Имитационное моделирование системы, осуществляющей модель локальной вычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры

КУРСОВАЯ РАБОТА

Имитационное моделирование системы, осуществляющей модель локальной вычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры




Содержание



Аннотация

Задание на курсовое проектирование

Система обозначений объектов моделируемой системы

Диаграмма IDEF 0

Текст модели

Результаты моделирования (листинг)

Гистограмма функции распределения

Интерпретация результатов

Исследование устойчивости модели

Тестовые задачи для исследования адекватности модели

Выводы

Список используемой литературы




Аннотация



Место разработки: Донецкий Филиал Института Управления, Бизнеса и Права

Цель работы: знакомство с системой имитационного моделирования GPSS/PC, с подготовкой задания на моделирование, выполнением анализа и обработкой результатов моделирования.

В данном курсовом проекте рассмотрена разработка модели системы, осуществляющей модель локальной вычислительной сети (ЛВС) кольцевой структуры.

Для разработки курсового проекта использовался язык программирования GPSS World Student Version 4.3.5


Задание на курсовое проектирование



Задача 3.

МОДЕЛЬ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ (ЛВС) кольцевой структуры

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) состоит из 4 рабочих станций, имеет кольцевую структуру и функционирует следующим образом.

Поток заявок (пакетов на передачу) от каждой станции - пуассоновский со средними интервалами, указанными в таблице 1.



Таблица 1. Средние значения интервала поступления заявок от каждой станции

Номер рабочей станции

Среднее значение, секунд

1

2

3

4

22

25

20

25



По сети циркулирует маркер, поочередно дающий каждой станции право на использование канала для передачи данных.

При поступлении маркера рабочая станция проверяет, поступил ли вместе с ним пакет. Если маркер пришел без пакета, то если станция имеет в этот момент свой пакет для передачи, то она передает его вместе с маркером. При отсутствии пакета для передачи маркер передается на следующую станцию. Если маркер пришел с пакетом, то станция анализирует пакет, сравнивая его адрес отправителя со своим адресом. Если эти адреса совпадают, то станция анализирует пакет, прошедший через все кольцо, с хранимым у нее экземпляром того же пакета. Время анализа распределено по нормальному закону, параметры функции распределения представлены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры функции распределения времени сравнения пакета с образцом

Номер станции

Математическое ожидание, десятые доли секунд

Среднее квадратическое отклонение

1

2

3

4

50

40

30

50

15

12

13

14



Вероятность искажения пакета = 0,1. Если пакет искажен, станция передает его повторно вместе с маркером. Если не искажен, транслируется маркер без пакета.

Если во время обработки поступает новый пакет, то он записывается в буфер. Каждый буфер может хранить только один пакет, и количество буферов ограничено, при отсутствии свободного буфера пакет уничтожается.

Вероятность искажения пакета Pc. Если пакет не искажен, то станция уничтожает пакет и восстанавливает (транслирует) маркер, в противном случае вновь передает экземпляр пакета.



Система обозначений объектов моделируемой системы



STAN1- МЕТКА

STAN2- МЕТКА

STAN3- МЕТКА

STAN4- МЕТКА

ANALIZ1- МЕТКА

ANALIZ2- МЕТКА

ANALIZ3- МЕТКА

ANALIZ4- МЕТКА

PRISHOL1- МЕТКА

PRISHOL2- МЕТКА

PRISHOL3- МЕТКА

PRISHOL4- МЕТКА

BUFER- РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ №1

EXPON- ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПУАССОНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ

OBRABOTKA- МЕТКА

UXOD- МЕТКА

PRINYAL- МЕТКА

UNICHTOZH- МЕТКА

INBUFER- МЕТКА



			Диаграмма IDEF0

			

			

			

			Текст программы

			

			*буфер для маркера в кол-ве 1

			BUFER STORAGE 1

			AAA1 VARIABLE C1-X1

			

			*инициализация закона

			EXPON 		FUNCTION 		RN1,C24

			

			0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509/.500,.690/.600,.915/.700,1.200/.750,1.380/.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300/.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200/.970,3.500/.980,3.900/.990,4.600/.995,5.300/.998,6.200/.999,7/1,8

			

			*формируем сообщения с каждой рабочей станции

			GENERATE 22,FN$EXPON

			TABULATE TAB1

			ASSIGN 1,1

			SAVEVALUE 1,C1

			TRANSFER ,OBRABOTKA

			

			GENERATE 25,FN$EXPON

			ASSIGN 1,2

			TRANSFER ,OBRABOTKA

			

			GENERATE 20,FN$EXPON

			ASSIGN 1,3

			TRANSFER ,OBRABOTKA

			

			GENERATE 25,FN$EXPON

			ASSIGN 1,4

			TRANSFER ,OBRABOTKA

			

			*направляем в маркер заявку

			OBRABOTKA GATE NU OA1,INBUFER

			SEIZE OA1

			TRANSFER ,STAN1

			

			*буферизация сообщения

			INBUFER GATE SNF BUFER,UXOD

			ENTER BUFER

			SEIZE OA1

			LEAVE BUFER

			

			*сообщение на 1-ю рабочую станцию

			STAN1 GATE SF BUFER,ANALIZ1

			ANALIZ1 TEST E P1,1,STAN2

			ADVANCE 50,15

			GATE SF BUFER,PRISHOL1

			PRISHOL1 ENTER BUFER

			TRANSFER ,PRINAYL

			

			*сообщение на 2-ю рабочую станцию

			STAN2 GATE SF BUFER,ANALIZ2

			ANALIZ2 TEST E P1,2,STAN3

			ADVANCE 40,12

			GATE SF BUFER,PRISHOL2

			PRISHOL2 ENTER BUFER

			TRANSFER ,PRINAYL

			

			*сообщение на 3-ю рабочую станцию

			STAN3 GATE SF BUFER,ANALIZ3

			ANALIZ3 TEST E P1,3,STAN4

			ADVANCE 30,13

			GATE SF BUFER,PRISHOL3

			PRISHOL3 ENTER BUFER

			TRANSFER ,PRINAYL

			

			*сообщение на 4-ю рабочую станцию

			STAN4 GATE SF BUFER,ANALIZ4

			ANALIZ4 TEST E P1,4,PRINAUL

			ADVANCE 50,14

			GATE SF BUFER,PRISHOL4

			

			*конец обработки

			PRINAUL TRANSFER 0.1,,STAN1

			RELEASE OA1

			TRANSFER,UNICHTOZH

			

			*процедура выхода из системы

			UXOD SAVEVALUE 1+,1

			

			*сообщение покидает систему

			UNICHTOZH TERMINATE 1

			TAB1 TABLE V$AAA1,5,5,22

			

START 100	



Результаты моделирования (листинг)



GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.13.1





Sunday, June 12, 2005 15:24:25 



START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 528.199 48 1 1





NAME VALUE 

AAA1 10001.000

ANALIZ1 23.000

ANALIZ2 29.000

ANALIZ3 35.000

ANALIZ4 41.000

BUFER 10000.000

EXPON 10002.000

INBUFER 18.000

OA1 10006.000

OBRABOTKA 15.000

PRINAUL 44.000

PRINAYL 10013.000

PRISHOL1 26.000

PRISHOL2 32.000

PRISHOL3 38.000

PRISHOL4 10022.000

STAN1 22.000

STAN2 28.000

STAN3 34.000

STAN4 40.000

TAB1 10004.000

UNICHTOZH 48.000

UXOD 47.000





LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 26 0 0

2 TABULATE 26 0 0

3 ASSIGN 26 0 0

4 SAVEVALUE 26 0 0

5 TRANSFER 26 0 0

6 GENERATE 27 0 0

7 ASSIGN 27 0 0

8 TRANSFER 27 0 0

9 GENERATE 30 0 0

10 ASSIGN 30 0 0

11 TRANSFER 30 0 0

12 GENERATE 19 0 0

13 ASSIGN 19 0 0

14 TRANSFER 19 0 0

OBRABOTKA 15 GATE 102 0 0

16 SEIZE 1 0 0

17 TRANSFER 1 0 0

INBUFER 18 GATE 101 0 0

19 ENTER 1 1 0

20 SEIZE 0 0 0

21 LEAVE 0 0 0

STAN1 22 GATE 1 0 0

ANALIZ1 23 TEST 1 0 0

24 ADVANCE 0 0 0

25 GATE 0 0 0

PRISHOL1 26 ENTER 0 0 0

27 TRANSFER 0 0 0

STAN2 28 GATE 1 0 0

ANALIZ2 29 TEST 1 0 0

30 ADVANCE 1 0 0

31 GATE 1 1 0

PRISHOL2 32 ENTER 0 0 0

33 TRANSFER 0 0 0

STAN3 34 GATE 0 0 0

ANALIZ3 35 TEST 0 0 0

36 ADVANCE 0 0 0

37 GATE 0 0 0

PRISHOL3 38 ENTER 0 0 0

39 TRANSFER 0 0 0

STAN4 40 GATE 0 0 0

ANALIZ4 41 TEST 0 0 0

42 ADVANCE 0 0 0

43 GATE 0 0 0

PRINAUL 44 TRANSFER 0 0 0

45 RELEASE 0 0 0

46 TRANSFER 0 0 0

UXOD 47 SAVEVALUE 100 0 0

UNICHTOZH 48 TERMINATE 100 0 0





FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

OA1 1 0.980 517.539 1 2 0 0 0 1





STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

BUFER 1 0 0 1 1 1 0.962 0.962 0 1





TABLE MEAN STD.DEV. RANGE RETRY FREQUENCY CUM.%

TAB1 15.891 15.829 0

_ - 5.000 9 34.62

5.000 - 10.000 4 50.00

10.000 - 15.000 3 61.54

15.000 - 20.000 1 65.38

20.000 - 25.000 3 76.92

25.000 - 30.000 1 80.77

30.000 - 35.000 0 80.77

35.000 - 40.000 2 88.46

40.000 - 45.000 1 92.31

45.000 - 50.000 1 96.15

50.000 - 55.000 1 100.00





SAVEVALUE RETRY VALUE

1 0 513.156 





FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

96 0 529.765 96 0 12

105 0 558.141 105 0 6

103 0 566.214 103 0 1

106 0 593.668 106 0 9


Гистограмма функции распределения







Интерпретация результатов



В заданный промежуток времени в модели происходит генерация заявок от первой станции 22, второй станции 28, третьей станции 34, четвертой станции 40. Среднее время пребывания пакета в маркере составило 0,980.

24 пакета было направлено в буфер маркера, так как в это время маркер был занят обработкой поступившего пакета. Выход поступивших заявок из системы необслуженными, как требует условие задачи, происходит аналогично.



Исследование устойчивости модели



Для проведения исследования устойчивости модели, я провел моделирование для двух значений времени моделирования, причем каждое последующее значение выбиралось в 2 раза больше предыдущего.



№1 START 200



START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 1119.558 48 1 1



FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

OA1 1 0.990 1108.899 1 2 0 0 0 1





STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

BUFER 1 0 0 1 1 1 0.982 0.982 0 1









№2 START 400



START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 2170.660 48 1 1





FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

OA1 1 0.995 2160.000 1 2 0 0 0 1





STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

BUFER 1 0 0 1 1 1 0.991 0.991 0 1



При проведении исследования выявилось, что модель является надежной и устойчивой, так как результаты, полученные при каждом сеансе моделирования, оказались близкими по своим значениям.



Тестовые задачи для исследования адекватности модели



Если увеличить количество пакетов, которое может хранить каждый буфер с 1 (по условию задачи), например, до 10, то можно увидеть максимальную загруженность локальной сети. Но в данном случае 1 пакета в буфере будет достаточно для функциональной работы локально – вычислительной сети.



STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

BUFER 10 0 0 10 10 1 9.415 0.941 0 1



Если уменьшить время сравнения пакета с образцом, например, с 50 до 40, с 40 до 30, с 30 до 20 и с 50 до 40, а также увеличить число поступающих транзактов в блоке GENERATE с 22 до 28, с 25 до 31, с 20 до 26 и с 25 до 31, то мы получим следующие результаты:

- система сгенерирует значительно большее число заявок;

- из-за снижения времени на обработку система обработает большее количество заявок.

Вывод: при уменьшении времени на проверку результатов, обработанные транзакты покидают систему значительно быстрее.


Вывод



В данной курсовой работе описывается моделирование, анализ и исследование характеристик локальной вычислительной сети кольцевой структуры. Здесь представлен отчет о количестве необработанных заявок. все данные, результаты отчета проиллюстрированы в виде гистограммы.

Средства GPSS позволяют проанализировать работу, результаты деятельности любой организации, даже еще не созданной, что очень важно. Это позволяет спрогнозировать результаты деятельности создаваемой организации, дает анализ рентабельности данного проекта. Также позволяет проанализировать устойчивость модели при корректировки вносимых данных. Все это поможет избежать бесполезных затрат на реализацию не перспективных проектов, дают возможность выбрать оптимальный вариант работы СМО в зависимости от количества имеющихся каналов на входе и каналов обслуживания. Но для правильного выбора оптимальной работы модели руководителю нужно уметь выбрать из множества данной информации ту, которая заслуживает наибольшего внимания, т.е. которая является наиболее правильной и экономичной по времени, средствам и т.д. с точки зрения данного предприятия.


Список используемой литературы



В.Н. Томашевский, Е.Г. Жданова «Имитационное моделирование в среде GPSS».-М.:Бестселлер,2003.-416с.

Б.Я. Советов, С.Я. Яковлев «Моделирование систем».-М.: «Высшая школа»,2003.

В. Боев «Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World».-Спб.: «БХВ-Петербург»,2004.

2