Systemy i sieci

Systemy i sieci

telekomunikacyjne

telekomunikacyjne

Wykład 2

Wykład 2

Program wykładu

Program wykładu



Wprowadzenie do telekomunikacji.

Wprowadzenie do telekomunikacji.



Systemy przesyłania informacji.

Systemy przesyłania informacji.



Ruch telekomunikacyjny.

Ruch telekomunikacyjny.



Modele warstwowe.

Modele warstwowe.



Protokoły komunikacyjne i systemy sygnalizacji.

Protokoły komunikacyjne i systemy sygnalizacji.



Techniki transmisyjne.

Techniki transmisyjne.



Techniki multipleksacji.

Techniki multipleksacji.



Przeciwdziałanie zakłóceniom transmisji.

Przeciwdziałanie zakłóceniom transmisji.



Kodowanie sygnałów.

Kodowanie sygnałów.

Ruch telekomunikacyjny

Ruch telekomunikacyjny



Wprowadzenie

Wprowadzenie



Natężenie ruchu telekomunikacyjnego

Natężenie ruchu telekomunikacyjnego



Wahania natężenia ruchu

Wahania natężenia ruchu



Strumienie zgłoszeń

Strumienie zgłoszeń



Jakość obsługi

Jakość obsługi



Model Erlanga ze stratami

Model Erlanga ze stratami



Ruch samopodobny

Ruch samopodobny

Natężenie ruchu

Natężenie ruchu

telekomunikacyjnego

telekomunikacyjnego



Ruchem telekomunikacyjnym

Ruchem telekomunikacyjnym

nazywamy przepływ zgłoszeń, połączeń i

nazywamy przepływ zgłoszeń, połączeń i

wiadomości

wiadomości



Natężenie ruchu

Natężenie ruchu

jest stosunkiem sumy

jest stosunkiem sumy

czasów zajętości urządzeń w pewnym

czasów zajętości urządzeń w pewnym

okresie

okresie

Natężenie ruchu

Natężenie ruchu

telekomunikacyjnego

telekomunikacyjnego

Wahania natężenia ruchu

Wahania natężenia ruchu

Wyróżniamy:

Wyróżniamy:



dobowe wahania natężenia ruchu

dobowe wahania natężenia ruchu



długoterminowy wzrost lub spadek

długoterminowy wzrost lub spadek

natężenia ruchu

natężenia ruchu



zmiany cykliczne zależne od dnia tygodnia

zmiany cykliczne zależne od dnia tygodnia

lub pory roku

lub pory roku



zmiany przypadkowe związane z

zmiany przypadkowe związane z

sytuacjami nadzwyczajnymi

sytuacjami nadzwyczajnymi

Średni rozkład ruchu

Średni rozkład ruchu

tygodniowy i dzienny na małej

tygodniowy i dzienny na małej

stronie www

stronie www

Roczne rozkłady ruchu dla lat

Roczne rozkłady ruchu dla lat

2002 i 2003 na małej stronie

2002 i 2003 na małej stronie

www

www

Strumienie zgłoszeń

Strumienie zgłoszeń

Prawdopodobieństwo, że w czasie t napłynie k zgłoszeń

Prawdopodobieństwo, że w czasie t napłynie k zgłoszeń

jest określone następującym wzorem:

jest określone następującym wzorem:

w którym λ oznacza intensywność zgłoszeń.

w którym λ oznacza intensywność zgłoszeń.

W przypadku strumienia zgłoszeń Poissona odstępy

W przypadku strumienia zgłoszeń Poissona odstępy

między

między

kolejnymi zgłoszeniami są zmienną losową o rozkładzie

kolejnymi zgłoszeniami są zmienną losową o rozkładzie

wykładniczym.

wykładniczym.

Oznacza to, że dystrybuanta jest określona następującym

Oznacza to, że dystrybuanta jest określona następującym

wzorem:

wzorem:

F(x)=1 - e

F(x)=1 - e

- λx

- λx

 

t

k

e

k

t

k

P









!

)

(

Jakość obsługi

Jakość obsługi

Blokada

Blokada

(zwana również

(zwana również

natłokiem

natłokiem

), jest stanem systemu,

), jest stanem systemu,

w którym zgłoszenie nie może być obsłużone z powodu

w którym zgłoszenie nie może być obsłużone z powodu

braku odpowiednich urządzeń. Prawdopodobieństwo jej

braku odpowiednich urządzeń. Prawdopodobieństwo jej

wystąpienia jest bardzo popularnym parametrem do opisu

wystąpienia jest bardzo popularnym parametrem do opisu

jakości obsługi.

jakości obsługi.

Można wyróżnić trzy rodzaje systemów pod kątem reakcji

Można wyróżnić trzy rodzaje systemów pod kątem reakcji

na blokady:

na blokady:



systemy ze stratami

systemy ze stratami

odrzucają wszystkie kolejne

odrzucają wszystkie kolejne

zgłoszenia gdy pojawi się blokada,

zgłoszenia gdy pojawi się blokada,

Jakość obsługi cd.

Jakość obsługi cd.



systemy z oczekiwaniem w razie blokady

systemy z oczekiwaniem w razie blokady

przetrzymują zgłoszenie. Po zwolnieniu

przetrzymują zgłoszenie. Po zwolnieniu

odpowiednich urządzeń (zakończeniu blokady),

odpowiednich urządzeń (zakończeniu blokady),

oczekujące zgłoszenie jest obsługiwane. Takie

oczekujące zgłoszenie jest obsługiwane. Takie

rozwiązanie może prowadzi do powstawania

rozwiązanie może prowadzi do powstawania

nieskończonej kolejki w razie nieustępowania

nieskończonej kolejki w razie nieustępowania

blokady,

blokady,



systemy mieszane odrzucają zgłoszenia jeżeli po

systemy mieszane odrzucają zgłoszenia jeżeli po

ustalonym czasie oczekiwania nadal nie można ich

ustalonym czasie oczekiwania nadal nie można ich

obsłużyć lub przyjmują do kolejki tylko ustaloną

obsłużyć lub przyjmują do kolejki tylko ustaloną

liczbę zgłoszeń do oczekiwania.

liczbę zgłoszeń do oczekiwania.

Współczynnik strat

Współczynnik strat

Do oceny systemów ze stratami stosuje się dwa

Do oceny systemów ze stratami stosuje się dwa

parametry:

parametry:

współczynnik strat i współczynnik blokady.

współczynnik strat i współczynnik blokady.

Współczynnik strat

Współczynnik strat

określa prawdopodobieństwo strat,

określa prawdopodobieństwo strat,

i wyraża się go jako:

i wyraża się go jako:



c(T)

c(T)

– liczba zgłoszeń oferowanych w okresie

– liczba zgłoszeń oferowanych w okresie

obserwacji T

obserwacji T



c

c

z

z

(T)

(T)

– liczba zgłoszeń załatwianych w okresie

– liczba zgłoszeń załatwianych w okresie

obserwacji T

obserwacji T

Współczynnik blokady

Współczynnik blokady

Współczynnik blokady

Współczynnik blokady

to prawdopodobieństwo jej

to prawdopodobieństwo jej

wystąpienia

wystąpienia



T

T

b

b

- czas trwania stanu blokady w okresie

- czas trwania stanu blokady w okresie

obserwacji T

obserwacji T

Agner Krarup Erlang

Agner Krarup Erlang

(1878 - 1929)

(1878 - 1929)



1909 - opublikował pierwszą

1909 - opublikował pierwszą

pracę, w której udowodnił że

pracę, w której udowodnił że

połączenia telefoniczne o

połączenia telefoniczne o

charakterze losowym

charakterze losowym

podlegają rozkładowi

podlegają rozkładowi

Poissona.

Poissona.



1917 - w najważniejszej swojej

1917 - w najważniejszej swojej

publikacji, przedstawił wzory

publikacji, przedstawił wzory

na prawdopodobieństwo

na prawdopodobieństwo

blokady połączenia w

blokady połączenia w

centralach telefonicznych,

centralach telefonicznych,

znane jako model Erlanga.

znane jako model Erlanga.

Model Erlanga

Model Erlanga

Założenia:

Założenia:



strumień zgłoszeń jest strumieniem Poissona,

strumień zgłoszeń jest strumieniem Poissona,



istnieje stan równowagi statystycznej,

istnieje stan równowagi statystycznej,



zgłoszenia napotykające na blokadę są

zgłoszenia napotykające na blokadę są

tracone, a czas ich połączenia jest równy zeru

tracone, a czas ich połączenia jest równy zeru

Przy wyprowadzaniu przyjmiemy założenie

Przy wyprowadzaniu przyjmiemy założenie

dodatkowe:

dodatkowe:



czasy trwania połączeń są zmiennymi

czasy trwania połączeń są zmiennymi

losowymi o rozkładzie wykładniczym

losowymi o rozkładzie wykładniczym

Model Erlanga

Model Erlanga

Diagram równowagi systemu M/M/N/0

Diagram równowagi systemu M/M/N/0





P

P

x -1

x -1

=x

=x





P

P

x

x

, 1

, 1

≤

≤

x

x

≤

≤

N

N

Model Erlanga

Model Erlanga

Interesują nas przypadki równowagi statystycznej

Interesują nas przypadki równowagi statystycznej

systemu

systemu

masowej obsługi. Zakładamy, że w danym stanie

masowej obsługi. Zakładamy, że w danym stanie

wystą–

wystą–

pienie nowego zgłoszenia jest tak samo

pienie nowego zgłoszenia jest tak samo

prawdopodobne,

prawdopodobne,

jak zakończenie obsługi już istniejącego zgłoszenia.

jak zakończenie obsługi już istniejącego zgłoszenia.

Ponieważ

Ponieważ





/

/





= A

= A

(średnie natężenie ruchu

(średnie natężenie ruchu

oferowanego

oferowanego

Przez wszystkie źródła), otrzymujemy:

Przez wszystkie źródła), otrzymujemy:

x

A

P

P

x

x

1





Model Erlanga

Model Erlanga

Ostatni wzór tworzy N równań z N+1

Ostatni wzór tworzy N równań z N+1

niewiadomymi.

niewiadomymi.

Dodając warunek sumy wszystkich

Dodając warunek sumy wszystkich

prawdopodobieństw:

prawdopodobieństw:

można obliczyć, że:

można obliczyć, że:

1

0







N

i

i

P







N

i

i

i

A

P

0

0

!

1

Model Erlanga

Model Erlanga

Stąd prawdopodobieństwo jednoczesnej zajętości x

Stąd prawdopodobieństwo jednoczesnej zajętości x

stanowisk obsługi wynosi:

stanowisk obsługi wynosi:

Wzór określający prawdopodobieństwo blokady

Wzór określający prawdopodobieństwo blokady

Otrzymujemy podstawiając x=N

Otrzymujemy podstawiając x=N







N

i

i

x

X

i

A

x

A

P

0

!

!

Wzór Erlanga

Wzór Erlanga



Wzór opisujący prawdopodobieństwo blokady

Wzór opisujący prawdopodobieństwo blokady

nazywany jest pierwszym wzorem Erlanga lub

nazywany jest pierwszym wzorem Erlanga lub

wzorem B-Erlanga

wzorem B-Erlanga



Powyższy wzór jest prawdziwy również dla innych

Powyższy wzór jest prawdziwy również dla innych

rozkładów czasów obsługi niż rozkład wykładniczy.

rozkładów czasów obsługi niż rozkład wykładniczy.







N

i

i

N

N

i

A

N

A

A

E

0

,

1

!

!

)

(

Ruch samopodobny

Ruch samopodobny

Modele systemów

Modele systemów

telekomunikacyjnych

telekomunikacyjnych



Modele warstwowe

Modele warstwowe



OSI 7-warstwowy

OSI 7-warstwowy

Celem

Celem

Open System Interconnection

Open System Interconnection

jest

jest

zdefiniowanie zestawu standardów

zdefiniowanie zestawu standardów

umożliwiających współpracę rzeczywistych

umożliwiających współpracę rzeczywistych

systemów otwartych

systemów otwartych



IETF 4-warstwowy

IETF 4-warstwowy

Uproszczona struktura dla sieci komputerowych

Uproszczona struktura dla sieci komputerowych



Modele sygnałowe

Modele sygnałowe



Modele ruchu

Modele ruchu



inne

inne

Przykładowa architektura

Przykładowa architektura

warstwowa

warstwowa

Model IETF

Model IETF

Model IETF

Model IETF

Model OSI

Model OSI

(7-warstwowy)

(7-warstwowy)

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna



Przesyłanie fizycznych bitów przez medium

Przesyłanie fizycznych bitów przez medium

fizyczne

fizyczne



Mechaniczny styk z medium transmisyjnym

Mechaniczny styk z medium transmisyjnym

(w tym również bezprzewodowym)

(w tym również bezprzewodowym)



Dobór właściwych parametrów fizycznych

Dobór właściwych parametrów fizycznych

sygnału

sygnału

•

•

napięcia, czasy, kształt sygnału

napięcia, czasy, kształt sygnału



Styk proceduralny – procesy nawiązywania i

Styk proceduralny – procesy nawiązywania i

rozłączania połączenia

rozłączania połączenia

Warstwa łącza

Warstwa łącza



Struktura ramki sygnałowej

Struktura ramki sygnałowej



Bezbłędna transmisja sygnałów między

Bezbłędna transmisja sygnałów między

dwoma węzłami

dwoma węzłami



Retransmisja uszkodzonych ramek

Retransmisja uszkodzonych ramek



Kodowanie z korekcją i detekcją błędów

Kodowanie z korekcją i detekcją błędów

Warstwa sieci

Warstwa sieci



Sterowanie przepływem danych w sieci

Sterowanie przepływem danych w sieci



Kierowanie fragmentów wiadomości

Kierowanie fragmentów wiadomości

(pakietów) do różnych węzłów w sieci

(pakietów) do różnych węzłów w sieci



Przesyłanie danych zorientowanych

Przesyłanie danych zorientowanych

połączeniowo

połączeniowo



Ustalanie właściwej adresacji oraz drogi

Ustalanie właściwej adresacji oraz drogi

przeznaczenia dla danej wiadomości

przeznaczenia dla danej wiadomości

Warstwa transportowa

Warstwa transportowa



Połączenie typu end-to-end między

Połączenie typu end-to-end między

węzłem źródłowym i docelowym

węzłem źródłowym i docelowym



Niezawodne usługi końcowe korzystające z

Niezawodne usługi końcowe korzystające z

zawodnych usług sieciowych

zawodnych usług sieciowych



Mechanizmy jakości i gwarancji usług

Mechanizmy jakości i gwarancji usług

(Quality of Service)

(Quality of Service)



Multipleksowanie i demultipleksowanie

Multipleksowanie i demultipleksowanie

kilku połączeń sieciowych jednocześnie

kilku połączeń sieciowych jednocześnie

Warstwa sesji

Warstwa sesji



Organizacja i mechanizmy wymiany

Organizacja i mechanizmy wymiany

informacji między dwoma aplikacjami

informacji między dwoma aplikacjami



Typ dialogu:

Typ dialogu:



dwukierunkowy jednoczesny,

dwukierunkowy jednoczesny,



dwukierunkowy naprzemienny,

dwukierunkowy naprzemienny,



jednokierunkowy.

jednokierunkowy.



Zarządzanie interakcjami

Zarządzanie interakcjami



Synchronizacja przepływu strumieni

Synchronizacja przepływu strumieni

Warstwa prezentacji

Warstwa prezentacji



Reprezentacja danych w danym systemie

Reprezentacja danych w danym systemie

telekomunikacyjnym (np. innym systemie

telekomunikacyjnym (np. innym systemie

operacyjnym DOS/UNIX).

operacyjnym DOS/UNIX).



Właściwe kodowanie znaków i zmiany

Właściwe kodowanie znaków i zmiany

systemów kodowania.

systemów kodowania.



Szyfrowanie i deszyfrowanie danych.

Szyfrowanie i deszyfrowanie danych.



Kompresja i dekompresja danych.

Kompresja i dekompresja danych.

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji



Dostęp użytkownika do aplikacji

Dostęp użytkownika do aplikacji

(programów) końcowych

(programów) końcowych



Właściwa wymiana informacji między

Właściwa wymiana informacji między

węzłami (maszynami)

węzłami (maszynami)



Przykłady wykonywania aplikacji:

Przykłady wykonywania aplikacji:



przesłanie plików,

przesłanie plików,



dostęp do baz danych,

dostęp do baz danych,



przeglądanie zasobów sieciowych.

przeglądanie zasobów sieciowych.

Zasięg pakietu w

urządzeniu