2.1. Нагрузка и ее виды

Важным показателем качества цифровых систем связи является объем переданных данных за время . При этом встает вопрос: как оценивать объем переданной информации? Характеристика объема должна быть универсальной величиной и не привязываться к различным типам передаваемых сообщений, например числу знаков, слов, битов и т.п. Наиболее удачной характеристикой является время, необходимое для передачи той или иной информации по каналам связи. Причем чем больше информации передается, тем больше затрачивается время на ее передачу, и дольше работают обслуживающие приборы, т.е. они больше нагружены.

Если за время  поступило  вызовов, каждый из которых занимал канала связи время , то суммарное время обработки вызовов составит величину

,

где  - среднее время обслуживания одного вызова.

Величина  получила название нагрузки. Различают три вида нагрузок: поступающая нагрузка, обслуженная нагрузка и потерянная нагрузка.

Поступающая нагрузка – это время, которое необходимо затратить на обслуживание  источников вызовов:

,

где  - число вызовов, поступивших от -го абонента;  - среднее время обслуживания одной заявки.

При анализе систем связи часто вместо понятия нагрузки используют понятие интенсивности нагрузки, которая определяется следующим образом. Интенсивность нагрузки – это среднее число вызовов, поступивших на вход системы распределения информации от  источников вызовов за время, равное средней длительности одного занятия :

,

где  - среднее число вызовов от одного абонента за время . Из полученного выражения следует, что величина поступающей нагрузки связана с интенсивностью соотношением

.

Нагрузка и ее интенсивность измеряются в Эрлангах (Эрл). Интенсивность поступающей нагрузки в 1Эрл создается потоком поступающих вызовов с интенсивностью в один вызов за среднее время занятия канала связи.

Интенсивности поступающей нагрузки на систему распределения информации удобно выражать через интенсивность заявок от одного источника вызовов, которую называют удельной интенсивностью.

Удельная интенсивность поступающей нагрузки – это среднее число вызовов, поступающих на вход системы распределения информации от одного источника за время, равное средней длительности одного занятия :

.

Обслуженная нагрузка – это общее время занятия каналов связи за период времени, равный средней длительности обслуживания :

,

где  - среднее число занятых каналов связи в течение времени .

Интенсивностью обслуженной нагрузки называется среднее число занятых каналов связи за время :

.

Потерянная нагрузка представляет собой разность между поступающей и обслуженной нагрузками:

.

Таким образом, поступившая заявка может быть либо обслужена, либо отброшена. В соответствии с этим различают три типа систем распределения информации: без потерь, с потерями и с ожиданием.

Системы без потерь возможны только в том случае, когда число источников вызовов  меньше или равно числу каналов связи . Очевидно, что выполнить это условие не всегда возможно и экономически оправданно, поэтому часто в системах связи имеет место соотношение , в результате возникают потери . Третий тип систем позволяет избежать потерь за счет использования очереди заявок, заставших все каналы занятыми. В таких системах объем поступающей и обслуженной нагрузок одинаковый, т.к. поступивший вызов либо обслуживается сразу, либо встает очередь до освобождения канала связи. Таким образом, вызов не теряется, а лишь задерживается на некоторое время.

Характеристикой качества всех трех видов систем распределения информации является вероятность обслуживания заявки :

,

или вероятность отказа в обслуживании :

.

Величина  получила название вероятность блокировки вызова. При этом за единицу измерения качества обслуживания принята тысячная доля единицы или промилле: .

Кроме потерь по вызовам существуют еще потери по нагрузке  и по времени . Вероятность потерь по нагрузке определяется выражением

,

а по времени

,

где  - среднее время занятости каналов связи;  - общее время работы системы распределения информации.

Для оценивания качества систем с ожиданием используется вероятность превышения времени ожидания  заданной величине :

.

Если величина , то система распределения информации имеет высокое качество обслуживания, при  - пониженное. Вероятность  рассчитывается на основе накопленной статистики: числа вызовов простоявших в очереди времени больше величины  и общего числа поступивших заявок:

.