доступ, сложный сигнал, кодовое разделение, параллельная обработка, разрешение конфликтов, резервирование, пропускная способность.