3 Описание разработанной программы

Список использованных переменных с описанием приведён в Таблице 1.

Таблица 1 — Описание использованных переменных

Переменная	Описание
SLOTS	Количество временных слотов для моделирования
T_rb	Длительность одного временного слота (секунды)
T	Температура системы (Кельвины)
V	Объем данных в одном пакете (бит)
R	Радиус зоны покрытия базовой станции (метры)
Ptx	Мощность излучения базовой станции (Вт)
f0	Частота сигнала (МГц)
kn	Коэффициент шума приёмника
DF	Полоса пропускания канала связи (МГц)
k	Постоянная Больцмана
Pn	Мощность шума (Вт)
abonents	Список количества абонентов в системе
H	Высота базовой станции (метры)
S	Тип местности (0 – маленький город)
h_s	Высота мобильного абонента (метры)
lambd_list	Массив значений интенсивности входного потока (пакеты/сек)
p_list	Вероятность передачи пакетов
dist	Расстояния абонентов от базовой станции (метры)
L_db_list	Список затуханий сигнала для абонентов
buffer_volume	Список среднего объема данных в буфере
buffer	Буфер хранения данных для каждого абонента
total_data	Общий объем данных в буфере за всё время
Prx	Мощность принимаемого сигнала (Вт)
SNR	Отношение сигнал/шум
C	Пропускная способность абонента (бит/сек)
V_i	Объем передаваемых данных абоненту в слоте (бит)
packets	Количество сгенерированных пакетов данных для каждого абонента

Код реализации представлен в Приложении А. Программно в начале подключаются библиотеки и описываются параметры базовой станции и известные константы. Также задаётся массив для различных интенсивностей входного потока и массив вероятностей передачи пакета.

Моделирование работы станции реализовано в методе modeling(). Внешний цикл перебирает заданное количество пользователей, для которых генерируются случайные расстояния до станции, вычисляется затухание сигнала и пропускная способность канала. Внутренний цикл проходит по разным интенсивностям входного потока, моделируя передачу данных на протяжении заданного количества временных слотов. В каждом слоте рассчитывается мощность принимаемого сигнала, пропускная способность, объем переданных данных и обновляется состояние буфера. После завершения моделирования рассчитывается средний объем данных в буфере, который используется для построения графика зависимости загрузки буфера от интенсивности входного потока для различного количества абонентов.

В соответствии с Рисунком 3, программно построен график зависимости среднего суммарного объёма данных в буферах от интенсивности входного потока.

Рисунок 3 - график зависимости среднего суммарного объёма данных в буфере у всех АБ от интенсивности входного потока

График показывает, что чем выше интенсивность входного потока, тем больше и объём содержащихся в буферах данных, при этом с увеличением количества абонентов в системе ускоряются и темпы роста нагрузки на базовую станцию.

Видно, чем больше абонентов в системе, тем меньшую нагрузку может вынести система, так как при интенсивности входного потока размеры передаваемых данных увеличиваются до бесконечности.

Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы получены навыки моделирования стандартных сценариев работы телекоммуникационных систем с топологией типа «звезда». Изучены свойства алгоритмов планирования ресурсов нисходящего кадра в подобных системах. Изучена стратегия распределения ресурсных блоков в централизованной сети со случайным трафиком.

Смоделирована работа базовой станции на основе модели распространения Окамура-Хата при случайном равномерном распределении абонентов в радиусе станции, и случайном затухании сигнала станции. Построен график зависимости среднего суммарного объёма данных в буферах от интенсивности входного потока.

Выяснено, что нагрузка на систему повышается с увеличением числа абонентов в сети и повышением интенсивности входного потока передаваемых данных, что постепенно приводит к переполнению буферов.