Távközlő Hálózatok 26. el őadás 9. Jelátviteli és forgalmi követelmények

1. Távközlő Hálózatok26. előadás9. Jelátviteli és forgalmi követelmények Németh Krisztián BME TMIT 2006. dec. 12. A. K. Erlang

2. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Jelátviteli és forgalmi követelmények • Információtípusok, jelek és hálózatok • Beszédátviteli követelmények • Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

3. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Cél: hálózat méretezése • Pl. 10 000 előfizető  10 000 ák. kapacitású központ • Cél pontosabban: legkevesebb hány ák. kell, hogy a blokkolás adott érték alatt maradjon? • Ehhez kell: forgalmi statisztikák • pl. az előfizetők mikor, milyen gyakran, milyen hosszan beszélnek • Ld. Tömegkiszolgálás c. tárgy • Itt most csak egy kis áttekintés, a paraméterek megadása, végeredmény megcsillantása

4. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ehhez két leíró: • X(t) -- [0,t] intervallumban beérkezett hívások száma • Y(t) -- hívások tartásideje • feltételek: • független az előző kimenetelektől (OK), • és a felhasználótól (!). • Az időtől függhet. • Ekkor elvileg végtelen kapacitású rendszer esetén kiszámíthatóak minden időben a forgalom (fennálló hívások száma) leírói. • (végtelen kapacitás: gyakorlatban a felhasználók száma felső korlát) • De ez túl nehéz, és nincs is rá szükség!

5. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ugyanis a tapasztalat a forgalomról: • X(t) növekménye napjában kétszer stacionárius • Bár egy „két púpú” görbe valószínű jobb modell lenne az ebédszünet figyelembe vételével • Ráadásul az egyik a max. forgalmú időszak -- amúgy is erre méretezünk • Erre az időszakra mondhatjuk, hogy a tartásidő eloszlása is független az időtől (azonos)

6. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Ekkor jelentősen egyszerűsödik a modell: • X(t) -- Poisson folyamat. Várható érték=param.= λ • λ -- hívásgyakoriság [1/óra] • Y(t) = Y -- exp. eloszlás. Várható érték=1/param.= h • h -- átlagos tartásidő [perc] (!) • A -- forgalomintenzitás • A [1], de szokás Erl -lel (Erlang) jelölni • Pl: egyéni előfizető • λ = 3 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 3 [1/óra]* 0.05 [óra] =0,15[Erl] • Pl: 10 000 vonalas központ • λ = 20 000 [1/óra] • h = 3 [perc] • A = 20 000 [1/óra]* 0.05 [óra] =1000[Erl]

7. Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Innen: „legkevesebb hány ák. kell, hogy a blokkolás adott érték alatt maradjon?” • Erlang B képlete • P(n) -- mind az n vonal foglalt lesz: • ez veszteséges rendszerre jó.Sorbanállásosra Erlang C -- bonyolultabb. Agner Krarup Erlang1878 - 1929 dán matematikus, a forgalomelmélet megalapozója(A képlet egy 1917-es publikációjában jelent meg.)

8. A válasz: λ = 3*3 [1/óra] h = 3 [perc] A = 3*3 [1/óra]* 0.05 [óra] = 0,45 [Erl] P(1)=31% P(2)=6,5% (sok!) ( P(3)=1%, ez modellezési hiba, hiszen: P(3)=0) azaz három vonal kell (!!) Pl. 1000 előfizető n vonalon: λ = 1000*3 [1/óra] h = 3 [perc] A = 1000*3 [1/óra]* 0.05 [óra] = 150 [Erl] Ekkor: Nagy előfiz. számra az elfogadható nA-hoz konvergál Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Pl.: 3 alkalmazott egy irodában, mindegyik óránként átlagosan 3-szor 3 percet beszél. Kérdés: hány vonal kell a max. 5%-os blokkoláshoz? (1? 2? 3??)

9. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Jelátviteli és forgalmi követelmények • Információtípusok, jelek és hálózatok • Beszédátviteli követelmények • Távbeszélő-hálózatok forgalmi jellemzése • Beszédkódolók • Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban

10. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Sokféle alkalmazás, sokféle követelmény • Alkalmazások, pl.: • e-mail • telefonálás • videotelefonálás • film megnézése valós időben • Minőségi paraméterek: • csomagkésleltetés • csomagkésleltetés ingadozása (angolul packet delay variation, vagy packet jitter) • csomagvesztési arány • téves csomagkézbesítési arány • (adatsebesség mennyiségi és nem minőségi paraméter)

11. Követelmények csomagkapcsolt hálózatokban • Sokféle alkalmazás, sokféle követelmény • nagyon sok kombináció • legtöbbször nincs is megadva (pl. szabványban) • Pár példa: • VoIP csomagkésleltetés: mint PSTN-nél: 250 ms, visszhangtörlés szükséges 12,5 ms felett • VoIP csomagvesztés: kodektől függ, kb. 5-30% a határ • igény szerinti videózás (Video-on-Demand, VoD): • késleltetés: akár 5-10 sec. • késleltetésingadozás legyen alacsony (puffertől függ)

12. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése (továbbiakban TCP/IP-ről beszélünk) • Cél: hálózatméretezés tudományos megalapozása • Távbeszélő hálózatokénál lényegesen nehezebb, mert: • alkalmazások: • sokféle, különféle hálózati igényekkel • időben, térben változó összetételű alkalmazás-mix • évről évre jelentős változások lehetnek a tipikusan használt alkalmazásokban (nehéz középtávra tervezni) • alkalmazások erőforrásigénye is nehezen meghatározható (pl. e-mail hossza bájtban) • elasztikus folyamok • pl. FTP, HTTP, e-mail továbbítás • a rendelkezésre álló teljes sávszélességet elfoglalják • nehezen definiálható az erőforrásigény

13. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése • Távbeszélő hálózatokénál lényegesen nehezebb, mert: • nem független források: • elasztikus folyamok és a TCP garantálja a teljes sávszélesség kihasználást • emiatt blokkolás, különböző források csomagjai versengenek a továbbításért • követk.: nem független források • Következmények: • Hosszú távú összefüggés (időben távoli értékek is korreláltak) • Önhasonlóság: különböző időskálákon nézve is hasonló forgalmi jelleg (forgalom: bit/s, csomag/s) • Nagy börsztösség, csomósodás • PSTN: n-szeres felhasználó, forgalom átlaga is n-szeres, de szórása -szeres: a forgalom „kisimul” • TCP/IP: a forgalom sokkal lassabban „simul ki”

14. Csomagkapcsolt hálózatok forgalmi modellezése • Ezek miatt a TCP/IP forgalommodellezés még gyerekcipőben jár • bár vannak bíztató eredmények • Akkor hogyan lehet TCP/IP hálózatot méretezni? • tapasztalatok alapján • mérések alapján • túlméretezés (overprovisioning) • másik ok a túlméretezés mellett: olcsó a kapacitás, de jelentős a bevétel: nem szabad egy vevőt sem elszalasztani kapacitáshiány miatt