• Навесы
  • Huawei e3372
  • Знакомства на Tindar.ru

  • Потоки на телефонной сети

    Мы уже указывали, что самая большая информационная сеть, доступная десяткам и даже сотням миллионов потребителей, это телефонная сеть связи. Поэтому исторически изучение информационных потоков началось с изучения закономерностей прохождения телефонных сообщений. Появилась теория телефонных сообщений, которая впоследствии развилась в общую теорию телетрафика, изучающую вопросы прохождения сообщений различного вида (телеграфных, данных для ЭВМ и др.) через сети связи. На основе этой теории, которая является одной из ветвей теории массового обслуживания, рассчитываются такие параметры сети связи, как количество каналов, необходимых для организации связи при коллективном их использовании, количество необходимых приборов на автоматических станциях, процент абонентов, которые из-за занятости каналов или приборов не смогут соединиться друг с другом, допустимая задержка при соединениях и т. п. Изучение характера поступления вызовов, статистики количества и длительности разговоров дает возможность устанавливать зависимости, позволяющие рассчитывать количество каналов или приборов АТС для коллективного обслуживания группы абонентов при допустимом проценте отказов или допустимом времени задержки при осуществлении соединений.

    Следует отметить, что выбор необходимого количества устройств (каналов, приборов АТС, управляющих устройств) в системах с допустимым, заранее заданным количеством отказов, называемых потерями, — это одна из особенностей телефонной связи. При организации телеграфной связи или передачи данных, где отказов не должно быть, т. е. в сетях, где допускается и технически возможна задержка в передаче сообщений, задается допустимая величина задержки в соединении или при передаче сообщения. Таким образом, принципиально существуют два метода расчета телетрафика в системах с потерями и в системах с ожиданием.

    В сети телефонной связи статистика количества и времени разговоров используется для расчета необходимого оборудования, задействованного на АТС, и необходимого количества каналов и соединяющихся между собой АТС внутри города или автоматических междугородных телефонных станций разных городов. Изучение телефонного трафика позволяет правильно выбрать эти показатели, чтобы обеспечить нормальную работу АТС или АМТС в часы наибольшей нагрузки. В городах пиковая нагрузка бывает дневная (служебная) и вечерняя (домашняя). Нормальной работой, оцениваемой понятием «качество обслуживания», принято считать такую, когда в часы наибольшей нагрузки отказов в соединении из-за занятости каналов или приборов АТС будет не более трех на тысячу вызовов (т. е. 3°/оо)- Эта величина не относится к отказам из-за занятости вызываемого аппарата или отсутствия вызываемого абонента: статистика показывает, что по этим причинам количество отказов достигает 30—40

    Отметим, что пиковая ^нагрузка может длиться несколько часов в сутки*

    Внутри города расчет количества и продолжительности телефонных разговоров ведется для группы абонентов, объединенных ближайшей АТС. Для городов с развитой телефонной сетью среднее количество исходящих (т. е. когда с аппарата осуществляется вызов) внутригородских — местных — разговоров в час наибольшей

    нагрузки составляет примерно 1 для квартирных и 4 для служебных телефонов. При этом средняя продолжительность разговора равна соответственно 2,0 и 1,5 мин. Е^ли рассчитывать телефонную сеть на служебный пик, то оказывается, что в эти часы каждый аппарат в среднем занят 3,0—3,5 мин. т. е. 0,05—0,06 ч.

    Время занятия линии в часы пик называется нагрузкой и измеряется в эрлангах (по имени датского инженера А. К. Эрланга, заложившего основы теории телефонных сообщений). Величина нагрузки в эрлангах позволяет рассчитать количество коллективно используемых каналов, необходимое для ее пропуска при заданных потерях. Важно отметить, что чем больше нагрузка и чем больше допустимое количество отказов, тем лучше будет использоваться пучок каналов, обслуживающих эту нагрузку.

    На рис. 7 представлено семейство характеристик, показывающих зависимость количества каналов, необходимых для обеспечения связи при заданном качестве обслуживания (% отказов), от нагрузки. Как видно, при нагрузке в 10 эрланг и 0,2% отказов надо иметь 20 каналов, т. е. каналы будут использованы только на 50% (ведь 20 каналов в течение часа могли бы в принципе обслужить 20 часо-занятий). Те же 20 каналов при 5% отказов могут пропустить нагрузку в 15,3 эрланга, т. е. быть использованы на 76%.

    Для мощных пучков каналов разница в коэффициентах использования при разных величинах отказов уменьшается. Например, 300 каналов пропускают нагрузку 263 эрланга при 2% отказов (использование 87%). Обычно каналы, идущие к другим АТС, разделяются на несколько пучков (по числу АТС), и поэтому коэффициент их использования понижается. Создание узлов позволяет увеличить этот коэффициент. При принятых значениях отказов для типовой АТС емкостью 10 тыс. номеров (нагрузка 500—600 эрланг) количество исходящих каналов (линии, по которым идут вызовы к другим АТС) лежит в пределах 800—1200. Это, между прочим, значит, что не больше 10% «вызывающих» абонентов станции могут одновременно разговаривать с абонентами других АТС. Предполагается, что сколько раз мы вызываем, столько же раз вызывают нас. Поэтому на АТС количество входящих линий обычно равно числу исходящих.

    Для междугородных переговоров количество отказов по причинам занятости междугородных линий не должно превышать двух на 100 вызовов (2 %). Для этих разговоров действительны аналогичные законы распределения во времени. Здесь также существуют часы пик, однако нагрузка при этом примерно в 20 раз меньше. Чтобы пропустить такую нагрузку, необходимо иметь 45 междугородных каналов в расчете на каждую АТС. Чтобы оценить, что кроется за этими цифрами, сделаем небольшой подсчет. Например, когда Москва будет иметь 4 млн. телефонов, что соответствует 400 десятитысячных АТС, для их нормальной работы потребуется: 400x1000=400 000 городских каналов, соединяющих АТС друг с другом, и 400x45x2=36 000 исходящих и входящих междугородных каналов (коэффициент 2 учитывает входящие каналы)*. Кроме того, необходимы еще каналы, идущие к другим странам,—международные.

    Приведем еще несколько важных закономерностей, выявленных при изучении телефонного трафика.

    Внутри городов расстояния, как правило, не имеют значения при распределении разговоров между абонентами. Зато при междугородной и международной телефонной связи чем больше расстояние, тем относительно меньше разговоров: сказываются тарифы, при которых стоимость минуты разговора зависит от расстояния между городами. Однако могут быть и исключения. Например, освоение новых районов Сибири, строительство БАМа способствовало увеличению междугородных телефонных разговоров между районами Дальнего Востока и весьма удаленными от них пунктами нашей страны.

    Еще одна важнейшая деталь, характерная для нашей страны. Советский Союз, простираясь с востока на запад более чем на 12 тыс. км, охватывает 11 поясов времени. Когда на Сахалине поздний вечер, в Риге — раннее утро. Поэтому час наибольшей нагрузки для междугородных разговоров (обычно это отрезок времени между 10—16 ч для служебных разговоров и 19—22 для домашних) между городами, лежащими в пределах нескольких соседних часовых поясов, передвигается по стране с востока на запад вместе с солнцем. Для городов, расположенных в удаленных друг от друга часовых поясах, следует учитывать сокращение количества часов совпадающего рабочего времени. Но поскольку объем информации, который надо передать за это время, не уменьшается, нагрузка в течение каждого часа пик при связи между этими городами может увеличиваться.

    До сих пор мы говорили о телефонной связи, осуществляемой со стационарных аппаратов. Но есть также телефонная связь с подвижных объектов (автомобилей, судов, самолетов). Использование для этой цели «прямой» радиосвязи невозможно — для ее осуществления не хватило бы радиоволн. Поэтому связь с подвижными объектами осуществляется через общую телефонную сеть. На АТС устанавливают приемо-передающие станции в УКВ-диапазоне, обслуживающие определенную ограниченную территорию. Через эти радиостанции и АТС абоненты соединяются с любым другим абонентом сети. Для этих же целей можно использовать искусственные спутники Земли. Однако и в этом случае для организации связи нельзя обойти общую телефонную сеть.

    Здесь уместно вернуться к одному важному тезису, который был высказан в самом начале книги: средства и сети связи должны строиться таким образом, чтобы за счет коллективного использования была максимально повышена их эффективность.

    Принцип коллективного использования группы (пучка) каналов, применяемый в телефонной сети и сети абонентского телеграфа, повышает коэффициент использования отдельных каналов за счет их объединения в пучки, идущие в одном направлении. Пучок из 10 каналов при 2 % отказов может пропустить нагрузку в 5 эр ланг. При тех же отказах 20 каналов пропустят 13 эрланг, 40 каналов — 31 эрланг, а 80 каналов — 69 эрланг. Увеличение числа каналов в 8 раз повышает пропускную способность каждого канала почти в два раза, При больших пучках^ измеряемых сотнями и тысячами каналов, коэффициент использования уже достигает значений 0,8—0,9, и поэтому объединение в еще большие пучки существенного эффекта не даст. "

    Возможность объединения каналов в пучки ббльшей или меньшей величины зависит от структуры сети, от объемов информационных потоков. Потоки в телефонной сети начинаются от абонентского аппарата, от которого идет одиночная линия (канал) к ближайшей АТС. Эта линия используется индивидуально, т. е. к ней неприменимы законы коллективного использования. Коэффициент ее использования будет зависеть только от активности абонента. А эта активность создает нагрузку в среднем 0,1 эрланг, т. е. коэффициент использования абонентских линий весьма невелик. Но абонентских линий очень много (столько же, сколько и абонентов), и на их создание приходится тратить много дефицитного металла, используемого неэффективно. Для уменьшения этих потерь стремятся сократить протяженность абонентских линий путем установки вблизи от абонентов небольших выносных АТС. В учреждениях такая АТС обеспечит внутренние разговоры, т. е. уменьшит нагрузку на районную АТС.

    Учрежденческие АТС соединяются с районной группой каналов коллективного пользования, которые организуются с помощью системы передачи необходимой емкости. Таким образом, осуществляется тройная экономия за счет уменьшения нагрузки на АТС, повышения"коэффициента использования каналов путем образования пучка и, наконец, многократного использования линии за счет применения многоканальной системы передачи.

    Выносную АТС небольшой емкости можно поставить и для обслуживания группы квартирных абонентов. В этом случае следует иметь в виду, что потребность в связи абонентов этой АТС друг с другом весьма мала. Много ли разговаривают по телефону жильцы большого дома между собой? Поэтому такие выносные АТС делают более простыми, не обеспечивающими непосредственного (т. е. помимо основной АТС) соединения абонентов друг с другом. Их задача — осуществить объединение нагрузки от группы абонентов, чтобы коллективно использовать пучок каналов от группы абонентов до станции. Другими словами, они концентрируют нагрузку и поэтому называются концентраторами. Такой концентратор, обслуживая, например, 300 абонентов', пропускает нагрузку 300-0,06=18 эрланг, что при 2°/отказов потребует30исходящих каналов с коэффициентом использования порядка 0,7. Организовать эти каналы можно, например, с помощью системы передачи ИКМ-30.

    Очевидно, что концентратор должен иметь пучок в несколько десятков каналов, иначе принцип коллективного использования будет деформирован. Как крайний и довольно неблагоприятный случай — два абонента и одна линия («спаренные» телефоны). Если оба абонента пользуются телефоном случайным образом, связь может оказаться плохой — может быть много отказов из-за занятости линий.


    ::Следующая страница::