Исследование влияния самоподобия on-off источников на скорость интернет-трафика Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Фрактальные процессы

УДК 693.548

Исследование влияния самоподобия ON-OFF источников на скорость интернет-трафика

О.И. Шелухин, Ю.А. Иванов, A.C. Пастухов

Рассмотрены модели различных вариантов узлов клиентов, на которые приходят данные Pareto-источников от локальных сетевых узлов сервера; установлено влияние коэффициента самоподобия отдельных источников на общую скорость интернет-трафика

On the model data of some scenarios of client node, to which comes the joint traffic of the On/Off Pareto sources from the local network server nodes, the influence of the self-similarity coefficient of separate sources on the total rate of digital flow is established.

Эффективная работа систем связи напрямую связана со скоростью передачи. Немаловажной задачей является исследование влияния скорости передачи отдельных источников на работу сети. Это необходимо для экономии ресурсов систем связи при повышении пропускной способности уже существующих систем.

Влияние скорости источников на общую скорость также обусловлено влиянием показателя самоподобия (показателя Херста) каждого такого источника.

Цель данной работы - установление влияния скорости источников Парето на скорость объединенного трафика. Исследуется также влияние показателя самоподобия отдельных источников на общую скорость.

Построение и описание модели сети. Модельный эксперимент проводился в нескольких сценариях на модели сети, имитирующей клиентский узел, к которому поступает объединенный трафик с узлов сервера локальной вычислительной сети через маршрутизатор. Для получения устойчивых и повторяемых результатов моделирования, в силу стационарности объединенных потоков, тестирование на стационарность с привлечением методов оценки Херста методом имитационного моделирования следует проводить при числе источников более 10. Данные объединенного трафика снимались с выхода маршрутизатора.

Для моделирования работы использовался программный комплекс NS (Network Simulator). Установка имитации. Конфигурация сети, состоящая из 41-го канала связи, изображена на рис. 1. Каналы характеризуются пропускной способностью (r) и временем задержки (т). Узлы сервера Si - S40 объединены в локальную вычислительную сеть, которая подключена к конечному

пользователю (клиентскому узлу) R1 через маршрутизатор G1.

Каналы связи характеризуются параметрами: пропускной способностью каналов между серверами и спутниковым шлюзом - rp=1 Мбит/с (дуплекс); временем задержки каждого канала -тр=10 мс, которое получается суммированием задержек на передачу, распространение и постановку в очередь; пропускной способностью канала связи между маршрутизатором и клиентом -r=512 кбит/с, временем задержки распространения - т,=200 мс.

Internet трафик. Для имитации узлов Internet серверов использовались источники с распределением Парето. Параметр MSS (Maximum Segment Size) - максимальный размер сегмента, равен 200 байт во всех имитациях. Интервалы времени передачи и ожидания составляют 160 и 100 мс соответственно. Скорость генерации пакетов источников Парето изменяется в пределах от 50000 кбит/с до 50150 кбит/с с шагом 50 кбит/с. Анализ результатов моделирования. На рис. 2 представлены зависимости общей скорости передачи от скорости передачи каждого Парето источ-

Электротехнические и информационные комплексы и системы №1,2, т.4, 2008

Рис. 2. Графики зависимости общей скорости передачи от скорости передачи каждого Парето источника при:

а - а =1,05; б - а =1,65; в - а =1,95

ПпП |—1 |—1 |—1 1— 1—1 П| II 1Г~

11111111111111111111

г-1 |—1 |—1 пг ППпп ^

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

пп^пППп |—1 1ПГ 1—1 . Пп

ника (сервера). Исследования проводились при изменениях значения коэффициента формы а = 1,05, 1,65, 1,95. Гистограммы для всех случаев полученных реализаций имеют колоколообразную форму и аппроксимируются нормальным законом.

На рис. 3-5 представлены зависимости объема передаваемого трафика от времени моделирования при разных скоростях передачи Парето источников. Исследования проводились при изменениях значения коэффициента формы а.

Графики, полученные в результате моделирования, были исследованы на самоподобность, т.е. оценены показателем Херста. Оценка данного показателя проводилась с помощью программы

8е1Й8 1.0, как среднее арифметическое значение по семи методам оценки.

Значения показателя Херста представлены в таблице. Из таблицы видно, что изменение скорости передачи для каждого Парето источника влияет на общий показатель Херста объединенного трафика. Изменение данного показателя в пределах 0,5<#<1 позволяет сделать вывод о самоподобной структуре объединенного трафика. Важно отметить, что изменение показателя Херста не соответствует часто используемой формуле #=1,5-а/2 [2], т. е. изменение параметра формы отдельного источника в объединенном потоке незначительно влияет на показатель самоподобности всего потока.

hd s

о

0

01

¡71

a¡

Я

a¡ та

a¡

to ^

я та pa

w to

Я

E

о Я

-S

о о

ä X

я

а> та го

to

S

я

IUI . I I I I I I

■■■■III

111111

Электротехнические и информационные комплексы и системы №1,2, т.4, 2008

Рис. 5. Объем передачи при различных скоростях передачи одного Парето источника (а = 1,95)

Таблица. Оценка показателя Херста при изменении параметра формы распределения и скорости передачи одного Парето источника

Параметр формы Показатель Херста rp=50000 бит/с rp=50050 бит/с rp=50100 бит/с rp=50150 бит/с

а = 1,05 H=0,975 0,894 0,905 0,941 0,891

а = 1,65 H=0,675 0,933 0,878 0,898 0,915

а = 1,95 H=0,525 0,857 0,866 0,864 0,870

ЛИТЕРАТУРА

1. Шелухин О.И., Тенякшев A.B., Осин A.B. Моделирование информационных процессов / Под ред. О.И. Шелухина. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2004.

2. Шелухин О.И., Тенякшев A.M., Осин A.B. Фрактальные процессы в телекоммуникациях/ Под ред. О.И. Шелухина - М.: Радиотехника 2003.

3. http://www.isi.edu/nsnam/ns/ns-documentation.html

Поступила 02. 03. 2008 г.