Интенсивность нагрузки. Основные параметры нагрузки. Расчет среднего значения нагрузки. Пропускная способность систем распределения информации.
Слово
"нагрузка" чаще используется
специалистами по телефонии. Оно является
синонимом термина "трафик".
Очевидно, что нагрузка – с точки зрения физики рассматриваемого процесса – измеряется в единицах времени. В телефонии за единицу измерения нагрузки принято одно часо-занятие. Под ним понимается такая нагрузка, которая может быть обслужена одним прибором в течение часа при непрерывном использовании этого прибора. Реже (как правило, в зарубежной технической литературе) встречается словосочетание минуто-занятие.
Одно часо-занятие,
отнесенное к одному часу, называется
интенсивностью нагрузки. Единицей
измерения интенсивности нагрузки принят
один эрланг (Эрл). Эта величина получила
свое название в честь выдающегося
специалиста по теории телетрафика. С
точки зрения логики рассматриваемого
процесса интенсивность нагрузки –
безразмерная величина. Строго интенсивность
нагрузки –
определяется так:
Иными словами, первая производная нагрузки определяет ее интенсивность. Интенсивность обслуженной нагрузки, выраженной в Эрлангах, равна числу одновременно занятых приборов.
Кроме пропущенной
выделяют еще два вида нагрузки –
поступающую (называемую также предложенной)
–
и потерянную –
.
Поступающая нагрузка, в некотором
смысле, может считаться прогнозируемой.
Достоверно может оцениваться лишь число
поступающих вызовов –
.
Часть вызовов –
теряется; время их обслуживания (если
оно не является постоянной величиной)
неизвестно. Аналогичная ситуация связана
с потерянной нагрузкой. Потерянная
нагрузка может быть вычислена как
разность
.
Состояние любого обслуживающего прибора может быть представлено с помощью периодов занятости и свободности. За исключением систем, работающих по расписанию, длительность каждого их этих двух периодов представляет собой случайную величину.
Два состояния обслуживающего прибора
Для телефонной нагрузки
весьма существенны три параметра.
Во-первых, важно знать число источников
нагрузки –
.
Характерный пример этого параметра –
число терминалов, включенных в
концентратор. Во-вторых, необходимо
определить среднее число вызовов,
поступающих от одного источника за
единицу времени –
.
В-третьих, следует оценить математическое
ожидание длительности обслуживания
одного вызова –
.
Тогда поступающая нагрузка определяется
следующим соотношением:
(4)
В зарубежных публикациях обычно используются иные обозначения. В частности, в рекомендации МСЭ E.500 формула (4) представлена в таком виде:
(5)
Между обозначениями,
входящими в обе формулы, устанавливаются
следующие соответствия:
Телефонная нагрузка
заметно меняется в течение дня (колебания
можно проследить по дням недели, месяцам,
годам). Расчет оборудования, необходимого
для обслуживания телефонного трафика,
осуществляется для часа наибольшей
нагрузки (ЧНН). В некоторых публикациях
предлагается – в дополнение к ЧНН –
выделять период наибольшей нагрузки.
Его длительность (
)
может быть различной в зависимости от
цели, для которой необходимо знать
период максимальной нагрузки. Она может
быть меньше или больше одного часа.
Для решения ряда
проектных задач необходимо определить
среднюю величину поступающей нагрузки
(
).
В качестве исходной информации часто
используется среднее значение так
называемой разговорной нагрузки (
).
Эту нагрузку проще всего измерять. По
аналогии с коэффициентами
и
можно ввести множитель –
,
который связывает два вида нагрузки:
. (11)
Очевидно, что
.
Величина
может быть определена в результате
измерений или рассчитана на основе
ранее введенных вероятностей
.
Ее аналогом можно считать коэффициент
ASR (Answer
Seizure Ratio),
измеряемый рядом Операторов развитых
стран.
Пропускная способность — метрическая характеристика, показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации, предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел.
Используется в различных сферах:
в связи и информатике П. С. — предельно достижимое количество проходящей информации;
в транспорте П. С. — количество единиц транспорта;
в машиностроении — объем проходящего воздуха (масла, смазки).
Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах — штуки, бит/сек, тонны, кубические метры и т. д.
В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной или полученной информации за единицу времени. Пропускная способность — один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.
Пропускная способность канала
Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.
Пропускная способность дискретного (цифрового) канала без помех
C = log(m) бит/символ
где m — основание кода сигнала, используемого в канале. Скорость передачи информации в дискретном канале без шумов (идеальном канале) равна его пропускной способности, когда символы в канале независимы, а все m символов алфавита равновероятны (используются одинаково часто).