3340
.pdfиндукционной машины. // Проблемы информатизации и управления: Межвуз. сб. науч. тр.- Воронеж: Изд.- во ВГТУ, 1996.- С. 121-128.
Получено 17.05.01 |
Воронежский государственный |
|
технический университет |
143
УДК 519.21
А. Е. Соколов, А. В. Бурковский
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАНАЛА СВЯЗИ С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНОЙ ДОСТУПА К СРЕДЕ
В работе с позиций теории массового обслуживания осуществлено формализованное описание процессов функционирования канала связи с произвольным режимом диспетчеризации, положенное в основу аналитической модели анализа.
Несмотря на широкое применение в каналах связи высокоскоростных дуплексных технологий передачи данных проблема анализа простых алгоритмов доступа к среде в настоящее время является актуальной. Подобные алгоритмы доступа могут быть использованы в устройствах радиодоступа , где нет необходимости в высоких скоростях передачи, или реализация сложных алгоритмов доступа затруднена. Необходимость построения математических моделей подобных каналов связи возникает при построении моделей распределенных вычислительных систем. Анализу одного из таких алгоритмов посвящена данная статья.
Рассмотрим сеть из M 1 устройств приема-передачи информации, подключенных к каналу связи с пропускной способностью . Устройства имеют следующую дисциплину доступа к каналу: при посылке пакета данных устройство монополизирует канал передачи не согласуя это с остальными устройствами. При попытке отправления по занятому каналу пакета данных другим устройством происходит коллизия, передаваемые данные обоих устройств искажаются и повторно передаются в канал. Рассмотрим свойства канала в установившемся режиме передачи данных. Пусть в каждое из устройств поступает поток пакетов для передачи в канал с интенсивностью i (i=1..M). При передаче
вследствие возникающих коллизий каждое из устройств получает на повторную передачу дополнительный поток данных интенсивностью ki i (i=1..M), где k- коэффициент или вероятность
коллизии. Таким образом, в канал передачи от устройств поступают потоки пакетов с интенсивностью i= i +ki i (i=1..M) и общей интенсивностью.
Рассмотрим |
вероятности коллизий для каждого из потоков. Каждый поток пакетов занимает |
полосу пропускания |
i, суммарный поток пакетов не может превышать пропускную способность |
канала связи, оставляя не занятой полосу пропускания * = - . Тогда поток данных с интенсивностью с вероятностью Pi
144
M
i пропускания = ( *+ |
i )/ |
i 1 |
|
попадает на свободную часть полосы пропускания и с вероятностью |
Pi коллизии =( - i )/ |
отправляется на повторную передачу. Поскольку мы рассматриваем передачу данных в установившемся режиме, то входные потоки в устройства передачи и выходные потоки (потоки приема) для каждого из устройств будут равны. То есть получает систему уравнений
i = i
Pi пропускания= i (1- Pi коллизии) = i (1- ki) (i=1..M)
или
i = i /(1- ki).
Смысл системы уравнений в том, что интенсивность каждого входящего потока равна интенсивности создаваемого потока в канале, умноженной на вероятность прохождения пакета без коллизии. Подставив в выражение для вероятности коллизии одного потока в канале выражение для интенсивности общего потока в канале, получим систему нелинейных уравнений. Решение этого уравнения позволяет построить простую модель канала для открытой сети массового обслуживания, но для анализа пропускной способности его решение достаточно трудоемко
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
i |
|
|
|
ki |
j 1 (1 k j ) |
|
(1 ki |
) |
|
. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
В реальных условиях передачи информации пропускная способность канал равномерно распределяется между всеми устройствами. Для анализа характеристик подобного канала связи положим интенсивность всех M потоков данных одинаковой, тогда система уравнений упростится до одного нелинейного уравнения.
k |
(M 1) |
|
|
||
(1 k) |
||
|
||
|
145 |
Или k2-k- (M-1)/ =0. Уравнение имеет решение в случае, когда его дискриминант
больше нуля, то есть 1- 4(M-1) /
0. Произведем замену / = /M, где утилизация канала полезной нагрузкой (суммарной интенсивностью передаваемых данных без учета потока, направленного на повторную передачу).
Из выражения для дискриминанта уравнения можно сделать вывод о том, что полезная нагрузка в канале связи не может превышать 50% от общей пропускной способности канала при двух передающих устройствах
и 25% от пропускной способности канала при количестве устройств стремящимся к бесконечности.
Следовательно, максимальная интенсивность потока данных, поступающих в устройство передачи, не должно превышать 
/M.
Вычислим значения для вероятности коллизий для потока данных в канале. Решение
1 M |
|
|
следовательно |
1 |
|
|
|
; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
4 (M |
|
1) |
4 (M 1) |
||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
M |
146 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; max |
|
|
|
|
|
; |
|
|||
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 (M 1) |
4 (M |
1) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
квадратного уравнения имеет два корня.
1 |
1 4 |
|
(M 1) |
||
|
|||||
k12 |
|
|
. |
||
|
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
Один соответствует вероятности коллизий, второй – вероятности прохождения пакета без коллизии. Действительно k1+k2=1. Для вероятности коллизий используем меньший корень, поскольку с уменьшением интенсивности входящих потоков уменьшается и вероятность коллизий.
Выразим интенсивноять потока от устройства передачи как максимальный поток от устройства
умноженный на коэффициент = maxee (0 e 1) и подставим в выражение для вероятности коллизий.
Получим |
|
|
|
|
|
|
|
k |
1 1 e |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||
|
|
||
Из выражения для вероятности коллизий следует довольно неординарный вывод: вероятность коллизий не зависит от того насколько полно устройство передачи использует отведенную ей полосу пропускания.
Рассмотрим, как изменяется общая загрузка канала связи в зависимости от полезной загрузки
канала. Заметим, что отношение M / является полезной нагрузкой канала, тогда
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 (1 ki ) |
(1 |
k) |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
Me |
|
|
|
|
|
|
|
Me |
|||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4(M |
1) |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(M 1)(1 |
|
) |
||||
1 |
1 4 |
|
(M |
1) |
(1 |
|
1 |
e) |
1 e |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
(1 |
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
147
Для двух устройств передачи максимальная полезная загрузка равна 0,5, следовательно, общая загрузка канала будет равна 1. При увеличении количества устройств передачи максимальная полезная загрузка уменьшается до 0,25, а общая - до 0,5.
В заключении приведем несколько формул для расчет средней длины очереди L на отправку данных в устройствах передачи и среднего времени задержки T пакета данных в устройстве передачи,
предполагая что интенсивность обслуживания потока пакетов данных распределена экспоненциально, а
сам поток является пуассоновским.
Средняя длина очереди L при отклонении L
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
* |
L |
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
1 |
|
|
* |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Среднее время задержки Т, при отклонении Т |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
L |
|
|
|
; |
L |
|
|
|
|
|
|
. |
|
1 |
* |
|
|
1 |
* |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Получено 10.09.01 |
|
|
|
|
|
Воронежский годарственный |
|||||||
технический университет
148
УДК 681.3
А. В. Халявина КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ВУЗА НА ОСНОВЕ РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ ФАКУЛЬТЕТОВ, КАФЕДР И ППС
Дается описание функционирования концептуальных моделей управления деятельностью вуза, разработанных в Воронежском государственном техническом университете (ВГТУ) на основе рейтинговой оценки его факультетов, кафедр и профессорскопреподавательского состава
В деятельности вуза важным является процесс управления всеми подразделениями для эффективной организации учебного процесса,
выполнение научных исследований, научно-методического обеспечения развитие материальной базы и автоматизации учебного процесса.
Для принятия управленческих решений, адекватных реальному положению дел, необходимо иметь представление о состоянии научнообразовательной системы, т.е. необходимо непрерывное слежение за ее состоянием, что осуществляется путем мониторинга деятельности вуза. С этой целью может быть использована система рейтинговой оценки факультетов, кафедр, ППС. На основе этой системы в Воронежском государственном техническом университете сформированы концептуальные модели управления деятельностью вуза:
-на основе анализа рейтинговой оценки деятельности факультетов и кафедр;
-на основе анализа рейтинговой оценки деятельности профессорскопреподавательского состава.
Эффективное функционирование моделей осуществляется за счет оптимального использования связей, объединяющих как внутренние элементы этой системы, так и их связи с внешними объектами.
Схема управления деятельностью ВГТУ на основе анализа рейтинга его факультетов и кафедр представлены на рис.1
Во главе рассматриваемой модели стоит вуз (ВГТУ) как объект управления. Управляющее воздействие осуществляется через рейтинговую оценку деятельности его структурных подразделений (7 факультетов, 39 кафедр). Основными этапами работы являются:
1.Создание информационной базы: выбор показателей со своими весовыми коэффициентами, в зависимости от их значимости и определение их количества (66) 1 .
149
2. Введение апробированных данных комплексных критериев для оценки работы факультетов и кафедр. Разработка методики количественной оценки (ранжирования) работы структурных подразделений по основным видам деятельности: подготовка кадров, научно-
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ВУЗА НА ОСНОВЕ РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФАКУЛЬТЕТОВ И
КАФЕДР
Вуз, вгту
Управляющее воздействие
Структура вуза: факультеты (7), кафедры (39)
Создание информационной базы показателей (66), отражающих деятельность факультетов и кафедр
Введение апробированных данных комплексных критериев для оценки работы факультетов и кафедр
Расчет рейтинга факультетов и
Расчет рейтинга факультетов и кафедр
Определение мест факультетов и
Определение мест факультетов и кафедр
150
Принятие управленческих решений по улучшению работы
факультетов и кафедр
Совершенствование деятельности и развитие вуза через критический анализ материалов, представленных структурными подразделениями и результатов их рейтинга
Рис.1 исследовательская работа, издательская деятельность, развитие матери-
альной базы и автоматизация учебного процесса, организация общественной и воспитательной работы. Кроме того, оценивается интеллектуальный потенциал, научно-производственная и материальная среда.
3.Расчет рейтинга факультетов и кафедр с помощью программы для ПЭВМ с процессором Pentium в операционной системе Windows. Определение места факультета (кафедры) в структуре вуза.
4.Принятие управленческих решений по улучшению продуктивности и качества работы структурных подразделений вуза на основе аналитической и статистической информации по результатам рейтинга.
Итогом функционирования модели управления вузом является совершенствование его деятельности и развитие за счет улучшения показателей работы факультетов и кафедр, через критический анализ представленной информации по результатам рейтинговой оценки.
На рис. 2 представлена схема управления деятельностью ВГТУ на основе анализа рейтинговой оценки деятельность профессорско-препо- давательского состава. Управляющее воздействие на объект управления (вуз) происходит через рейтинговую оценку работы преподавателя.
Этапы работы модели следующие:
1.Определение совокупности показателей, характеризующих интеллектуальный потенциал преподавателя («П») и его творческой
активности («А») 2 .
2. Рациональный выбор весовых коэффициентов на основе экспертной оценки показателей в соответствии с их значимостью.
3. Расчет индивидуального рейтинга преподавателя в баллах и определение его места в структуре кафедры, факультета, университета.
4. Определение минимального количества баллов для каждой категории преподавателей (профессор, доцент и старший преподаватель, ассистент) по профилю кафедр (выпускающие, естественно-научные, общепрофессиональные, гуманитарные) исходя из возможных видов
151
работ, которые может выполнить в течение 5 лет преподаватель с нормированием на 1 год. На основе полученных расчетов строятся гистограммы (по баллам и местам) 3 .
5. Оценка результатов работы преподавателя путем сравнения набранных им баллов с минимальным определенным уровнем (по гисто-
грамме). Полученная оценка является предметом обсуждения на кафедре, учитывается при планировании индивидуальной работы преподавателя на очередной период времени, принимается во внимание при конкурсном избрании на должность.
6. Разработка мероприятий по стимулированию работы преподавателя, коллектива кафедры, факультета, что является методом совершенствования многогранной деятельности вуза как научно-
образовательной организации.
СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ВУЗА НА ОСНОВЕ РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ ПРОФЕССОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА
ВУЗ (ВГТУ)
Управляющее воздействие
Факультет
|
|
|
|
|
Кафедра |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Организационная, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Развитие творческой |
||||
общественная и |
|
|
|
Преподаватель |
|
|
|
|
|
|
инициативы |
||||
воспитательная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
работа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Продуктив- |
|
|
Продуктив- |
||||
Квалифи- |
|
|
Профессио- |
|
|
|
ность |
|
|
ность научно- |
|||||
|
|
|
|
педагоги- |
|
|
исследова- |
||||||||
кация |
|
|
нализм |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
ческой |
|
|
тельской |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
деятельности |
|
деятельности |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Определение структуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
показателей для «П» и «А» |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Рациональный выбор весовых |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
коэффициентов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
152