Файл: Отчет по лабораторной работе 4 На тему Исследование на имитационной модели процесса передачи данных в информационно вычислительной сети.docx
Добавлен: 30.04.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(национальный исследовательский университет)» (МАИ)
Филиал «ВОСХОД»
Кафедра Б21-ВСиТ «Утверждаю»
Ст. преподаватель__________ Мирошникова Е.Н.
«_____» _____________2022 г.
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №4
На тему: «Исследование на имитационной модели процесса передачи данных в информационно – вычислительной сети»
По дисциплине: «Моделирование систем»
Вариант 6
Выполнил студент гр. ДВМ 3-74
______________Досбаев Т.Т.
«_____» _____________2022 г.
Байконур 2022 г.
Целью выполнения лабораторной работы является достижение следующих результатов освоения (РО):
должен знать:
- основные понятия и определения, связанные с моделированием систем и процессов;
- основные этапы построения и исследования имитационных моделей систем массового обслуживания;
- основные операторы языка GPSS;
должен владеть умениями:
практическими:
- применять операторы языка GPSS;
- исследования моделей систем массового обслуживания;
должен владеть навыками:
построения и исследования имитационных моделей систем массового обслуживания.
Перечисленные РО являются основой для формирования следующих компетенций: (в соответствии с СУОС ВО и требованиями к результатам освоения основной образовательной программы (ООП)):
дополнительных профессиональных компетенций
ДПК-2 - Способность применять законы дискретной математики, теории автоматов и методы моделирования для решения профессиональных задач.
Задание на выполнение
-
Изучить теоретические сведения о вычислительной сети. Рассмотреть структурные схемы узла коммутации и дискретного канала связи. -
Набрать текст исходной модели. -
Провести эксперимент. -
Изменить исходные данные в соответствии с вариантом по журналу, представленных в таблице 1. -
Провести эксперимент три раза. Получить усредненные значения характеристик системы, а именно, -
Выполнить задание по п. 1,2,3 методических указаний.
Рисунок 1 – Композиция Q- схем исследуемого фрагмента СПД
Обозначения на схеме приведены ниже при описании фрагмента системы передачи данных. Исходные данные для моделирования:
-средний интервал между пакетами данных–30 ед.вр.;
-емкости накопителей–20;
- время передачи пакета данных по ДКС- 17ед.вр.;
- время передачи подтверждения по ДКС– 2 ед.вр.;
Таблица1–Исходные данные
| № варианта | Средний интервал между пакетами данных, ед.вр | Емкость накопителей | Время передачи данных по ДКС, ед.вр | Время обработки пакета в ЦП, ед.вр |
| 6 | 30 | 30 | 14 | 3 |
-
Теоретическая часть
Моделирование с использованием средств вычислительной техники позволяет исследовать механизм явлений, протекающих в реальном объекте с большими или малыми скоростями, когда в натурных экспериментах с объектом трудно (или невозможно) проследить за изменениями, происходящими в течение короткого времени, или когда получение достоверных результатов сопряжено с длительным экспериментом. Сущность машинного моделирования системы состоит в проведении на вычислительной машине эксперимента с моделью, которая представляет собой некоторый программный комплекс, описывающий формально и (или) алгоритмически поведение элементов системы S в процессе ее функционирования, т. е. в их взаимодействии друг с другом и внешней средой Е. Имитационное моделирование является наиболее универсальным методом исследования систем и количественной оценки характеристик их функционирования. При имитационном моделировании динамические процессы системы-оригинала заменяются процессами, имитируемыми в абстрактной модели, но с соблюдением таких же длительностей и временных последовательностей отдельных операций. Система GPSS – это мощная среда компьютерного моделирования общего назначения, разработанная для профессионалов в области моделирования. Это комплексный моделирующий инструмент, охватывающий области как дискретного, так и непрерывного компьютерного моделирования, обладающий высочайшим уровнем интерактивности и визуального представления информации. GPSS сочетает в себе функции дискретного и непрерывного моделирования. Возможность перехода из дискретной фазы моделирования в непрерывную фазу и обратно обеспечивает тесную связь с непрерывным моделированием. В непрерывной фазе
могут быть установлены пороговые значения, управляющие созданием транзактов в дискретной фазе. Объектом исследования в данной лабораторной работе является система передачи данных, осуществляющая передачу пакетов между узлами коммутации информационно – вычислительной сети (ИВС). Данные – это факты и (или) понятия, описанные в формализованном виде. В ИВС различают пользовательские (информационные) и управляющие (служебные) данные. Пользовательские данные – это данные, вводимые пользователями в ИВС или получаемые ими из сети. Управляющие данные – это данные, используемые для управления.
Сеть представляет собой совокупность средств передачи и распределения данных. Выделяют магистральную (базовую) и терминальную (абонентскую) части ИВС. Магистральная часть ИВС служит для передачи данных между вычислительными комплексами, ресурсы которых доступны для пользователей сети, и включает узлы коммутации (УК) и соединяющие их каналы связи (КС). Узел коммутации выполняет функции маршрутизатора, передачи и коммутации данных и имеет для этого соответствующие аппаратно – программные средства. Канал связи представляет собой совокупность технических средств и среды распространения, которая обеспечивает доставку данных в требуемую точку сети. Терминальная часть ИВС используется для подключения непосредственно либо через концентраторы нагрузки абонентских пунктов и терминалов пользователей. Концентратор – устройство, обеспечивающее сопряжение входных низкоскоростных каналов связи с выходным высокоскоростным каналом связи. Абонентские пункты оборудуются аппаратурой передачи данных и устройствами ввода – вывода, то есть терминалами, с помощью которых пользователи могут осуществить доступ к вычислительным ресурсам и базам данных сети. Обычно терминалы группируются и подсоединяются к терминальной сети. В качестве терминалов могут быть использованы как простейшие устройства ввода – вывода (телетайпы, дисплеи и т. п.), так и персональные (интеллектуальные) терминалы. В рассматриваемой ИВС реализован режим коммутации пакетов, подставляющий такой способ передачи данных, при котором данные из сообщений пользователей разбиваются на отдельные пакеты. Маршруты передачи пакетов в сети от источника к получателю определяются в каждом УК, куда они поступают. Под сообщениями понимается конечная последовательность символов
, имеющая смысловое содержание. Пакет – это блок данных с заголовком, представленный в установленном формате и имеющий ограниченную максимальную длину. Обычно в ИВС используются пакеты постоянной длины, содержащие от 500 до 2000 двоичных знаков (бит). Отметим, что ИВС с коммутацией пакетов обладают высокой эффективностью благодаря возможности быстрой перестройки путей передачи данных (маршрутизации) при возникновении перегрузок и повреждений элементов ИВС. Эффективность различных вариантов построения ИВС и ее фрагментов оценивается средними временами доставки данных пользователям и вероятностями отказа в установлении в данный момент времени требуемого пользователю соединения. Совокупность таких показателей для оценки эффективности процесса функционирования ИВС принято называть ее вероятностно – временными характеристиками.
Для упрощения обьекта моделирования рассмотрим фрагмент ИВС, представляющий процесс взаимодействия двух соседних УК сети, которые обозначим УК1 и УК2. Эти узлы соединены между собой дуплексным дискретным каналом связи (ДКС), позволяющим одновременно передавать данные во всех встречных направлениях, т. е. имеется два автономных однонаправленных ДКС: К1 и К2. Структурная схема варианта УК представлена на рисунке 1, где ВхБН и ВыхБН – входные и выходные буферные накопители соответственно; К – коммутаторы; ЦП – центральный процессор. Данный УК функционирует следующим образом. После поступления пакета из одного из входных КС узла он помещается в ВхБН. Затем ЦП на основании заголовка пакета и хранимой в УК маршрутной таблицы определяет требуемое направление дальнейшей передачи пакета и помещает его в соответствующий ВыхБН для последующей передачи по выходному КС.
Рисунок 1.1 – Структурная схема варианта узла коммутации пакетов
Структурная схема варианта ДКС с решающей обратной связью показана на рисунке 2, где КУ и ДКУ – соответственно кодирующее и декодирующее устройства; УУК – устройство управления каналом; КА – каналообразующая аппаратура.
Рисунок 1.2 - Структурная схема варианта дискретного канала связи
На передающей стороне пакет из ВыхБН узла коммутации попадает в КУ, где производится кодирование, т. е. внесение избыточности, необходимой для обеспечения помехоустойчивой передачи по КС. Согласование с конкретной средой распространения реализуется КА (например, организация коротковолнового радиоканала через спутник – ретранслятор для СПД или оптического канала с использованием световода для локальной СПД). На приемной стороне из КА пакет попадает в ДКУ, которое настроено на обнаружение или исправление ошибок. Все функции управления КУ, ДКУ (в том числе и принятие решений о необходимости повторного переспроса копии пакета с передающего УК) и взаимодействия с центральной частью узла реализуется УКК, которое является либо автономным, либо представляет собой часть процессов, выполняемых ЦП узла. Процесс функционирования СПД заключается в следующем. Пакеты данных поступают в исследуемый фрагмент по линии связи. Считается, что интервалы между моментами поступления распределены по экспоненциальному закону. После обработки в центральном процессоре они поступают в выходной накопитель. Далее в порядке очереди копия пакета передается по дискретному каналу связи и поступает во входной накопитель второго узла. После обработки в центральном процессоре второго узла пакет данных передается в выходную линию (3 или 4) и формируется подтверждение приема, которое в виде короткого пакета поступает в выходной накопитель для передачи в исходный узел. После приема подтверждения в исходном узле осуществляется уничтожение пакета и подтверждения.
-
Практическая часть
Рисунок 1 – Композиция Q- схем исследуемого фрагмента СПД
Обозначения на схеме приведены ниже при описании фрагмента системы передачи данных. Исходные данные для моделирования:
-средний интервал между пакетами данных–30 ед.вр.;
-емкости накопителей–30;
-время передачи пакета данных по ДКС- 14ед.вр.;
- время передачи подтверждения по ДКС– 3 ед.вр.;
Таблица1–Исходные данные
| №варианта | Средний интервал между пакетами данных, ед.вр | Емкость накопителей | Время передачи данных по ДКС, ед.вр | Время обработки пакета в ЦП, ед.вр |
| 6 | 30 | 30 | 14 | 3 |