Регулирование трафика
Регулирование трафика
Для систем FDMA пропускная способность ячейки равна количеству выделенных ей частотных каналов. В идеальной ситуации количество доступных каналов в ячейке должно равняться общему числу абонентов, которые могут быть активны в любой момент. На практике же невозможно достичь такой пропускной способности, которая позволяла бы выдержать любую возможную нагрузку в любой момент времени. К счастью, не все абоненты заказывают разговоры одновременно, поэтому разумно иметь сеть такого размера, чтобы она могла выдерживать некоторый ожидаемый уровень трафика. Во многом производительность системы зависит от схемы регулирования трафика.
Концепция регулирования трафика была разработана при проектировании телефонных коммутаторов и телефонных сетей с коммутацией каналов, однако эта концепция в равной степени применима и к сотовым сетям. Рассмотрим ячейку, способную обслуживать N пользователей одновременно (т.е. пропускная способность которой равна N каналов), у которой есть L потенциальных абонентов (L мобильных устройств). Если L < N, систему называют неблокируемой; одновременно могут быть обработаны все звонки. Если L>N, систему называют блокируемой; абонент, пытающийся заказать разговор, может обнаружить, что пропускная способность использована полностью, т.е. заблокирована для него. Для блокируемых систем основными интересующими нас вопросами производительности являются следующие.
1. Какова степень блокирования, т.е. какова вероятность того, что запрос соединения будет блокирован? Или какая пропускная способность (N) необходима для того, чтобы достигнуть определенной верхней границы вероятности блокирования?
2. Если заблокированные соединения ожидают предоставления услуги, то каково среднее время задержки? Или какая пропускная способность нужна для достижения определенного значения средней задержки?
В этом разделе мы кратко изложим соответствующие концепции регулирования трафика и приведем примеры их применения. В приложении Б этот вопрос рассмотрен более подробно.
Величину загрузки системы определяют два параметра:
? — средняя частота звонков (запросов соединения), поступающих в единицу времени;
h — среднее время разговора.
Основной мерой нагрузки является интенсивность трафика, которая выра-ясается в безразмерных единицах, эрлангах.
А = ? h.
Величину А можно интерпретировать несколькими способами. Это нормированная версия ?: А равно среднему числу звонков, поступающих в течение среднего времени разговора. Можно также рассматривать ячейку как систему обслуживания с несколькими серверами, в которой количество серверов равно пропускной способности N. Среднее время предоставления услуги на сервере равно h. Основным соотношением в системе обслуживания с несколькими серверами является ? h = ? N, где ? — использование сервера, или часть времени, в течение которого сервер занят. Отсюда А = ? N, и параметр А является мерой среднего числа требуемых каналов.
Пример. Если частота вызовов в среднем составляет 20 вызовов в минуту, а среднее время разговора — 3 минуты, тогда А - 60. Можно ожидать, что ячейка с пропускной способностью 120 каналов будет использоваться наполовину в любой момент времени. В то же время коммутатора с пропускной способностью 50 будет явно недостаточно. Пропускная способность в 60 каналов будет удовлетворять средний спрос, однако из-за флуктуации около среднего значения А временами ее будет не хватать.
Пример. Чтобы прояснить эти концепции, рассмотрим Рисунок 2.9, на котором показана модель функционирования ячейки с пропускной способностью 10 каналов в течение одного часа. Частота вызовов в минуту составляет 97/60. Среднее время разговора на один вызов в минутах составляет 294/97. Таким образом, А = (97/60) х (294/97) = 4,9 эрлангов. Другой способ трактовки параметра А — рассматривать его как среднее число обрабатываемых вызовов. Т.е. в среднем задействовано 4,9 канала. В то же время последняя интерпретация соответствует действительности только для неблокируемых систем. Параметр А был определен как частота попыток соединения, а не обслуживаемого трафика.
Обычная блокируемая система ограничивается некоторым верхним пределом интенсивности трафика. Считается неразумным проектировать систему с Учетом трафика, ожидаемого в пиковое время. Чаще всего системы проектируются в расчете на среднюю частоту попыток соединения, имеющую место в час наибольшей нагрузки. Час наибольшей нагрузки определяется как 60-минутный период в течение дня, когда трафик наибольший. Союз ITU-T рекомендует усреднять трафик в часы пик по 30 самым загруженным дням года; данный пара-Метр называется "средним трафиком в часы пик". В Северной Америке практикуют усреднение по 10 наиболее загруженным дням. Отметим, что это типичные Измерения обработанного, а не запрашиваемого трафика, и они являются лишь оценкой истинной нагрузки.
