Моделирование сложных систем
УДК 621.391
, д-р техн. наук, проф.
, аспирант
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО)
КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ЧЕРЕЗ АГРЕГИРОВАННЫЕ КАНАЛЫ
Введение. Эффективность информационно управляющих компьютерных систем реального времени в существенной мере зависит от безошибочности и своевременности передачи данных через резервированные агрегированные каналы при минимизации задержек передачи пакетов [1-5].
Обеспечение надежности доставки данных, базирующееся на протоколах с подтверждениями и повторными посылками пакетов, для систем критичных к времени доставки пакетов может привести к недопустимому увеличению задержек этого времени [6].
Для систем с агрегированием каналов, увеличение вероятности безошибочной доставки пакетов за ограниченное время возможно при резервированной передаче копий пакетов по нескольким каналам. При таком подходе своевременность и безошибочность доставки пакетов адресату достижима без использования протоколов подтверждений и повторных передач. Вместе с тем, резервированная передача копий пакетов приводит к увеличению суммарной интенсивности передач, а поэтому может вызвать увеличение их задержек копии, в тоже время из-за стохастичности независимой передачи копий пакетов через разные каналы вероятность своевременной доставки хотя бы одной передаваемой копии может возрасти.
Цель исследования. Целью работы является исследование возможностей повышения вероятности безошибочной и своевременной доставки пакетов через агрегированные каналы в результате резервированной передачи копий пакетов через несколько каналов.
Для достижения поставленной цели необходимо, прежде всего, решить задачи: формирование критериев эффективности передачи данных реального времени через резервированные каналы и построения моделей оценки предлагаемых критериев [6-9].
Критерий эффективности передачи реального времени. Эффективность передачи данных в распределенных системах управления характеризуется комплексом показателей, в том числе средним временем пребывания пакетов, вероятностью безошибочной доставки пакетов в адресуемые узлы, вероятностью потери пакетов, коэффициентами готовности и оперативной готовности.
При резервированной передачи k копий пакетов вероятность не превышения времени ожидания одной копии запросов заданного предельно допустимого порога t0 с учетом увеличения интенсивности запросов, приходящейся на каждый канал, до Лk/n, определяется как [10]
(1)
где v=L/s, v - среднее время передачи пакета длиной L бит при битовой скорости передачи s, Л - интенсивность входного потока пакетов, k≤n.
Вероятность своевременной (за время меньшее t0) доставки хотя бы одной из k передаваемых по разным каналам копий пакетов равна
. (2)
При агрегировании N каналов с резервированной передачей критичных по времени доставке пакетов критерий эффективности должен включать вероятности своевременной безошибочной доставки (за время меньшее t0) хотя бы одной из k передаваемых копий пакета через k каналов, выбранных из n работоспособных в момент поступления запроса на передачу пакета каналов:
(3)
где Pn – вероятность работоспособности n из N агрегированных каналов в момент поступления запроса на передачу пакета; p - вероятность безотказности средств используемых для передачи пакета через канал; вероятность безошибочности передачи пакета длиной L бит,
(4)
B - битовая вероятность ошибочной передачи, dn - вероятность не превышения времени ожидания одной из k копии пакета предельно допустимого значения t0 при условии работоспособности n из N каналов, k≤n≤.N.
Заключение. При агрегировании каналов предложен комплексный критерий эффективности, включающий готовность системы к резервированной передаче критичного запроса, вероятности своевременной безошибочной доставки хотя бы одной из k передаваемых копий пакета через k каналов, выбранных из n работоспособных каналов при поступлении запроса на передачу пакета.
Библиографический список.
Функциональная надежность информационных систем: методы анализа. - М.: Журнал "Надежность", 2012. - 296 с. Алиев приоритетов в системах с вероятностными ограничениями // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 6. С. 415—420. Aleksanin S. A., Zharinov I. O., Korobeynikov A. G., Perezyabov O. A., Zharinov O. O. Evaluation of chromaticity coordinate shifts for visually perceived image in terms of exposure to external illuminance// ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. Т. 10. № 17. С. 7494-7501 Aliev T. I. Rebezova M. I., Russ A. A. Statistical Methods for Monitoring Travel Agencies // Automatic Control and Computer Sciences - 2015, Vol. 49, No. 6, pp. 321–327 , , Богатырев надежность вычислительных систем с перераспределением запросов // Изв. Вузов Приборостроение - 2012. - Т. 55. - № 10. - С. 53-56 , , Воробьёв вероятностно-временных характеристик процесса предоставления информационно-справочных услуг// Изв.. Вузов Приборостроение. 2014. Т. 57. № 9. С. 15-18 , , Коробейников модели оценки инфраструктуры системы защиты информации на предприятии // Научно-технический вестник ИТМО 2012. №2(78). С. 92-95. , Муравьева-Витковская стратегии управления трафиком в мультисервисных компьютерных сетях // Изв. Вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. № 6. С. 44-48. Gurov S. V., Utkin L. V. An inverse problem of the load-sharing system reliability analysis: Constructing the load function // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part O: Journal of Risk and Reliability. 2015, 1-10 , Богатырев резервированного распределения запросов в кластерных системах реального времен // Информационные технологии №7. Том 21. 2015 . С. 495—502