Готовые лабораторные работы / ММвСС. Лаб. 5

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА"

Факультет инфокоммуникационных сетей и систем

Кафедра сетей связи и передачи данных

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«Моделирование канала передачи данных с ошибками»

по дисциплине «Математические модели в сетях связи»

Выполнили:

студенты 2-го курса

дневного отделения

группы ИКПИ-81

Герман О. А.

Коваленко Л. А.

Санкт-Петербург

2019

Исходные данные и требования

Параметр	Ед. изм.	Значение
Скорость передачи данных в канале	бит/ед.вр.	1000000
Интенсивность кадров	кадр/ед.вр.	10
Длина заголовка кадра	байт	22
Длина данных в кадре подтверждения / запроса	байт	16
Вероятность битовой ошибки	—	0.000001, 0.00001, 0.0001, 0.0005, 0.0007, 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.05
Объем полезных данных в кадре	байт	<динамическое>
Среднее время обслуживания	ед. вр.	1

Таблица 1 – Характеристики и параметры канала

Построение канала

Имитационная модель включает в себя исходный поток кадров (source), поток служебных кадров (ack), очередь кадров (queue), элемент разрыва соединения между очередью и передатчиком (hold), передатчик (delay), имитатор ошибки (selectOutput), получатель (sink), агента Frame (поля type и length), а также исходные данные.

На рисунке 1 приведена структура канала при вероятности ошибки 0,001.

Рисунок 1 – Структура модели с запуском

В таблице 2 приведены настройки элементов.

Элемент	Настройка
source	Время между прибытиями: exponential( alpha ) Действия при выходе: entity.type = 1; entity.length = header + payload;
ack	Пребывают согласно inject() При подходе к выходу: entity.type = 2; entity.length = header + ackLen;
queue	Максимальная вместимость
hold	Режим: вручную
delay	Время задержки: 1.0d / br При входе: hold.block(); all_data += entity.length;
selectOutput	Условие: entity.type == 2 || (uniform() > (1.0d - pow(1.0d - ber, entity.length))) При выходе (false): ack.inject(1);
sink	При входе: if (entity.type == 2) { hold.unblock(); } else { ack.inject(1); pld += payload; e = pld / all_data; }

Таблица 2 – Настройки элементов

Проведение имитационных экспериментов

(результаты имитационного моделирования)

Результаты имитационного моделирования приведены в таблице 3.

№	Вероятность битовой ошибки	Оптимальный размер полезных данных (байт)	Эффективность канала
1	0.000001	1999	0.969
2	0.00001	1968	0.952
3	0.0001	767	0.859
4	0.0005	337	0.712
5	0.0007	265	0.668
6	0.001	223	0.619
7	0.002	144	0.508
8	0.005	59	0.330
9	0.01	52	0.221
10	0.05	15	0.030

Таблица 3 – Результаты имитационного моделирования

Вычисления параметров

(результаты аналитического моделирования)

Аналитическая модель для оценки эффективности использования канала:

	(1)
	(2)
	(3)
	(4)

где — объем полезных данных в кадре, — длина заголовка, — общий объем данных в кадре данных, — общий объем данных в служебном кадре, — среднее количество передач из расчета на один кадр.

Результаты вычислений приведены в таблице 4.

№	Вероятность битовой ошибки	Оптимальный размер полезных данных (байт)	Эффективность канала
1	0.000001	1999	0.979
2	0.00001	1968	0.961
3	0.0001	767	0.880
4	0.0005	337	0.750
5	0.0007	265	0.715
6	0.001	223	0.668
7	0.002	144	0.567
8	0.005	59	0.405
9	0.01	52	0.274
10	0.05	15	0.042

Таблица 4 – Результаты аналитического моделирования

Анализ полученных результатов

Рисунок 2 – Итоговые результаты

Выводы

1. Результаты имитационной модели близки к результатам аналитической модели.

2. С увеличением вероятности битовой ошибки эффективность канала уменьшается.

3. Код wxMaxima для аналитического расчёта:

kill(all)$

/* Параметры */

H: 22$ l: 16$ Pber: 0.05$ U: 15$

/* Вычисление */

E: (U*(1-Pber)^(H + U)) / (H + U + l);