Dimenzování sítí

Garant předmětu:

Petr Hampl

Přednášející:

Petr Hampl

Cvičící:

Petr Hampl

Předmět zajišťuje:

katedra telekomunikační techniky

Anotace:

Cílem předmětu je podat přehled metod dimenzování telekomunikačních sítí vycházejících z poznatků teorie hromadné obsluhy. Předmět seznamuje studenty s možnostmi modelování a simulace sítí z hlediska posuzování kvality obsluhy (Quality of Service, QoS) a jakosti služby (Grade of Service, GoS). Poskytuje tak ucelený rámec pro řešení modelů obsluhových systémů a umožňuje studentům tyto modely korektně aplikovat v oblasti současných telekomunikačních sítí (4G/LTE, 5G, IoT, Wi-Fi apod.), případně v oblasti kyberbezpečnosti (např. odolnost systémů vůči DDoS útokům, dimenzování výkonnosti kryptografických systémů aj.). Získané teoretické poznatky z teorie hromadné obsluhy mají přesah i mimo oblast telekomunikací, zejména pokud si studenti uvědomí, že pomocí různých modelů obsluhových systémů lze popsat široké spektrum procesů v našem okolí.

Požadavky:

Posluchač by měl být obeznámen se základy teorie stochastických procesů a s používanými pravděpodobnostními metodami pro jejich popis v rozsahu předmětu „Statistika a pravděpodobnost“.

Osnova přednášek:

1.Aplikace teorie hromadné obsluhy. Klasifikace obsluhových systémů (OS), popis a uspořádání.

2.Matematický model OS, předpoklady řešení. Kendallovo značení.

3.Tok požadavků, vlastnosti, matematický popis. Poissonovský tok, vznik, vlastnosti.

4.Parametry OS. Ztráta, blokování, výkon, odhad nabídky. Odvození pravděpodobností stavů OS.

5.Modely OS typu M/G/N/0, popis, parametry GoS. Přeliv toků, charakter, dimenzování OS.

6.Modely OS typu M/M/N/R, popis, parametry GoS.

7.Modely OS typu G/M/N, M/G/N a G/G/N.

8.Hodnocení jakosti služeb (QoS, GoS, NP). Spolehlivost, bezporuchovost, pohotovost prvku a sítě.

9.Principy simulace OS a sítí, aplikační možnosti, limity nástrojů Matlab, SimEvents, OMNeT++.

10.Zobecněný Erlangův model, dimenzování multimediálních služeb.

11.OS s prioritami. Aplikace v datových sítích, realizace režimů front (PQ, CQ, LLQ, FQ, WFQ).

12.Dimenzování telekomunikačních sítí (4G/LTE, 5G, IoT, ), vliv charakteru vstupního toku.

13.Přetížení sítě, modely omezení toků před a při přetížení sítě. Metody předpovědi vývoje, regresní funkce.

14.Závěry z teorie OS se ztrátou a smíšených pro aplikace v praxi.

Osnova cvičení:

1. Úvod do cvičení, seznámení se zadáním projektu.

2. Lab.: Dimenzování OS se ztrátou - modely typu M/G/N/0.

3. Lab.: Aplikace modelů G/M/N, M/G/N a G/G/N.

4. Lab.: Dimenzování OS s čekáním bez priorit, aplikace modelu M/M/N/R.

5. Lab.: Úvod do prostředí SimEvents, simulace systému M/M/N/R.

6. Lab.: Vliv režimů fronty (FIFO, WFQ, CQ, PQ) na QoS v paketové síti.

7. Aplikace zobecněného Erlangova modelu na dimenzování. Zápočet.

Cíle studia:

Cílem předmětu je získat přehled dimenzování telekomunikačních sítí na základě poznatků z teorie hromadné obsluhy (THO) a seznámit se s možnostmi simulace a modelování sítí z hlediska posouzení kvality obsluhy (GoS) i jakosti služby (QoS); získané znalosti pak aplikovat v individuálním projektu dimenzování datové sítě.

Studijní materiály:

[1] D. Gross, C. M. Harris, J. F. Shortle, and J. M. Thompson, Fundamentals of Queueing Theory, Fifth edition. in Wiley Series in Probability and Statistics. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2018, p. 548. ISBN 9781118943526.

[2] V. B. Iversen, Teletraffic engineering and network planning. DTU Fotonik, Technical University of Denmark, 2015, p. 398. Accessed: Oct. 02, 2024. [Online]. Available: https://orbit.dtu.dk/files/118473571/Teletraffic_34342_V_B_Iversen_2015.pdf

[3] M. Rausand, A. Barros, and A. Hoyland, System Reliability Theory: Models, Statistical Methods, and Applications, Third edition. in Wiley Series in Probability and Statistics. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2020. ISBN 978-1-119-37352-0.

[4] F. Křížovský, M. Šťastný, P. Kříž, a N. Vaněk, Provozní zatížení v telekomunikacích. Kapitoly 1 - 5. p. 215. https://moodle.fel.cvut.cz/.

[5] T. Szigeti, R. Barton, C. Hattingh, and K. Briley, End-to-End QoS Network Design: Quality of Service for Rich-Media & Cloud Networks, 2nd edition. in Networking Technology series. Indianapolis, IN: Cisco Press, 2013, p. 993. ISBN 978-1-58714-369-4.

[6] http://www.itu.int/rec/T-REC/e

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Komunikace a internet věcí - Inteligentní komunikační sítě (povinně volitelný předmět)
• Komunikace a internet věcí - Komunikace a zpracování informace (povinně volitelný předmět)