Traffic in telephone network (MẠNG VIỄN THÔNG SLIDE)

Bài giảng Mạng Viễn thông (33BB) Bài Circuit-Switching Networks Traffic and Overload Control in Telephone Networks Traffic Management & Overload Control   Các cuộc gọi điện thoại đến và Hoạt động của người tuân theo các mẫu nhất định:     Các ngày lê    Văn phòng: Giữa buổi sáng & giữa buổi chiều Ở nhà: buổi tối Kỳ nghỉ he Quốc tế Phụ nữ, Giao thừa, Tết … Thiên tai & các sự kiện khác gây biến động đột ngột về traffic Cần có traffic management & overload control 3/18 Biến động lưu lượng  Lưu lượng biến động theo hoạt động của xã hội  Lưu lượng được tạo bởi các nguồn đơn, các thuê bao, độc lập lẫn  Nghiên cứu chỉ rằng biến động lưu lượng mang tính chất nửa ngẫu nhiên, nửa xác định 4/34 Biến động lưu lượng: Buổi sáng Number of calls per minute to a switching center in a Monday morning[Iversen, 1973] 5/34 Biến động lưu lượng: 24h Business calls Lunch Private calls Mean number of calls per minute to a switching center taken as an average for periods of 15 minutes during 10 working days (Monday - Friday) The actual peacks depend on the switch locations: redidential or business area 6/34 Biến động thời gian chiếm kênh in the evening On average below per trunk during business hour Less than at night Mean holding time for trunk lines as a function of time of day.[Iversen,1973]) The measurements exclude local calls 7/34 Biến động lưu lượng: Buổi sáng Number of calls per minute to a switching center in a Monday morning[Iversen, 1973] 8/34 Busy Hour      Trong biến động về lưu lượng, có một đỉnh xảy gần cùng lúc các ngày BH được định nghĩa là chu kỳ 60 phút liên tục đó cường độ lưu lượng trung bình lớn nhất Xác định BH này quan trọng cho việc thiết kế các thiết bị liên quan đến lưu lượng tổng đài, số trung kế… BH có thể xảy bất kỳ thời gian nào ngày tùy thuộc vào vùng (business, residential, industrial) đặt tổng đài Trong phần lớn các vùng lưu lượng đỉnh xảy khoảng 9h00~12h00 buổi sáng 9/34 Chu kỳ BH và lưu lượng BH  Cường độ lưu lượng và lưu lượng BH biến đổi hàng ngày  BH của lưu lượng có thể ước lượng sử dụng các kỹ thuật khác nhau:   Time Consistent Busy Hour (TCBH) (Giờ Bận Theo Thời gian) Average Daily Peak Hour (ADPH) (Giờ Cao điểm Trung bình Theo ngày) 10/34 Mô hình hóa Traffic Processes  Thời gian chiếm kênh (Holding time): Thời gian một user giữ kết nối X   Tải sử dụng (Offered load): nhu cầu thuê bao tạo bao gồm cả các cuộc gọi qua hệ thống và cuộc gọi không qua hệ thống:     X là một biến ngẫu nhiên với trung bình E(X) a = λ calls/sec * E(X) seconds/call (Erlangs) Tải vận chuyển (Carried load): lượng traffic mạng phục vụ (tức là số cuộc gọi qua mạng) Tải thất thoát (Lost load)=Offered load – Carried load Một Erlang tương ứng với offered load chiếm trung kế 100% thời gian  Ví dụ: tốc độ tới calls/sec và thời gian chiếm kênh trung bình E[X]=1 chiểm trung kế liên tục 20/18 Grade of Service    GoS đại lượng đánh giá mức độ hài lòng của thuê bao GoS tỉ lệ với tổng số lần muốn nối tới đối tác không thành công thiếu tài nguyên (mạch, trung kế, thiết bị), chính là xác suất nghẽn c = số Trunks, Blocking xảy nếu tất cả các trunks đều bận, tức là, N(t)=c Calls lost Pb = GoS = T otal calls offered 21/18 Xác suất Blocking & Utilization  Nếu các call requests là Poisson, thì xác suất nghẽn Pb được tính bởi công thức Erlang B (cleared condition) Pb = ac c ! c å ak k ! k=0  Phương pháp tính hồi quy Pb(c,a) = aPb(c - 1,a) c + aPb(c - 1,a) ; Pb(0,a) = 22 Hiệu suất sử dụng  Hiệu suất (Utilization) là số trung bình trunk sử dụng Utilization = λ(1 – Pb) E[X]/c = (1 – Pb) a/c 23/18 Blocking Performance a To achieve 1% blocking probability: a = Erlangs requires 11 trunks a = 10 Erlangs requires 18 trunks 24 Multiplexing Gain Load Trunks@1% Utilization 0.20 0.29 0.38 10 0.40 11 0.45 13 0.46 14 0.50 15 0.53 17 0.53 10 18 0.56 30 42 0.71 50 64 0.78 60 75 0.80 90 106 0.85 100 117 0.85   Tại một xác suất Pb, hệ thống trở nên hiệu quả nhờ tận dụng trunk Các dòng traffic tổng cộng cần chia sẻ nguồn tài nguyên chung hiệu quả Hiệu quả này gọi là Multiplexing Gain 25 Ví dụ GoS  Nhóm trung kế: GoS=0.01  Đường dây nối giữa văn phòng: GoS=0.02  Đường quốc tế: GoS=0.01  Các tầng chuyển mạch thuê bao: 0.005  Người gửi code: 0.005 26/18 Một số đại lượng khác  Một số đại lượng sử dụng thay GoS  Với tổng đài số có thêm các tham số sau: T ime all circuits busy T ime Congestion= T otal time CallCongestion=Blocking probability T raffic overflowing T raffic Congestion= T raffic offered   Loss GoS Delay GoS 27/34 Loss GoS & Delay GoS   Loss GoS  Internal loss probability: xác suất không thiết lập được kết nối giữa một mạch đầu vào đến một mạch đầu bất kỳ mạng chuyển mạch Delay GoS  Incoming response delay: khoảng thời gian từ tín hiệu chiếm kênh tới đầu vào chuyển mạch cho tới tín hiệu mời gửi (mời gọi) được trả lại tới chuyển mạch đầu vào từ chuyển mạch thu  Exchange call set-up delay: khoảng thời gian từ thông tin địa chỉ được nhận ở đầu vào tổng đài tới có tín hiệu chiếm kênh hoặc thông tin địa chỉ được đưa tới tổng đài tiếp theo  Through-connection delay: khoảng thời gian từ thông tin yêu cầu thiết lập kết nối có ở tổng đài để xử lý đến kết nối thông qua mạng chuyển mạch được thiết lập giữa các mạch 28/34 đầu vào và đầu Chỉ tiêu Loss GoS & Delay GoS Measurements Normal load High load Incoming response delay P(>0.5sec) 5% P(>1sec) 5% Exchange call setup delay P(>0.5sec) 5% P(>1sec) 5% Through-connection delay P(>0.5sec) 5% P(>1sec) 5% 0.002 0.01 Internal loss probability 29 Routing Control    Routing: thủ tục gán đường cho các kết nối Các đường có lưu lượng lớn cần qua các đường thẳng để sử dụng hiệu quả resources Tại cùng GoS, các dòng tải lớn sử dụng hiệu quả nên có thể nối trực tiếp với nhau; các dòng tải ít nối qua tandem switchs (a) (b) A D B E C F 10 Erlangs between each pair 17 trunks for 10 Erlangs 9x17=153 trunks Efficiency = 90/153=53% Trunk group Tandem switch A B C Tandem switch D E F 90 Erlangs when combined 106 trunks for 90 Erlangs Efficiency = 85% 30/18 Alternative Routing Tandem switch Alternative route Switch High-usage route     Switch Triển khai các trunks giữa các switch với lượng traffic lớn Phân bố trunks với nghẽn lớn, 10%, để hiệu suất sử dụng cao Đáp ứng 1% yêu cầu bị nghẽn từ end-to-end bằng cách chuyển qua đường dài qua tandem switch Tandem switch xử lý overflow traffic từ các switches khác nên hoạt động hiệu quả 31/18 Typical Routing Scenario Tandem switch Tandem switch Alternative routes for B-E, C-F Switch A Switch D Switch B Switch E High-usage route B-E Switch C Switch F High-usage route C-F 32/18 Dynamic Routing Tandem switch Tandem switch Tandem switch Alternative routes Switch B Switch A High-usage route    Traffic biến động theo ngày, giờ  East coast of North America busy while West coast idle Mạng có thể sử dụng tài nguyên rỗi bằng cách phối hợp động việc chọn tuyến  Route some intra-East-coast calls through West-coast switches Try high-usage route and overflow to alternative routes 33/34 Overload Control Carried load Network capacity Offered load Overload Situations  Mother’s Day, Xmas  Catastrophes  Network Faults Strategies  Direct routes first  Outbound first  Code blocking  Call request pacing 34 ...Bài Circuit-Switching Networks Traffic and Overload Control in Telephone Networks Traffic Management & Overload Control   Các cuộc gọi điện... calls per minute to a switching center in a Monday morning[Iversen, 1973] 5/34 Biến động lưu lượng: 24h Business calls Lunch Private calls Mean number of calls per minute to a switching center... of 15 minutes during 10 working days (Monday - Friday) The actual peacks depend on the switch locations: redidential or business area 6/34 Biến động thời gian chiếm kênh in the evening On