teoria i inżynieria ruchu teleinformatycznego - ii.pwr.edu.plswiatek/tirt-w1.pdf · inżynieria...
TRANSCRIPT
Plan
Ruch teleinformatyczny (ruch telekomunikacyjny) –pojęcia podstawowe
Obsługa ruchu w sieciach komputerowych – modele obsługi
Modele ruchu teleinformatycznego
Zwielokrotnienie i hierarchie cyfrowe
Komutacja
Koncepcje dostarczania jakości usług w sieciach
Wymiarowanie sieci
Literatura
Teoria
Teoria (z gr. theoría - oglądanie, rozważanie) - system pojęć, definicji, aksjomatów i twierdzeń, ustalających relacje między tymi pojęciami i aksjomatami, tworzący spójny system pojęciowy, opisujący jakąś wybraną dziedzinę fizyczną lub abstrakcyjną.
W przypadku nauk przyrodniczych, nauk ścisłych i nauk humanistycznych teorie są tworzone w celu systematyzowania i racjonalizowania faktów, wyjaśniania powodów ich występowania, przewidywania przyszłych zdarzeń, oraz budowy nowych systemów/urządzeń/broni.
Teoria niemożliwa do potwierdzenia (w danym stopniu rozwoju nauki) faktami lub dowodem matematycznym to hipoteza.
Inżynieria
Inżynieria – działalność polegająca na projektowaniu, konstrukcji, modyfikacji i utrzymaniu efektywnych kosztowo rozwiązań dla praktycznych problemów, z wykorzystaniem wiedzy naukowej oraz technicznej. Działalność ta wymaga rozwiązywania problemów różnej natury oraz skali.
Inżynieria (ogólnie) zajmuje się też rozwojem technologii. Inżynieria (w szczególności) to używanie obiektów abstrakcyjnych dla tworzenia konstrukcji i produktów, przeznaczonych do wykonywania określonych funkcji lub rozwiązania określonego problemu.
Inżynier wykorzystuje wyobraźnię i doświadczenie, umiejętność oceny i rozumowanie, stosując świadomie własną wiedzę do projektowania, tworzenia, eksploatacji i usprawnienia użytecznych maszyn oraz procesów (np. inżynieria procesów produkcji, inżynieria środowiska, bioinżynieria).
Teleinformatyka? Teoria informacji – nauka o
gromadzeniu, przechowywaniu, przetwarzaniu, przekazywaniu, prezentacjiinformacji
Informatyka Teleinformatyka
Teoria Informacji - dyscyplina zajmująca się problematyką informacji oraz metodami przetwarzania informacji, np. w celu transmisji lub kompresji
Teleinformatyka?
Teoria informacji
Informatyka – metodologia (co?) i metodyki (jak?)
gromadzenia,
przechowywania,
przetwarzania,
przekazywania,
prezentacji
informacji
Teleinformatyka
Informatyka - dyscyplina nauki zaliczana do nauk ścisłych oraz techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji, w tym również technologiami przetwarzania informacji oraz technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje
Teleinformatyka? Teoria informacji
Informatyka
Teleinformatyka - metodologia (co?) i metodyki (jak?)
gromadzenia,
przechowywania,
przetwarzania,
przekazywania (w czasie i w przestrzeni),
prezentacji
informacji.
Teleinformatyka - pojęcie obejmujące szeroki zakres wszystkich technologii umożliwiających manipulowanie, przetwarzanie i przesyłanie informacji
Teleinformatyka?
Informatyka vs. teleinformatyka?
Telekomunikacja vs. teleinformatyka? systemy analogowe
systemy cyfrowe
Teleinformatyka: przewodowe i bezprzewodowe sieci komputerowe,
systemy multimedialne (wielousługowe).
Internet Rzeczy (Usług i Treści) (Internet of Things (Services and Media)),
Big Data
Systemy zorientowane na usługi (Service Oriented Systems),
...
Ruch teleinformatyczny
Strumienie jednostek danych generowane w ramach procesów komunikacyjnych obsługiwanych przez dane protokoły komunikacyjne.
Ruch teleinformatyczny jest determinowany rodzajem aplikacji obsługiwanych przez system transmisji danych (teleinformatyczny, telekomunikacyjny).
Różne klasy aplikacji to różne klasy ruchu teleinformatycznego.
Różne klasy ruchu teleinformatycznego: różne metodologie i metodyki sterowania ruchem,
różne kryteria jakości obsługi,
różne zadania sterowania ruchem (kryteria i ograniczenia).
Teoria ruchu teleinformatycznego
Teoria ruchu teleinformatycznego jest matematycznym opisem sieci i systemów teleinformatycznych w kategoriach probabilistycznych.
Celem teorii ruchu teleinformatycznego jest konstrukcja analitycznych modeli sieci i systemów teleinformatycznych, niezbędnych do prawidłowego ich projektowania oraz efektywnego zarządzania.
Dwie podstawowe klasy zadań zarządzania dotyczą dwóch różnych, ogólnych koncepcji gospodarowania: maksymalizacja efektu przy zadanych zasobach lub minimalizacja zasobów przy zadanych efektach.
Podstawowe zasady teorii ruchu sformułował na początku XX wieku duński matematyk Erlang. Prace Erlanga zapoczątkowały teorię masowej obsługi (teoria kolejek).
Obecnie teoria ruchu teleinformatycznego jest częścią tzw. cybernetyki technicznej i wykorzystuje m.in. teorię prawdopodobieństwa, algebrę, teorię grafów, teorię procesów stochastycznych i teorię procesów Markowa.
Teoria ruchu teleinformatycznego- podstawowe pojęcia
Strumień zgłoszeń
Strumień zgłoszeń tworzą kolejno pojawiające się zgłoszenia w przypadkowych (lub nie) momentach czasu.
Strumienie zgłoszeń najczęściej opisywane są następującymi parametrami: λ(t) – intensywność zgłoszeń, tzn. średnia liczba zgłoszeń w jednostce czasu;
pk(t) – prawdopodobieństwo napływu k zgłoszeń w czasie t;
f(t) – rozkład czasu pomiędzy kolejnymi zgłoszeniami.
Ruch teleinformatyczny
Ruch teleinformatyczny ruch elastyczny:
wrażliwość na straty tolerowanie opóźnienia
ruch strumieniowy wrażliwość na opóźnienie tolerowanie strat
pojawiają się nowe klasy związane z nowymi zastosowaniami systemów teleinformatycznych
treści telemetria sterowanie w czasie rzeczywistym i inne
Sterowanie
Teoria sterowania - jedna z gałęzi matematyki i cybernetyki, zajmuje się analizą i modelowaniem matematycznym obiektów i procesów różnej natury, zarówno fizycznych (np. chemicznych, cieplnych, mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych, komunikacyjnych) jak i społecznych (np. ekonomia matematyczna), traktowanych jako układy dynamiczne ze sterowaniem.
Opracowany model pozwala na syntezę układu regulacji poprzez wprowadzenie regulatora sterującego danym obiektem lub procesem tak, by ten zachowywał się w pożądany sposób.
Sieci z komutacją łączy i wiadomości (pakietów)
Komutacja łączy:
zalety
wady
Komutacja wiadomości (pakietów)
zalety,
wady
Integracja komutacji łączy i wiadomości
Sieci z komutacją łączy i wiadomości (pakietów)
Komutacja łączy i wiadomości:
zalety i wady:
opóźnienie?
narzut?
efektywność wykorzystania zasobów?
zarządzanie?
jakość?
...
Koncepcje sieci
IPv4 (IPv6):
best effort
IntServ (Integrated Services)
DiffServ (Differentiated Services)
NXGN (Next Generation Network)
NWGN (New Generation Network)
CAN (Content/Context Aware Networks)
SDN (Software Defined Networks)
IoT (Internet of Things),
IoS (Internet of Services)
IoM (Internet od Media)
M2M (Machine to Machine)
...
Jakość usług w sieci
transportu
sieci
sterowania
łączem
fizyczna
router
zarządzanieprzepustowością
To
p-t
o-B
ott
om
Qu
ali
ty o
f S
ervi
ce
węzeł sieci lub podsieć
End-to-End Quality of Service
rezerwacja zasobów
klasyfikacjausług
klasyfikacja,identyfikacja i znakowanie ruchu
apli
kac
jeQ
oS
-go
tow
e
reze
rwac
ja,
kla
syfi
kac
jai
zarz
ądza
nie
aplikacji
prezentacji
sesji
węzeł sieci lub podsieć
router
router
zarządzanieprzepustowością
rezerwacja zasobów
transportu
sieci
sterowania
łączem
fizyczna
aplikacji
prezentacji
sesji
Strategie dostarczania jakości usług w sieciach
QoE (Quality of Experience) i QoS (Quality of Service)
Grade of Service (GoS) i Quality of Service (QoS)
Usługa w sieci (usługa sieciowa):
hierarchie usług
usługa (usługa typu koniec – koniec)
Strategie dostarczania jakości:
najwyższej staranności (best effort),
usług zintegrowanych (Integrated Services, IntServ)
usług zróżnicowanych (Differentiated Services, DiffServ)
Miary jakości usług (np.)
komponowalność elastyczność granularność heterogeniczność rozproszeniewielokrotność
użycia
zgodność z SOKU
planowalność
organizowalność
wykonalność
wariantowość
zastępowalność
złożoność
odkrywalność
heterogeniczność systemowa
heterogeniczność sprzętowa
powtarzalność
używalność
rozległość
komunikacyjność
wrażliwość
wykorzystanie ESB
nadmiarowość
stosowalność wiedzy
szerokość
głębokość
SOKU – Service Oriented Knowledge UtilitiesESB – Enterprise Service BUS
Standardy ...
ISO/IEC 9126:2001
Software engineering — Product quality
ISO/IEC 25000:2005
Software Engineering -- Software product Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE)
ISO/IEC 20000-1:2011:
Information Technology - Service Management - Part 1: Service management system requirements
Information Technology - Service Management - Part 2: Code of practice.
Polska, zharmonizowana wersja:
PN-ISO/IEC 20000-1: 2007 - Technika informatyczna - Zarządzanie usługami - Część 1: Specyfikacja
PN-ISO/IEC 20000-2: 2007 - Technika informatyczna - Zarządzanie usługami - Część 2: Reguły postępowania.
...
Norma ISO/IEC 27001
ISO/IEC 27001 (PN-ISO/IEC 27001:2007) stosuje znany model „Planuj – Wykonuj – Sprawdzaj – Działaj” (PDCA),
W normie ISO/IEC 27001 wyróżniono jedenaście obszarów, mających wpływ na bezpieczeństwo informacji w organizacji: Polityka bezpieczeństwa;
Organizacja bezpieczeństwa informacji;
Zarządzanie aktywami;
Bezpieczeństwo zasobów ludzkich;
Bezpieczeństwo fizyczne i środowiskowe;
Zarządzanie systemami i sieciami;
Kontrola dostępu;
Zarządzanie ciągłością działania;
Pozyskiwanie, rozwój i utrzymanie systemów informatycznych;
Zarządzanie incydentami związanymi z bezpieczeństwem informacji;
Zgodność z wymaganiami prawnymi i własnymi standardami.
Różnicowanie usług
Klasyfika-tor MF
Regulowanie
Regulowanie
Regulowanie
Do portu wyjściowego
Pojedyncze strumienie ruchu
Pakiety przychodzące na porcie wejściowym
Strumienie z przyznanym odpowiednim DSCP
Odrzucanie pakietów niezgodnych
Klasyfika-tor BA
Szeregowanie pakietów
Wejściowy strumień pakietów
Strumienie zagregowane Wyjściowy
strumień pakietów
Odrzucanie pakietów
Modele obsługi ruchu
Twierdzenie Little’a średnia liczba zgłoszeń w systemie
średnie opóźnienie wnoszone przez system
Modele kolejkowe (M/M/././.) model z odrzuceniami
model z opóźnieniami
Twierdzenia: Burka, Jacksona, Kleinrocka, ...
Modele M/G/././.
Przykłady użycia
Modele ruchu
Zapis modelu ruchu
zapis strumienia zdarzeń
charakterystyki probabilistyczne
Strumień odnowy
proces Poissona
strumienie wielofazowe
strumień odnowy
Strumienie markowowskie
proces Markowa
modyfikacje procesu Markowa
Modele regresyjne
Modele przepływowe
Samopodobne strumienie zdarzeń
Wymiarowanie sieci
Przyjmowanie zgłoszeń
Kontrola dostępu
Wygładzanie (kształtowanie) ruchu
Szeregowanie zgłoszeń
Zwielokrotnienie i hierarchie cyfrowe
Zwielokrotnienie: w dziedzinie częstotliwości
w dziedzinie czasu
kodowe
długości fali
Hierarchie cyfrowe PDH
SDH
Koncepcje dostarczania jakości usług
Najwyższej staranności (best effort)
Usług Zintegrowanych (Integrated Services)
Usług Zróżnicowanych (Differentiated Services)
Literatura1. Z. Papir, „Ruch telekomunikacyjny i przeciążenia w sieciach pakietowych”, WKiŁ, Warszawa 2002
2. J. Woźniak, K. Nowicki, „Sieci LAN, MAN i WAN – protokoły komunikacyjne”, Wydawnictwo FPT, Kraków 1998
3. K. Nowicki, J. Woźniak, „Przewodowe i bezprzewodowe sieci LAN’, Oficyna PW, Warszawa 2003.
4. M. Stasiak, M. Głąbowski, P. Zwierzykowski, „Modelowanie i wymiarowanie ruchomych sieci bezprzewodowych”, WK, Warszawa, 2009
4. A. Kasprzak, „Rozległe sieci komputerowe z komutacją pakietów”, Oficyna PWr, Wrocław 1997.
5. A. Grzech, „Sterowanie ruchem w sieciach teleinformatycznych”, Oficyna PWr, Wrocław 2002,
6. S. Haykin, „Systemy telekomunikacyjne”, WKiŁ, Warszawa 1999.
7. A. Jajszczyk, Wstęp do telekomutacji., WNT, Warszawa, 2000.
8. V.B. Iversen, Teletraffic engineering handbook., ITU-D SG 2/16 & ITC, 2005.
...