Биография | Диссертация | Библиотека | Ссылки

Опубликована на 2-ом международном молодежном форуме и выставке "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХХ_ ВЕКЕ", г. Днепропетровск, 27-28 апреля 2004 г.

УДК 681.5

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Батыр С.С.[, Суков С.Ф.]
Научный руководитель – к.т.н., доц. Суков С.Ф.
Донецкий национальный технический университет
83000, Донецк, ул.Артема, 58, ДонНТУ, каф. компьютеризированных систем управления и автоматики, E-mail: sfs@fcita.dn.ua

На данный момент основную часть компьютерных коммуникационных систем занимают сети с транспортным протоколом IP или, сокращенно, IP-сети.

Этот протокол разрабатывался в 70-ых годах XX в. как временный и не рассчитывался на столь длительную эксплуатацию. Он предусматривает пакетную передачу данных, адреса назначения и отправителя находятся в начале пакета. Сведений о предпочтительном пути передачи, о допустимом времени задержки он не содержит. Также он имеет жесткие ограничения по числу адресуемых компьютеров.

Основная задача IP протокола – доставка дейтаграмм. Выбором путей доставки занимаются маршрутизаторы. При передаче большого числа дейтаграмм по высокоскоростному каналу возможно переполнение входного буфера маршрутизатора, что приведет к потере пакетов. Это приводит к перепосылке дейтаграмм, что ведет к увеличению трафика. В качестве показателя, отражающего качество канала связи, возьмем число потерянных дейтаграмм или пакетов. Оно однозначно характеризует канал: чем больше число потерянных пакетов, тем хуже канал.

Возможно ли полностью избежать потерь пакетов или хотя бы снизить их число до минимально возможного уровня?

Наиболее простой, но в то же время самый дорогостоящий метод – увеличение ширины полосы пропускания канала связи, подключенного к маршрутизатору и увеличение быстродействия самого маршрутизатора.

Но возможен и другой вариант: управление потоком дейтаграмм. Вместо того, чтобы переполнять очередь маршрутизатора, дейтаграммы будут задерживаться в очередях на участке сети до маршрутизатора. Причем внедрение технологии управления трафиком с верху до низу, на всех узлах сети, позволит снизить потери пакетов до минимального уровня.

В этом случае избыточный трафик вместо того, чтобы переполнять очередь маршрутизатора, будет задерживаться на нижних участках. Это увеличит время отклика удаленной системы, но оно останется в пределах допустимого.

Также это позволит управлять сетью передачи данных: при перегрузках одного участка оно позволит перенаправить часть трафика на другие участки, но в тоже время снизить нагрузку перегруженного участка до уровня его максимальной пропускной способности.

Сеть превратиться в сложный многосвязный объект со сложными динамическими характеристиками. Управление таким объектом будет многоконтурным: первый контур – управление потоком дейтаграмм в канале связи между двумя узлами (маршрутизатор ‹-› маршрутизатор, маршрутизатор ‹-› коммутатор, коммутатор ‹-› рабочая станция), второй контур охватывает несколько первых и т.д.

Анализом таких систем и синтезом законов управления для них занимается теория автоматического управления (ТАУ). Представив сеть в виде комбинации звеньев, станет доступным огромный по своим возможностям аппарат ТАУ.

Несмотря на то, что большинство процессов в сети носит случайный характер, ТАУ позволит моделировать поведение сети при различных вариациях нагрузок и конфигурациях сети. В ТАУ разработаны механизмы обеспечения устойчивости систем, возможна разработка закона управления для систем с изменяющимися параметрами, можно построить регулятор, обеспечивающий оптимальное управление по заданным критериям. Поэтому использование ТАУ весьма привлекательно для анализа сетей. Основная проблема будет заключаться в построении адекватной модели и разработке "исполнительных механизмов". Методики синтеза закона управления, моделирования процессов в сети при использовании этого закона уже разработаны в ТАУ – необходимо лишь правильно интерпретировать полученные результаты.

В первом приближении система передачи данных будет представлена так:

1. компьютер – источник сигнала с возможностью управления;

2. коммутатор – звено задержки, с возможностью управления потоком данных;

3. маршрутизатор – исполнительный механизм, позволяющий управлять потоком данных.