Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Моделирование телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие
.pdf
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
11
называются сети, которые имеют небольшую протяженность и могут располагаться внутри здания, на территории предприятия либо фирмы.
Например, небольшие АТС для внутренней связи либо компьютерная
сеть из нескольких соединенных компьютеров или любая другая система
для передачи информации.
Региональные сети имеют большую протяженность, объединяют
абонентов и сетевые узлы, расположенные в пределах города либо небольшого региона. К ним относятся городские АТС, сервера объединяющие локальные сети в одну для выхода в глобальную сеть. В качестве передающей
среды они могут использовать телефонную сеть, оптоволокно, сетевой кабель и т.п.
Глобальная сеть выполняет передачу информации между узлами,
расположенными в разных государствах, и может использовать для передачи спутниковую связь, радиосвязь, каналы оптоволоконной передачи,
трансконтинентальные каналы связи.
Вычислительные сети – это объединения нескольких станций на
базе компьютеров (узлы сети). Передача информации по сети организуется
путем взаимодействия узлов сети друг с другом.
При выполнении передачи информации следует учитывать, что для
организации взаимодействия компьютеров, выполненных на разных аппаратных платформах и работающих под разными операционными системами, необходимо согласованное взаимодействие узлов друг с другом. Согласование выполняется на основе принятых сетевых протоколов передачи
информации между сетевыми узлами. Такие протоколы являются стандартными и «понятны» всем компьютерам. Благодаря использованию протоколов обеспечивается правильная и безошибочная передача информации
между сетевыми узлами. Протокол обмена состоит из нескольких уровней.
На уровнях протокола обмена оговариваются форма сигнала, передающего
информацию, порядок передаваемых сигналов, средства обнаружения
ошибок, свойства канала передачи информации, порядок взаимодействия с
другими протоколами обмена между узлами и многие другие параметры
среды передачи данных и характеристики взаимодействия компьютеров
друг с другом.
Все узлы сети классифицируются по таким признакам, как назначение, обрабатываемая в них информация, роль узла в сети и некоторым другим признакам. В классификацию входят:
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
12
−сервер – компьютер, который обладает ресурсами и предоставляет
их другим сетевым пользователям;
−клиент – компьютеры, которые взаимодействуют с сервером и полу-
чают доступ к его сетевым ресурсам;
−среда – канал для передачи информации между компьютерами;
−совместно используемые данные – информация, которая может быть
использована несколькими сетевыми компьютерами;
−совместно используемые периферийные устройства – ресурсы, кото-
рые предоставляются сервером другим сетевым компьютерам. Это может
быть принтер, дисковод, внешний накопитель, рабочая станция и многие
другие устройства;
−ресурсы – используемая в сети информация, которая может содер-
жаться в форме программных комплексов, либо это могут быть прикладные программы или файлы, содержащие любую информацию.
Большинство компьютерных сетей, которые используются для пере-
дачи информации, являются комбинированными. Для обмена информацией
между сетевыми узлами может быть использован как последовательный, так
и параллельный режим обмена. Наиболее простым по реализации является
последовательный режим обмена информацией. В этом случае канал связи
представляет собой пару либо тройку проводов, по которым информация передаётся последовательно бит за битом. Такой режим используется в основном там, где требуется организовать эффективную с экономической точки
зрения компьютерную сеть. Недостатком такого канала связи является низкая производительность. Поэтому он используется при передаче небольших
объемов данных. Достоинством последовательного режима передачи информации является то, что он может передавать информацию на большие расстояния без ошибок, а по стоимости такая сеть является экономически выгодной. Параллельный режим обмена позволяет одновременно передавать
сразу группу бит. Количество одновременно передаваемых бит определяется
количеством линий связи в канале. Такой режим позволяет быстрее передавать большой объем данных между сетевыми узлами. Недостатком такого
режима является то, что стоимость такого режима обмена на порядок выше
по сравнению с последовательным режимом обмена, а расстояние, на которое можно передавать информацию без ошибок, меньше.
Сетевые компьютеры, соединённые между собой каналами связи,
образуют определенный рисунок, называемый топологией сети. Различают
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
13
несколько стандартных, наиболее часто используемых топологий. Это общая шина, звезда, кольцо. В зависимости от используемой топологии определяются протоколы, по которым между узлами ведётся обмен информацией, оборудование, с помощью которого каждый компьютер может передавать другому компьютеру информацию, скорость обмена. Все эти параметры компьютерной сети учитываются при организации процесса имитационного моделирования телекоммуникационных систем и сетей.
Модель СМО применительно к телекоммуникационной системе
должна обязательно учитывать один из важных параметров любой ТКС –
время задержки передачи пакета по ТКС.
Этот параметр зависит от многих факторов, имеющих стохастический характер. Например, изменение количества абонентов в сети во времени может изменить трафик в ТКС как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Проблема, возникающая при моделировании, состоит в
том, что изменения трафика в реальной телекоммуникационной системе
происходит постоянно в течение суток, часов, минут, поэтому точно промоделировать трафик ТКС на каком-то заданном интервале времени практически невозможно.
При моделировании оборудования также возникает множество
проблем. Это связано с тем, что любая ТКС может включать в себя большой набор оборудования (коммутаторы, управляющие устройства, каналы, маршрутизаторы и др.). Количество оборудования ТКС должно
быть оптимальным, поскольку из-за снижения трафика может появиться
лишнее оборудование и вся система из-за его простоя будет нерационально использоваться.
Моделирование ТКС должно учитывать наличие большого количества оборудования и в процессе моделирования ТКС должна рассматриваться не как отдельная система, а как комплекс систем, каждая из которых
при моделировании должна рассматриваться как СМО. В этом случае количество СМО в моделируемой системе может достигать нескольких сотен, а может и больше.
При разработке телекоммуникационной системы возникает ряд задач, которые необходимо решить для обеспечения качества обслуживания
абонентов и эффективности обслуживания заявок, передаваемых от абонента к абоненту либо от абонента к серверу и обратно.
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
14
В процесс разработки телекоммуникационной системы важными во-
просами являются выбор дисциплины обслуживания заявок, нагрузка на
систему, количество абонентов, количество каналов связи и многое другое.
Использование для решения таких задач имитационного моделиро-
вания позволяет определить, какая нагрузка будет в сети, в какие моменты
будет перегрузка. Также решаются вопросы о выборе структуры сети, какие коммутационные устройства необходимы для обеспечения правильной
передачи, как должна конфигурироваться сеть, по каким критериям устанавливается трафик в сети, как он может изменяться, а также решается ряд
других менее значимых вопросов.
В зависимости от особенностей реализации телекоммуникационной
системы решаются вопросы выбора полосы передаваемого сигнала, определяется максимальное количество индивидуальных каналов, приоритеты
доступа, коэффициент искажения сигнала при передаче, какие виды передачи являются наиболее подходящими.
Основными характеристиками любой системы массового обслужи-
вания являются такие параметры, как время ожидания и производительность. В любой системе массового обслуживания под временем ожидания
понимается интервал времени между моментом поступления в систему заявки на обслуживание и моментом, когда обслуживание будет выполнено.
В телекоммуникационных системах, являющихся системой с коммутацией
пакетов, под временем ожидания понимается интервал времени между моментом отправки запроса на обслуживание (отправка запроса серверу) и
моментом, когда пользователь получит ответ.
В процессе моделирования под производительностью СМО пони-
мают запросы, поступающие в систему. Расчет по запросам определяет,
сколько их было удовлетворено в единицу времени. В реальных системах
ТКС производительность рассчитывается как объем информации, переданный за секунду.
Если мультисервисная сеть (или как ее еще называют сеть с комму-
тацией пакетов) исследуется в качестве системы СМО с помощью имитационного моделирования, то в любой моделирующий системе ее производительность определяется как пакетная и такая производительность означает количество переданных заданий в секунду. Хотя реальная мультисервисная телекоммуникационная система передаёт по сети не задания, а пакеты с различной информацией.
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
15
Также одним из параметров, позволяющим оценить эффективность
телекоммуникационной системы, является время формирование ответа.
В случае поступления в систему массового обслуживания заявки система задерживает заявку, а затем выполняет на эту заявку какие-то действия. Для
мультисервисных сетей этот параметр называется временем ответа. Этот параметр определяется как период времени, за которой система получит, обработает и отправит ответ абоненту в случае поступления к ней заявки.
В некоторых системах такое упрощенное представление о времени
формирования ответа не полностью учитывает характеристики системы.
Например, в компьютерной сети, до того момента как сервер получит заявку, система тратит время на пересылку заявки от абонента на сервер по
сети. А после обслуживания заявки формируется ещё один интервал времени на пересылку ответа от сервера к абоненту.
При моделировании работы СМО такая характеристика, как производительность системы, определяется количеством заданий, которые могут
быть выполнены системой за единицу времени.
Когда оценивается коэффициент использования оборудования ТКС,
принимаются ограничение, что коэффициент может быть только в диапазоне от «совсем не используется» и до «все оборудование занято» (значение в диапазоне от 0,0 до 1,0). Это дает возможность оценить качество обслуживания абонентов проверкой, соответствует ли объем оборудования
для обслуживания вызовов при максимальной нагрузке и какой объем оборудования будет простаивать при минимальной нагрузке, т.е. использоваться нерационально.
По этому параметру и определяется качество обслуживания абонентов. При любой нагрузке запрос абонента должен быть обработан, и задержка обработки должна быть минимальной по времени. Учитывая эти
требования, количество оборудования должно быть оптимальным.
Проще было бы рассчитать среднее количество оборудования для
обслуживания нагрузки при максимальном и минимальном её объеме. Однако это привело бы к тому, что качество обслуживания абонентов было
бы низким. Оптимальным количеством оборудования считается такое, когда при максимальной нагрузке время ожидания обслуживания абонента не
превышало бы заранее заданного значения.
Помимо коэффициента использования оборудования для разработчика важным параметром является определение, сколько информации без
изменения будет передано в фиксированный интервал времени по ТКС.
1. Моделирование телекоммуникационных систем в GPSS
16
Другим параметром при моделировании является объем ошибок при
передаче информации в ТКС.
Этот показатель является одним из важнейших при разработке ТКС.
Комплексная оценка этого параметра при моделировании ведется путем
обработки собранной информации, связанной с появлением ошибок при
передаче. На оценку влияет вероятность и частота появления ошибок, определение максимального объема ошибок в единицу времени. Другим важным параметром ТКС, получаемым с помощью модели, является вероятность удачного обслуживания заявки и частота поступления неудачных попыток заявки на обслуживание.
Важной задачей, решаемой с помощью модели, является получение
оценки вероятности выхода из строя системы или её компонентов. Эти показатели дают возможность оценить вероятность выхода из строя разрабатываемой ТКС.
Основными параметрами любой моделируемой телекоммуникационной системы являются поток вызовов, закон распределения вызовов,
время обслуживания и дисциплины обслуживания вызовов.
Модель, составленная в системе GPSS, позволяет выполнить моделирование проектируемой телекоммуникационной системы с любыми заданными параметрами входного потока заявок, оценить правильность работы
системы, исследовать временные параметры обслуживания заявок, выполнить сбор статистических данных и определить оптимальные параметры элементов телекоммуникационной системы для её эффективной работы.
Моделирование выполняется на уровне составления программы из
некоторого последовательного набора блоков, с помощью которого моделируют поступление потока заявок в систему, их обработку и управление
потоками заявок в телекоммуникационной системе.
Система моделирования GPSS имеет фиксированный набор специальных блоков (операторов), каждый из которых имеет несколько параметров, позволяющих настраивать работу блока в зависимости от выполняемых им действий. При составлении модели блоки должны располагаться в
определённом порядке, в полном соответствии с алгоритмом работы моделируемой системы. Результатом работы модели в системе GPSS являются
отчёты, гистограммы, таблицы.
2. Начало работы с системой моделирования GPSS
17
2. НАЧАЛО РАБОТЫ C СИСТЕМОЙ
МОДЕЛИРОВАНИЯ GPSS
Интегрированную среду разработки имитационных моделей GPSS
Studio можно скачать с официального сайта разработчика ООО «ЭлинаКомпьютер» – e lina-computer.ru.
Дистрибутив программы располагается в архиве. После скачивания в
папке загрузки будет располагаться файл «GpssStudio 1.0 Setup.zip»
(«GpssStudio Student 1.2.0.0 Setup.zip», если устанавливается студенческая
версия). В архиве располагается программа установки («GpssStudio Student
1.2.0.0 Setup.exe», для студенческой версии). Её необходимо извлечь из архива стандартными средствами Windows или с помощью специальных программ, таких как WinRAR или 7Zip.
Для извлечения содержимого архива, с использованием стандартных
средств Windows, необходимо открыть данный файл (содержимое будет показано как список файлов обычной папки). После чего необходимо скопировать файл программы установки «GpssStudio 1.0 Setup.exe» (или «GpssStudio
Student 1.2.0.0 Setup.exe») и вставить его в любое удобное место.
После извлечения программы установки среды разработки имитационных моделей GPSS Studio её необходимо запустить двойным кликом. При
этом может появиться стандартное окно Windows с предупреждающим сообщением, что предпринимается попытка запуска файла, полученного из Интернета. В данном окне необходимо нажать кнопку, разрешающую установку. Для установки могут потребоваться права администратора.
Программа установки реализована в виде стандартного мастера
установки. Настройка процесса установки выполняется пошагово. Каждый
шаг представляет определённый вид соглашения или настройки, отображаемый в специализированном окне. Навигация между окнами производится
с помощью кнопок «Назад» и «Далее».
После запуска программы установки появится окно с лицензионным
соглашением (рис.1).
Необходимо внимательно прочитать текст лицензии, и в случае согласия установить переключатель в значение «Я принимаю условия соглашения», нажать кнопку «Далее». Если лицензионное соглашение не устраивает, то необходимо нажать на кнопку «Отмена». При этом откроется
2. Начало работы с системой моделирования GPSS
18
диалог подтверждения отмены установки, в котором следует нажать
кнопку «Да» для выхода из программы установки.
Рис. 1. Окно с лицензионным соглашением
При нажатии кнопки «Далее» мастер установки откроет следующее
окно (рис. 2), в котором необходимо указать путь установки.
Его можно задать вручную посредством ввода с клавиатуры назва-
ния новой папки в соответствующее поле или нажать кнопку «Обзор…» и
выбрать папку в стандартном диалоговом окне (рис. 3). По умолчанию программа устанавливается в папку «Program Files».
После выбора пути необходимо нажать кнопку «Далее». При этом
откроется окно с выбором имени папки, представляющей программу в
меню Пуск (рис. 4).
Её можно задать вручную или нажать кнопку «Обзор…» и выбрать
с помощью стандартного диалогового окна. По умолчанию папка называется «GpssStudio».
2. Начало работы с системой моделирования GPSS
19
Рис. 2. Окно выбора пути установки
Рис. 3. Стандартный диалог выбора пути установки
2. Начало работы с системой моделирования GPSS
20
Рис. 4. Окно выбора папки меню Пуск
После выбора имени папки необходимо нажать кнопку «Далее» для
открытия окна дополнительных настроек (рис. 5).
Здесь можно указать мастеру установки, чтобы он создал ярлык на ра-
бочем столе, установив соответствующий флажок. Если флажок будет сброшен, то ярлык не будет создан. В этом случае программу можно будет найти
в папке установки или в меню Пуск. По умолчанию флажок установлен.
На следующем шаге мастер обобщит и отобразит все выбранные
действия, чтобы вы могли ещё раз проверить правильность настроек. Если
настройки неправильные, то можно вернуться к любому предыдущему
шагу с помощью кнопки «Назад». Для этого надо нажать на кнопку «Установить» и процесс установки запустится. При этом откроется окно с прогрессом установки (рис. 6).
Если при установке не возникло ошибок, то откроется окно, в котором будет констатирован факт завершения установки (рис. 7).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]