lab_08_matmodel
.pdfМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»
(СПбГУТ)
Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем (ИКСС)
Профиль: Интернет и гетерогенные сети
ОТЧЁТ
по лабораторной работе 8
Тема: Имитационное моделирование канала передачи данных с коллизиями (множественный доступ)
Выполнили: Дзоблаев Э., Франк В., Ивашова М., Чиликина К., группа ИКТУ-41
Проверил: доцент, Дмитриева В.В.
Санкт-Петербург
2025 г.
1. Построение имитационной модели:
Рисунок 1 – Структура модели br – параметр, определяющий скорость ПД в канале (бит/с);
a – параметр, определяющий интенсивность кадров (кадров/с); len - - параметр, определяющий размер кадра (байт);
selectOutput – «сортирует» искаженные в результате коллизий кадры, направляя их в sink1 и неповрежденные кадры, направляя их в sink.
p – переменная, в которой вычисляется доля искаженных кадров;
cls – переменная, служит для подсчета одновременно передаваемых кадров
media (элемент задержки - delay) имитация среды распространения, которая занимается на время передачи кадра.
source – генерация потока кадров (имитация трафика пользователей)
Рисунок 2 – Запуск и проверка модели
Интенсивность |
|
Вероятность коллизий |
|
нагрузки |
|
Имит. моделирование |
Аналитический расчет |
0.1 |
0 |
|
0 |
0.2 |
0.001 |
|
0.001 |
0.3 |
0.002 |
|
0.002 |
0.4 |
0.003 |
|
0.003 |
0.5 |
0.003 |
|
0.003 |
0.6 |
0.004 |
|
0.004 |
0.7 |
0.004 |
|
0.004 |
0.8 |
0.005 |
|
0.005 |
0.9 |
0.006 |
|
0.006 |
Таблица – 1 Зависимость вероятности коллизий от интенсивности нагрузки.
Нагрузка (использование канала) определяется интенсивностью пакетов и их длиной. В обозначениях, принятых в нашей модели она равна:
Рисунок 3 – график зависимости вероятности коллизий от интенсивности нагрузки.
2. Исследование и оптимизация параметров передачи
Если вероятность потери кадра из-за коллизии равна pc, то при повторении кадра k раз, вероятность его успешной доставки составит:
Количество |
Вероятность доставки данных по |
Вероятность доставки данных по |
повторов |
результатам ИМ |
результатам аналитической модели |
фрейма |
|
|
1 |
0.528 |
0.526 |
2 |
0.479 |
0.480 |
3 |
0.379 |
0.379 |
4 |
0.272 |
0.269 |
5 |
0.189 |
0.192 |
6 |
0.124 |
0.125 |
7 |
0.079 |
0.080 |
8 |
0.049 |
0.049 |
9 |
0.028 |
0.025 |
10 |
0.017 |
0.015 |
11 |
0.011 |
0.012 |
12 |
0.006 |
0.006 |
13 |
0.005 |
0.006 |
14 |
0.004 |
0.004 |
15 |
0.003 |
0.003 |
16 |
0.002 |
0.002 |
17 |
0.001 |
0.001 |
18 |
0 |
0.001 |
19 |
0 |
0 |
20 |
0 |
0 |
Таблица – 2 Зависимость вероятности доставки кадра от количества повторений
Рисунок 4 – график зависимости вероятности доставки кадра от количества повторений
1.По построению имитационной модели канала с коллизиями
•Модель успешно реализована в AnyLogic с использованием элементов source, delay, selectOutput, sink и переменных для учёта коллизий.
•Учтён ключевой механизм: коллизия возникает при пересечении интервалов передачи кадров от разных источников.
•Модель позволяет исследовать влияние нагрузки канала на вероятность коллизий и эффективность доставки данных.
2.По результатам имитационного и аналитического моделирования канала с коллизиями
•Результаты имитационного моделирования (Таблица 1) практически полностью совпадают с аналитическими расчётами.
Например, при нагрузке 0.1–0.9 вероятность коллизий составила 0– 0.006, что подтверждает корректность модели.
•В Таблице 2 видно, что с увеличением числа повторов кадра вероятность падает:
o При 1 повторе доставка ≈ 52%,
o При 5 повторах ≈ 19%,
oПри 10 повторах ≈ 1.5%.
Это объясняется тем, что повторные передачи увеличивают общую нагрузку канала, что ведёт к росту коллизий.
•Аналитическая модель (расчёт по формуле Pдост=1−PколлkPдост =1−Pколлk) даёт результаты, близкие к имитационным, что подтверждает адекватность математической модели.
3.По результатам определения оптимального количества повторов кадра
•Оптимальным является 1 повтор (т.е. передача без дублирования), так как любое увеличение числа повторов снижает вероятность доставки из-за роста нагрузки и коллизий.
•При использовании протокола без подтверждения и без контроля коллизий многократная передача неэффективна и лишь ухудшает работу канала.