Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

Ст. преп. Мирзакулова Ш.А., ст. преп. Балгабекова Л.О., Жолмырзаев А. К. инженер гр. контроля сбоями K-Cell GSM

Алматинский университет энергетики и связи, K-Cell GSM, Казахстан

О РАЗРАБОТАННОМ УПРАВЛЯЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ

ПО РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ОБЪЕМА БУФЕРНОЙ ПАМЯТИ МЕЖДУ ПОРТАМИ КОММУТАТОРА ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ

САМОПОДОБНОГО ТРАФИКА

Быстрое нарастание информационных потоков во всех сферах человеческой деятельности характеризуется постоянным увеличением объема информации, возрастанием сложности ее обработки.

Современное общество требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи.

Увеличивающаяся мощность рабочих станций, появление мультимедийных приложений и приложений клиент-сервер требуют большей полосы пропускания, чем могла обеспечить традиционная сеть связи с разделяемой средой передачи.

Приоритеты изменились. Один из основных достоинств коммутатора - увеличение полосы пропускания доступной каждому пользователю сети связи, уменьшая при этом перегрузку в сетях с разделяемой полосой пропускания определили ее применение в коммутируемых сетях данных.

К тому же коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети, равный отношению средней интенсивности обмена данными к максимально возможной, может составлять 1:50 или 1:100 [1]. Для сглаживания пульсаций в коммутаторах второго уровня имеются буферы портов. И эти буферы в разработанных сетевых устройствах рассчитывались согласно требований классической теории телетрафика с учетом обслуживания поступающего на коммутатор простейшего потока с экспоненциальным распределением интервалов между кадрами.

Начиная с 1993 года появилась проблема самоподобия, когда группа американских исследователей W.Leland, M.Taqqu, W.Willinger и D.Wilson опубликовали результаты работ, которая в корне изменила представления о процессах, происходящих в телекоммуникационных сетях с коммутацией пакетов. Оказалось, что потоки в современных сетях нельзя аппроксимировать простейшими, поскольку они имеют иную структуру, чем принято в классической теории телетрафика. Было установлено, что трафик сети обладает свойством самоподобия (масштабной инвариантности), имеет память (последействие), а также обладает высокой пульсацией [2, 3].

В [4, 5, 6] нами было установлено, что измеренный сетевой трафик исследованный в математическом пакете Matlab имеет:

- уровень самоподобия трафика UDP Н=0,95;

- показано, что чем больше Н, тем дольше сохраняется свойство самоподобия при многократном масштабировании;

- дисперсия выборочного среднего затухает медленнее, чем величина, обратная размеру выборки) с агрегированием процессов (m=2,..250...2000) и показано медленное уменьшение дисперсии. Это говорит о возможности существенных, не сглаживаемых усреднением, «выбросов» в случайном процессе (распределения с тяжелыми хвостами) и другие.

Проведено исследование в математическом пакете Matlab измеренного сетевого трафика, временной ряд которого представлен на рисунке 1, на которой ось абсцисс - номер индекса (количество пакетов), а ось ординат - интервалы между пакетами части измеренного сетевого трафика, поступающего на порт (с буфером) коммутатора второго уровня.

Из рисунка 1 видно, что плотность потока не стационарна. Красная линия (уровень нормальной нагрузки) показывает все что выше этой линии порт (с буфером порта) коммутатора второго уровня успеет обработать, при этом среднее значение интервала между пакетами.

Рисунок 1 – Временной ряд

В результате дальнейших исследований с учетом вышеописанного нами разработано управляющее устройство и алгоритм его работы по улучшению обслуживания поступающего на коммутатор (построенного в соответствии требований классической теории телетрафика) самоподобного трафика, который позволит перераспределять динамически объем буфера (увеличение/уменьшение) соответствующему порту коммутатора второго уровня для обслуживания поступающей нагрузки (даже в случае перегрузки) без потерь [7].

Литература:

1. Столлингс В. Современные компьютерные сети. – СПб : Питер, 2003. –783 с.

2. W.E.Leland, M.S.Taqqu, W.Willinger, and D.V.Wilson. On the self-similar nature of ethernet traffic (extended version).IEEE/ACM Transactions of Networking, 2(1):1-15, 1994.

3. Шелухин О.И., Тенякшев А.М., Осин А.В. Фрактальные процессы в телекоммуникациях. - М.: Радиотехника, 2003.- 480 с.

4. Мирзакулова Ш.А., Балгабекова Л.О., Жолмырзаев А.К. Исследование сетевого трафика. // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, – Курск, 2012. – № 5. С106-109.

5. Мирзакулова Ш.А., Балгабекова Л.О., Жолмырзаев А.К. Исследование измеренного сетевого трафика. VII Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития информационных технологий, Новосибирск 18 апреля 2012 г., С86-90.

6. Мирзакулова Ш.А., Балгабекова Л.О., Исследование стохастического процесса распределений пакетов DHCP на статистическое самоподобие // Вестник КазАТК, – Алматы, 2012. – №1. С45-50.

7. Мирзакулова Ш.А., Балгабекова Л.О., Жолмырзаев А.К. Способ и система управления потоками при передаче пакетов данных. Заявление о выдаче инновационного пакета Республики Казахстан на изобретение. г. Алматы. Регистрационный номер 2012/0993.1 от 26.09.2012 г.