Время ожидания сообщений в очередях ЭВМ ЦДП

Перед выходом на передачу любой, исходящий из процессора ЭВМ, блок должен неко­торое время ожидать в очереди. В общем случае при использовании относительных приори­тетов обработка сообщений организуется по схеме рис. 11

Рис. 11

Сообщениям типа Z₁,…,Z_n присвоены относительные приоритеты 1,…,n соответственно. Сообщение Z_p, поступившее в систему, и ожидающее передачи, заносится в очередь О_р, в которой хранятся сообщения приоритета Р. В очереди О_р сообщения упорядочены по време­ни их поступления. Когда процессор Пр заканчивает передачу ранее обслуживаемого сооб­щения, то управление передается программе "ДИСПЕТЧЕР”. Программа выбирает для оче­редной передачи сообщение с наивысшим приоритетом – сообщение Z_i, если очереди более старших приоритетов О₁,..,О_i-1 не содержат сообщений (т.е. оказываются пустыми). Выбран­ное для передачи сообщение захватывает исходящий канал на все время передачи. Если в систему поступает n простейших потоков сообщений с интенсивностями , а длитель­ность передачи сообщений каждого типа имеют средние значения и вторые началь­ные моменты , соответственно, то среднее время ожидания сообщений, имеющих приоритет k, определится соотношением

(31)

где

Используя понятие коэффициента вариации

где – среднеквадратическое отклонение времен передачи сообщений i-го типа, получим соотношение:

В рассматриваемом нами конкретном случае анализа сети имеются всего два типа передаваемых блоков сообщений: исходящие интерактивные блоки, имеющие более высокий приоритет, и исходящие почтовые блоки, имеющие более низкий относительный приоритет.

Следовательно,

Для сообщений первого приоритета

Для сообщений второго приоритета

Следовательно, для интерактивных блоков:

Для почтовых блоков:

Для вычисления значений коэффициентов вариации длин блоков необходимо учесть следующее:

При каждом успешном опросе, ЦДП передает абоненту случайное число N исходящих блоков. Будем считать, что случайная величина N распределена по экспоненциальному закону.

Это означает, что коэффициент вариации (34)

Поскольку почтовые сообщения имеют постоянную длину, (35)

Расчет показывает, что при малой загрузке, время ожидания в очереди блоков почтовых со­общений незначительно превышает время ожидания блоков интерактивных сообщении (сообщений мало и они не мешают друг другу при передаче). С увеличением нагрузок ранним возрастает за счет того, что интерактивные блоки сообщений "выясняют" почтовые.

5.2 Время ожидания в очередях в узлах коммутации

Блоки сообщений, попадающие и центры коммутации анализируются и направляются в соответствии с указанным в них адресом получателя через другие центры коммутации к абоненту или к ЭВМ. Прежде, чем центр коммутации (ЦК) прочтет адрес для направления бло­ка, необходимо, чтобы вся управляющая часть блока (в_у=19байт), содержащая адресную информацию, была полностью принята УК. Затрачиваемое на это время

(36)

Затем, спустя некоторое время реакции УК ( _рцк=1 мс), если очередь сообщений в УК отсутствует, рассматриваемый блок направится дальше к следующему центру коммутации.

Одновременно с приемом блоков УК ведет передачу выходящих из него блоков.

Время

(37)

является полным временем, необходимым дня обслуживания передачи блока сообщений в УК.

Интерактивные и почтовые блоки сообщений поступают в УК вперемешку. При этом в него попадают как исходящие от ЭВМ ЦДП, так и предназначенные для нее блоки. Поэтому при рассмотрении времени ожидания очереди на передачу сообщения УК– необходимо учитывать полную загрузку сети

(38)

Учитывая, что является величиной постоянной ( = 0), для определения значения времени t_цк следует воспользоваться соотношением

(39)

Ввиду малой нагрузки эта величина получилась весьма незначительной, однако, при возрастании суммарной загрузки в 2 раза значение увеличивается, а при дальнейшем по­вышении нагрузки центры коммутации могут оказаться «узким местом» сети.

Значение эквивалентного времени ожидания в очередях центров коммутации определя­ется соотношением

(40)

аналогично тому, как это делалось при определении эквивалентной задержки в центре коммутации. Если принять, например, что для рассматриваемой сети каждый блок проходит один раз через 3,5 узла коммутации, то

(41)

Указанная задержка и должна учитываться при определении времени ответа для интерактивных и почтовых сообщений.

5.3 Время задержки доставки ответа для интерактивных сообщений

Под временем задержки доставки ответа понимается промежуток времени с момента нажатия отправителем кнопки "Передача" до момента появления у получателя первого символа ответного сообщения или первого звука в его телефонной трубке.

Время цикла опроса является одной из наиболее существенных составляющих задержки доставки ответа. С момента нажатия абонентом кнопки "Передача" на терминале должно пройти в среднем половина времени опроса, пока до станции, осуществляющей передачу, дойдет очередность опроса.

Время задержки интерактивного блока сообщений в местном звене имеет несколько составляющих:

(42)

§ Время реакции сервера ПУ (СПУ)

§ Время передачи сообщений в местной линии:

(43)

§ Время задержки в очереди сервера СПУ: _зк=6 мс;

§ Время задержки из-за трафика исходящих от ЭВМ почтовых сообщений:

Эта задержка происходит, если концентратор работает в полудуплексном режиме и не может направить сообщение в сторону ЭВМ до тех пор, пока он не завершит прием исходя­щего от нее почтового блока. Если такой блок уже передается, то время задержки составит половину времени его передачи . Вероятность того, что этот блок передается, в точности равна коэффициенту загрузки канала исходящими почтовыми сообщениями R_{исх тг}.

Следовательно, общее время задержки, обусловленное трафиком исходящих от ЭВМ ЦДП почтовых сообщений

(44)

Далее, направленный ЭВМ интерактивный блок передается по линии основного звена, на что затрачивается время .

При передаче по основному звену необходимо учитывать задержку модема =5мс, задержку эквивалентных звеньев сети и , реакцию на вводе в ЭВМ , интерактивный блок, поступивший в ЭВМ обрабатывается в ней в течение времени , затем направляется получателю. При выходе из ЭВМ, направляемый к получателю интерактивный блок может быть задержан уже передающимся почтовым блоком. Эта задержка в точности равна ранее рассмотренной задержке . Ниже, приведены все составляющие, образующие время задержки доставки ответа для интерактивных сообщений на пути от абонента-отправителя, через ЭВМ к абоненту-получателю.

Время ответа для интерактивных сообщений

Таблица 6

Составляющая времени ответа	Обозначение	Время, мс
Средняя задержка опроса		187,5
Время реакции ЭВМ при вводе – выводе
Время передачи сообщения в местной линии		15,17
Время задержки в концентраторе
Задержка модемов в местном звене
Суммарное круговое время задержки в линиях и коммутаторах сети		6,143
Задержка в очередях центров коммутации (эквивалентная)		2,394
Задержка анализа на ЭВМ интерактивных и почтовых сообщений
Задержка, вызываемая трафиком исходящих от ЭВМ почтовых сообщений		0,023
Время ожидания в очереди на передачу для интерактивных сообщений		0,115
Время ожидания в очереди на передачу для почтовых сообщений		0,125
Время передачи первого исходящего интерактивного блока по ос­новному звену		1,456
Итого, время ответа для интерактивных сообщений		274,926

Суммарное время ответа Т_{отв инт} для интерактивных сообщений не превышает 0,274 сек, что можно считать вполне удовлетворительным. Большая часть этого времени затрачивается на задержки опроса, а в течении остальных 50 мс осуществляется поиск и обработка информа­ции на центральной ЭВМ. Длительность передачи интерактивной информации пользователю может быть весьма значительной и составлять несколько секунд. И в течение всего указан­ного времени, сеть должна обеспечивать одновременную передачу голосовой информации всем двадцати пользователям.