CC BY
57
Гистерезисное управление нагрузками в сетях 1МБ при передаче мультимедийного трафика в случае чрезвычайных ситуаций
Ключевые слова: IMS, гистерезисное управление нагрузками, мультимедийный трафик.
При переходе сетей связи на технологию 1МБ (1Р Ми№те^а БиЬзузИет), вместе с получением новых возможностей, операторы должны брать на себя обязательства по обеспечению достойного уровня качества и надежности связи, а также качества передачи речи и мультимедиаконтента. Особенно важно соответствие высокому уровню качества в случаях чрезвычайных ситуаций, когда большое количество людей, оказавшись в сложном положении, пытаются связаться с родными или сообщить о происшествии в службу спасения. Гистерезисное управление — механизм управления нагрузкой, кода для предотвращения перегрузки вводится порог перегрузки, при достижении которого изменяется режим обслуживания поступающей нагрузки, и для устранения колебаний в режиме управления при снижении поступающей нагрузки ниже значения порога перегрузки, возврат к нормальному режиму обслуживания происходит при достижении порога снижения перегрузки.
Смелов М.Н.,
аспирант кафедры АЭС МТУСИ
В работах Шерера Р.Г. рассматривалась комбинированная система обслуживания (КСО), которая обслуживала два входящих разноприоритетных потока вызовов, причем оба потока могли находиться в условиях перегрузки. Стоит учесть, что вероятность потерь приоритетного потока мало зависит от изменения числа мест ожидания и сильно зависит от величины порога. В работах Лазарева В.Г. рассмотрена модель узла коммутации каналов, на который поступали вызовы двух потоков, первый из которых был приоритетным. При этом задавалось минимальное значение порога ш,„,„ из расчета минимального качества обслуживания вызовов неприоритетного потока. И соответственно, вводилось максимальное значение порога nimax, при котором вызовы неприоритетного потока не могли занимать больше /ит<„ каналов. Данный метод адаптивного управления порогом был обобщен для к потоков различных категорий.
С начала 90-х годов гистерезисное управление получило широкое распространение в сетях коммутации каналов, с общеканальной системой сигнализации №7 (рис. 1). В дальнейшем также стало применяться и в IP-сетях, где основой сигнализации является протокол инициации сеансов связи. (SIP - Session Initiation Protocol). [1]
Порог снижения перегрузки
І Іорог обнаружения иерарузки
Рост перегрузки
-----\
\ —
/HV4>
\ V
Снижение перегрузки
III
//,41
Представим модель дифференцированного обслуживания различных сервисных классов сегмента сети 1М8, которая является совокупностью абонентских станций (АС), взаимодействие которых осуществляется через базовую станцию (БС), которая взаимодействует с другими сетями. У БС есть определенный объем частотного ресурса, который используется при предоставлении услуг пользователям, подразделяемый на ресурсные блоки.
В соответствии с проведенной формализацией введем понятие основной передаточной единицы (ОПЕ), которое в данной модели соответствует одному ресурсному блоку. Между каждой АС и БС возникает поток запросов на выделение ресурсов для предоставления услуг различных сервисных классов.
Изменение ситуации в зоне обслуживания данной станции, в частности возникновение перегрузок из-за резкого увеличения запросов, или перекосов нагрузки, ведёт к изменению вероятности предоставления ресурса, вероятности отсутствия ресурсов, вероятности ошибок, и может привести к перегрузке БС.
Проведем разбиение пользователей на сервисные классы в зависимости от приоритетов. Число сервисных классов пользователей ш; /-ый сервисный класс (|'=1,/и) обладает своим собственным набором параметров качества обслуживания (рис. 2).
Рис. 1. Гистерезисное управление нагрузкой
Рис. 2. Схема функционирования модели дифференцированного обслуживания вызовов различных категорий на сегменте сети 1М$
12S
T-Comm, #8-2013
Математическая модель может быть описана следующим образом: имеется доступный ресурс объемом V, на который поступает П1 потоков заявок, каждый из них соответствует различным сервисным классам пользователей. Все потоки — стационарные пуассоновские процессы С интенсивностями А/. А 2, Ат. Время обслуживания вызовов — экспоненциальное, соответственно с параметрами Ць Первому потоку доступны все К ресурсов, для обслуживания вызовов второго потока доступны только кг из них, и т.д.; для всех П) потоков к,„< V. Величина к,„ отображает степень загрузки (т.е. количество ресурсов, выделяемых для каждого сервисного класса). При этом, если в момент поступления запроса Лого сервисного класса все к, ресурсов заняты - запрос получает отказ. Наряду с к, для каждого сервисного класса вводится объем занятых в данный момент ресурсов //.</:* при достижении которого снимается запрет на доступ запросов /го потока к ресурсам сети. В результате задается функционал качества работы сегмента сети 1М5 и определяется каждое оптимальное значение к, и //.. В случае отказа в обслуживании запросы могут вернуться в систему с настойчивостью Н/ и интенсивностью повторения 7г- [2]
Дни серьезных чрезвычайных происшествий нагружают телекоммуникационные структуры больше, чем новогодние праздники. Помимо общего взрывного роста трафика сети мобильной связи перегружены локальными нагрузками в сегментах, обслуживающих места трагедий. Причем, в отличие от праздничных дней, заранее предугадать время и место пика активности практически невозможно. Так было и 29 марта 2010 г., в день, когда произошли взрывы в московском метро.
По данным оперативного дежурного Столичного филиала ОАО «МегаФон», в связи с чрезвычайным происшествием в Москве в районах, прилегающих к станциям метро «Лубянка» и «Парк Культуры», в утренние часы зафиксировано увеличение объема звонков и 8МБ-сообщений. Более часа мобильная сеть в этой части Москвы работала в режиме повышенной нагрузки, в результате чего абоненты испытывали сложности при совершении звонков. [3]
Для снижения нагрузки на сеть в день взрывов в метро компания «Вымпелком» («Билайн») на период с 10.45 до 16.00 была вынуждена отключить сеть ЗСЗ, что способствовало снижению сигнальной нагрузки на сеть. [4] Проведя анализ ситуации, разделим всех абонентов на
гри основных сервисных класса, из которых первый является самым приоритетным. Стоит учесть, что при неправильном выборе гистерезисов запросы третьего сервисного класса могут оказывать влияние на качество обслуживания запросов более приоритетных классов даже в тех случаях, когда запросы третьего сервисного класса с большой вероятностью блокируются. Поскольку общая нагрузка, создаваемая запросами всех потоков, существенно превосходит пропускную способность узла, то в этих случаях приоритет должен отдаваться более приоритетным запросам для того, чтобы обеспечить для них приемлемое качество обслуживания. При правильном выборе границ гистерезисов можно обеспечить заданные границы вероятностей отказа в обслуживании для запросов первого и второго сервисных классов, т.е. сделать для них незаметным наличие запросов третьего сервисного класса в тех случаях, когда для обслуживания запросов приоритетных классов имеется достаточное количество ОПЕ.
Наличие запросов третьего сервисного класса повышает среднюю обслуженную нагрузку в сети за счет более полного использования ресурсов. При большой перегрузке границы гистерезиса для запросов третьего сервисного класса не оказывают существенного влияния на эффективность использования ресурсов узла сети, однако, существенно влияют на вероятности потерь запросов более приоритетных сервисных классов. Проведенный численный анализ позволяет сделать вывод, что в тех ситуациях, когда общая нагрузка всех потоков оказывается близкой к пропускной способности узла или ее превосходит, то гистерезис запросов третьего сервисного класса должен быть достаточно удален от гистерезиса запросов второго сервисного класса.
Литература
1. Цитович И.И., Наумова Е.О., Чернушевич А.В. Влияние гистерезиса при управлении трафиком на характеристики узла мобильной сети // РНТОРЭС им. А.С.Попова. Научная сессия, посвященная Дню радио. ВТХІУ. - М.: Инсвязьиздат, 2009. -С. 343-345.
2. Чернушевич А.В. Управление распределением ресурсов сегмента беспроводной широкополосной сети II Т-Сотт -Телекоммуникации и транспорт, 2011. №7. - С. 156-159.
3. Об оперативной ситуации с мобильной связью в Москве, Москва, 2010. http://msk.corp.megafon.ru/press/infbrmation/ ге^оп/20100329-1039.Ыт1.
4. Потресов С. Трагедия 29 марта: телеком-аспект, Москва, 2010. 1іпр://\у\у\у.тоьі1е-геуіе\у.сот/агііс1е5/2010/ореге-теЦо-ОЗ-2010.5ІИтІ.
Т-Сотт, #8-2013
129
