ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТИ СВЯЗИ

4.1. Модель в AnyLogic

4.1.1.Постановка задачи

Всети связи имеются n1 абонентов, обменивающихся между

собой сообщениями. Адресация сообщений организована посредством маршрутизаторов. На маршрутизатор поступают сообщения через случайные промежутки времени от n1 абонентов со средни-

ми интервалами времени T1, T2 ,..., Tn1 .

Сообщения могут быть n2 категорий с вероятностями их появ-

сложностями обработки S1, S2 , ..., Sn2 операций соответственно.

Маршрутизатор имеет k входов и k выходов, входной буфер 1 ёмкостью L1 байт для хранения сообщений, ожидающих обработки. В маршрутизаторе сообщения обрабатываются вычислительным комплексом (ВК) с производительностью Q операций/с. В случае полного заполнения буфера 1 поступающие на маршрутизатор сообщения теряются. Принято допущение, что одна операция вычислительной сложности соответствует одному байту при размещении сообщения в буфере.

После обработки сообщения в зависимости от направления передачи поступают в соответствующие буферы, стоящие на входах

каждого i-го направления связи, i =1,k . Каждый буфер имеет ём-

кость L2i байт, i =1,k . В случае полного заполнения буфера

направления поступающее сообщение теряется.

Из буферов сообщения передаются по своим направлениям. Каждое направление имеет основной и резервный каналы связи. Скорость передачи сообщений по основному и резервному кана-

лам связи каждого из направлений Vпi бит/с, i =1,k .

ВК и основные каналы связи имеют конечную надёжность. Интервалы времени TотВК и TотК1 , TотК2 , ..., TотКn между отказами ВК и каналов связи случайные. Длительности восстановления ВК и каналов связи TвВК и TвК1 , TвК2 , ..., TвКn также случайные.

При отказе обрабатываемые ВК и передаваемые по каналам связи сообщения теряются.

115

4.1.2. Исходные данные

n1 = 6; k = 4;

exponential(T1 )= exponential(T2 )=... = exponential(T6 )= exponential(30);

n2 = 4; pк1 = 0,3; pк2 = 0, 2; pк3 = 0,2; pк4 = 0,3;

Q = 40000 оп/с; L1 = 5000000;

normal(S1, So1 )= normal(53000, 6100); normal(S3 , So3 )= normal(66000, 7000); normal(S4 , So4 )= normal(50000, 500);

exponential(TотК1 )=... = exponential(TотК8 )= exponential(360); exponential(TвК1 )=... = exponential(TвК8 )= exponential(3.2);

exponential(TотВК )= exponential(3600), exponential(TвВК )=exponential(3.7);

Vпi = 5000 бит/с, n3i =1, L2i = 250000,i = 1,4.

4.1.3. Задание на исследование

Разработать имитационную модель функционирования сети связи. Исследовать влияние ёмкостей буферов, интервалов времени поступления сообщений, их вычислительных сложностей и других параметров на показатели функционирования сети с целью их оценки и принятия решений при необходимости по улучшению качества обслуживания сети.

4.1.4. Формализованное описание модели

Сообщения поступают от n1 = 6 источников. Интервалы по-

ступления сообщений, интервалы между отказами и время восстановления работоспособности распределяются по экспоненциальному закону (exponential), а вычислительные сложности сообщений в зависимости от категорий — по нормальному закону (normal). Для некоторых одинаковых параметров с целью упрощения принято, что они имеют равные значения, например, средние значения интервалов поступления сообщений. Модель же будет построена в некотором приближении универсальной так, что все эти значения могут быть любыми.

Вариант сети связи при принятых исходных данных (в том числе количестве входов и выходов маршрутизатора) может быть представлен в следующем виде (рис. 4.1).

116

Рис. 4.1. Вариант схемы сети связи

Сообщения абонентов А1 и А2 поступают на вход 1 маршрутизатора М1, абонентов А3 и А4 — на вход 2 маршрутизатора М1, абонента А5 — на вход 3 маршрутизатора М1, абонента А6 — на вход 4 маршрутизатора М1.

Маршрутизатор М1 настроен таким образом, что сообщения, адресованные абонентам А1 и А2 поступают на вход 1 маршрутизатора М2, а абонентам А3 и А4 — на вход 2 маршрутизатора М2.

Маршрутизатор М2 настроен так, что его выходы 1…4 подключены к каналам связи, по которым передаются сообщения, адресованные абонентам А1…А4 соответственно.

Видно, что система связи представляет собой многофазную многоканальную систему массового обслуживания замкнутого типа с ограниченными ёмкостями буферов (накопителей), то есть с отказами.

117

Теперь представим маршрутизатор также как систему массового обслуживания и в общем виде (рис. 4.2).

Рис 4.2. Маршрутизатор как система массового обслуживания

118

В маршрутизаторе выделены блок контроля 1, накопитель (буфер) ВК, непосредственно ВК, блок контроля 2, накопители направлений связи.

Назначение и функции выделенных в структуре сети связи и маршрутизаторе блоков будет рассмотрено позже в ходе изложения технологии построения модели в AnyLogic.

Следует иметь в виду, что возможны и другие варианты декомпозиции сети связи как системы. Тем более что нами взята с учебной точки зрения одна из простых схем лишь для демонстрации цели работы.

Сообщения, поступающие на маршрутизатор, должны иметь следующие параметры:

numAbOtpr — номер абонента-отправителя сообщения; numAbPol — номер абонента-получателя сообщения; numKat — номер категории сообщения;

timeOtpr — время отправления сообщения абонентом; dlina — длина сообщения, байт;

timeObr — время обработки сообщения ВК, с; timePered — время передачи сообщения по каналу связи, с.

Эти параметры получаются путем розыгрыша по следующим исходным данным:

kolAbonent — количество абонентов;

timeAbonent — среднее время отправления сообщений абонентом, с;

verKat={verKat1, verKat2, verKat3, verKat4} —

вероятности распределения видов сообщений первой, второй, третьей и четвёртой категорий соответственно,

verKat1+verKat2+verKat3+verKat4=1; dlKat={dlKat1, dlKat2, dlKat3, dlKat4} — сред-

ние длины сообщений, байт, первой, второй, третьей и четвёртой категорий соответственно;

dlKat0={dlKat01, dlKat02, dlKat03, dlKat04} —

стандартные отклонения длин сообщений, байт, первой, второй, третьей и четвёртой категорий соответственно;

proizvod — производительность ВК при обработке сообщения, оп/c;

skorPeredKan — среднее время передачи сообщений по каналу связи, бит/с;

119

skorPeredKanR — среднее время передачи сообщений по резервному каналу связи, бит/с;

timeBklKanR — время включения резервного канала связи.

В ходе моделирования собирается следующая статистика: kolOtprKat1, kolOtprKat2, kolOtprKat3,

kolOtprKat4, kolOtpr — количество отправленных абонентом сообщений первой, второй, третьей, четвёртой и всех катего-

рий соответственно;

kolPolKat1, kolPolKat2,kolPolKat3,kolPolKat4, kolPol — количество полученных абонентом сообщений первой, второй, третьей, четвёртой и всех категорий соответственно;

всегоОтпрКат1, всегоОтпрКат2, всегоОтпрКат3,

всегоОтпрКат4, всегоОтпр — количество отправленных в сети сообщений первой, второй, третьей, четвёртой и всех категорий соответственно;

всегоПолКат1, всегоПолКат2, всегоПолКат3, все-

гоПолКат4, всегоПол — количество полученных в сети сообщений первой, второй, третьей, четвёртой и всех категорий соответственно;

количество отправленных сообщений каждым абонентом каждому абоненту сети;

количество полученных сообщений каждым абонентом от каждого абонента сети.

По этим статистическим данным рассчитываются: коэффициенты пропускной способности между всеми абонен-

тами сети; коэфПропСпособ — коэффициент пропускной способности

сети связи; врПередачи — среднее время передачи абоненту одного со-

общения; врПередСооб — среднее время передачи в сети связи одного

сообщения.

Коэффициенты пропускной способности определяются как отношение количества полученных сообщений к отправленным сообщениям.

В модели также для выполнения условий ограничения ёмкостей буферов необходимо использовать:

emkBuferVx — ёмкость входного буфера абонента, байт;

120