Портал GPSS.RU
Владимир Маньков
преподаватель Учебного центра Alcatel

Моделирование процесса передачи данных в сервере удаленного доступа с помощью языка программирования GPSS World
 

Последние несколько лет количество пользователей Интернет постоянно растет. Для доступа в Интернет во всем мире все больше используются технологии широкополосного доступа. Однако в России, несмотря на безусловный рост числа абонентов, использующих новые технологии, в настоящее время их доля не превышает 1-2% и в ближайшей перспективе коммутируемый доступ в Интернет через телефонную сеть для России будет являться основным. 

Как показал анализ типовых схем организации коммутируемого доступа в Интернет, участок сети между сервером доступа, принадлежащим местному провайдеру, и вышестоящим опорным маршрутизатором наиболее существенно влияет на качество обслуживания. Данный участок находится на стыке сетей коммутации каналов и коммутации пакетов, поэтому необходимо установить зависимость между нагрузкой на модемном пуле и нагрузкой в сети пакетной коммутации. 

Обеспечение качества обслуживания пользователей является крайне важной задачей для провайдера услуг доступа в Интернет, особенно в характерных для России условиях ограниченного ресурса транспортных сетей и высокой стоимости аренды междугородных каналов. Качество обслуживания в значительной степени определяется необходимой пропускной способностью участка сети между сервером доступа и маршрутизатором(рис.1). 

Рис. 1. Схема сети коммутируемого доступа с разделением на типовые участки

На основании полученных данных статистики была предложена гипотеза о распределениях появления событий при процессе вызова и передачи данных на рассмотренном участке. В результате была выявлена необходимость разделения модели участка сети на три логических уровня, отличающихся масштабом времени: уровень модемных сессий, уровень пакетных вызовов (серии пакетов от одного ресурса WWW), уровень пакетов. 

На основании этого был построен алгоритм обслуживания вызовов на участке между сервером доступа и опорным маршрутизатором, причем в качестве основного выбирается направление от маршрутизатора к серверу доступа, поскольку из-за асимметричности трафика на этом участке интенсивность нагрузки в данном направлении в 5–8 раз превышает интенсивность нагрузки в обратном направлении. В качестве порождающих моментов для пакетной нагрузки используются моменты возникновения пакетных вызовов, связанные с возникновением модемных сессий, что дает возможность использования реальных статистических данных.

На основании алгоритма разработана имитационная модель на языке программирования GPSS World , позволяющая получать значения основных параметров качества обслуживания на участке между сервером доступа и опорным маршрутизатором (коэффициент использования канала с пакетной коммутацией, среднее время задержки, средняя и максимальная длина очереди, коэффициент использования модемного пула).

Благодаря особенностям GPSS World был достаточно просто произведен анализ результатов имитационного моделирования который показал, что существует ряд параметров, существенно влияющих на интенсивность нагрузки в сети пакетной коммутации. К этим параметрам относятся: соотношение количества вызовов при доступе к ресурсам WWW и электронной почте (А), коэффициент заполнения модемной сессии пакетными вызовами (K), размер WWW ресурса (S). При постоянной нагрузке на модемном пуле сервера доступа, в зависимости от изменения данных параметров, интенсивность нагрузки в сети пакетной коммутации изменяется в 8–9 раз.

Было показано, что среднее время задержки, получаемое при имитационном моделировании с реальным входящим потоком данных существенно выше среднего времени, рассчитанного по моделям теории телетрафика с пуассоновским потоком. Для учета данного явления был введен коэффициент пересчета интенсивности нагрузки в эквивалентную интенсивность нагрузки – Z. Индивидуальные зависимости данного коэффициента от параметров A, K, S были получены в результате моделирования. Для определения общей аналитической функции зависимости коэффициента пересчета от данных параметров, Z (A;K;S) был использован метод совмещения функций.