4. Основные понятия теории телетрафика (вызовы, нагрузка, интенсивность вызовов, интенсивность нагрузки, чнн).
4.1. Основы теории телефонного сообщения
Для теоретического исследования сетей используются теория вероятностей и математическая статистика, на основе которых создана теория массового обслуживания. Применительно к телефонной связи она получила название теории телефонного сообщения (теории телетрафика). Эта теория изучает процессы и закономерности прохождения сообщений по сети, определяет эффективность использования коммутационных систем и линий связи, а также вопросы качества обслуживания абонентов.
Важнейшими понятиями теории телефонного сообщения являются вызовы, нагрузка и потери.
Вызовом называется заявка (специальный сигнал) одного из абонентов на установление соединения, т. е. заявка на создание системы связи между абонентами. Понятие вызова распространяется и на сам процесс установления соединения.
Совокупность заявок, поступающих на станцию, называют потоком вызовов. Важным параметром потоков вызовов является интенсивность вызовов, под которым понимается число вызовов, появившихся в единицу времени. Вызовы поступают неравномерно, т. е. интенсивность вызовов – случайная величина.
Кроме знаний об интенсивности вызовов для правильного построения коммутационных систем необходимо знать суммарное время обслуживания вызовов, поступающих в единицу времени, которое принято называть телефонной нагрузкой. Единица измерения телефонной нагрузки – часозанятие.
Для оценки нагрузки используется выражение
Y = N·c·t,
где N – число источников нагрузки (например, число абонентов);
с – среднее число вызовов за час от одного источника;
t – средняя продолжительность обслуживания вызова.
Например, если на станцию за 1 час поступают с = 100 вызовов и для обслуживания каждого вызова в среднем требуется t = 0,1 часа (6 минут), то для последовательного обслуживания всех вызовов потребуется суммарное время 10 часов, т. е. телефонная нагрузка составит Y = 10 часозанятий. Столько времени будут заняты обслуживающие приборы.
Вызовы можно обслуживать не только последовательно, один за другим, но и параллельно, одновременно используя несколько приборов станции и соединительных линий.
Например, если в обслуживании тех же вызовов будут участвовать 10 приборов и 10 линий, то поступившие 100 вызовов будут обслужены за 1 час.
В случае параллельного обслуживания вызовов используют параметр интенсивность нагрузки – это величина телефонной нагрузки за один час (измеряется в часозанятиях, отнесенных к часу). Единица измерения интенсивности нагрузки – Эрланг. Один Эрланг – это такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часозанятие (1 Эрл = 1 часо-занятие/час).
Интенсивность нагрузки подвержена резким колебаниям в течение суток. Для расчета необходимого числа оборудования коммутационной станции принято учитывать так называемый час наибольшей нагрузки (ЧНН) – непрерывные 60 мин в течение суток, когда наблюдается максимальная интенсивность нагрузки. На рис. 1 показан характер изменения интенсивности нагрузки на одну абонентскую линию в течение суток для станций, обслуживающих производственные районы (кривая 1) и жилой массив (кривая 2).
На коммутационных станциях не все поступающие вызовы могут быть обслужены немедленно из-за отсутствия в момент вызова свободных исходящих линий. В этом случае абонент получает сигнал «Занято», необслуженный вызов называют потерянным, а сам факт необслуживания – отказом. Такие системы получили название системы коммутации с потерями.
Вероятность получения вызывающим абонентом отказа в установлении соединения на любом этапе вызова называется потерями, которые характеризуют качество обслуживания.
Существуют так называемые системы коммутации с ожиданием, в которых при занятых исходящих линиях абонент не получает отказа, а ожидает освобождения одной из линий, после чего соединение будет установлено.
Рис. 1. Характер изменения интенсивности телефонной нагрузки в течение суток для станций, обслуживающих производственные предприятия (кривая 1) и жилой микрорайон (кривая 2)