Имитационная модель процессов информационного обмена

Размещено на http://www.allbest.ru/

Имитационная модель процессов информационного обмена

Еременко В.Т., Озаренко О.В.

При исполнении последовательности действий, предписанных любым протоколом, имеют место различные ошибки. Основная их масса связана с несовершенством технических средств обработки информации. За последний период они изучены достаточно хорошо в рамках теории надежности. Более того, успехи в области микроэлектроники позволяют создавать технические средства с достаточно большими значениями наработки на отказ. Другой класс ошибок связан с некорректным описанием процедур и асинхронностью процессов обработки сообщений информационного обмена в телекоммуникационной среде автоматизированной системы управления (АСУ). Такие ошибки получили название логических ошибок [1]. Математические модели возникновения ошибок рассмотрены в работах [1,2,3]. На основе этих работ создана имитационная модель. В качестве среды моделирования выбран GPSS World.

С интенсивностью сообщений/секунду в исходный участок сети, изображенный на рисунке 1, поступают сообщения, состоящие из N пакетов размером S1 байт. Пропускная способность трех каналов, соответственно, L1,L2,L3 мбит/c. Имеются два маршрутизатора емкостью Q1 и Q2 килобайт. После доставки пакета получатель отправляет квитанцию размером S2. С вероятностью P происходит ошибка, в результате чего включается механизм медленного старта и механизм коррекции ошибок.

В задаче модель процессов информационного обмена представляет собой систему массового обслуживания, куда входят: один транзакт, включающий шесть очередей, три многоканальных устройства, где циркулируют пакеты, а также транзакт, моделирующий процессы информационного обмена.

Рисунок 1 - Исходный участок сети

В качестве критерия оценки эффективности функционирования рассматриваемой системы выбраны: относительное число потерь сегментов, коэффициент использования ресурсов.

Процесс моделирования, исходя из выбранных критериев оценки эффективности функционирования процессов информационного обмена, предполагает сбор статистики для оценки характеристик функционирования объекта. Для правильного получения результатов были обработаны различные данные [2,4,5]. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные для моделирования

Прежде чем перейти к математическому описанию модели, определим параметры системы, переменные. Описание каждого параметра и переменной было дано в следующей форме: определение и краткая характеристика.

Для оценки качества функционирования моделируемой системы заданы следующие коэффициенты:

1. Относительное число потерь сегментов (LOSE) - отношение числа потерянных сегментов к общему числу отправленных сегментов:

LOSE=BADPAC/ALLPACK,

Где LOSE - относительное число потерь сегментов;

BADPAC - число потерянных сегментов;

ALLPACK - общее число отправленных сегментов.

2. Коэффициент использования ресурсов (KOEFF) - отношение числа успешно принятых битов к максимально возможному их числу:

KOEFF=GOOD/PRCH,

Где KOEFF - коэффициент использования ресурсов;

GOOD - успешно принятые биты;

PRCH - максимально возможное число принятых битов.

Были выдвинуты гипотезы о предлагаемых результатах моделирования. При этом учитывалось следующее: объем информации для решения задач, ожидаемые результаты моделирования.

В рамках рассматриваемого примера моделирования функционирования процессов информационного обмена можно выдвинуть гипотезу о том, что после модификации коэффициент относительного числа потерь сегментов уменьшится, а коэффициент использования ресурсов увеличится за счет ввода управляющих пакетов.

Процессы, происходящие в системе рассматриваемого примера, являются по своей сути процессами обслуживания. Поэтому рационально описать эти процессы на языке Q-схем. Для этого были заданы элементы, составляющие схему, и описан алгоритм ее функционирования, который определяет набор правил поведения заявок в системе в различных ситуациях.

Структурная схема модели функционирования процессов информационного обмена в символике Q-схем представлена на рисунке 8, где обозначено:

И - источник поступления пакетов;

О - отправитель пакетов;

П - получатель пакетов;

K1, K2, K3, K4, K5, K6- каналы передачи данных;

M1, M2 - маршрутизаторы;

H1, H2, H3 - накопители пакетов;

H4, H5, H6 - накопители квитанций.

С использованием введенных представлений и обозначений опишем процесс функционирования процессов информационного обмена. Поступление заявок имитируется источником И. Пакеты поступают отправителю О, после чего заявки задерживаются в накопителе H1, пока не освободится канал передачи данных K1. Затем заявки задерживаются в накопителе H2, ожидая поступления в маршрутизатор M1. После обработки в маршрутизаторе M1 пакет поступает в канал передачи данных K2, а потом в накопитель H3 и маршрутизатор M2. В конечном итоге пакет, после нахождения в канале обслуживания K3, приходит получателю П и он отправляет квитанцию отправителю.

Рисунок 2 - Структурная схема модели процесса функционирования информационного обмена в символике Q-схем

Результаты позволяют провести анализ и сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы. При реализации моделирующих алгоритмов вырабатывалась информация о состояниях процесса функционирования исследуемой системы, которая является исходным материалом для оценки искомых характеристик, полученных в результате имитационного эксперимента с моделью.

Перед проведением рабочих расчетов был составлен план проведения эксперимента с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых проводится моделирование. Проведение планирования машинных экспериментов призвано, в итоге, дать возможность получить максимальный объем необходимой информации об объекте моделирования. Были решены частные задачи тактического планирования конкретного машинного эксперимента при уже заданных условиях его проведения и выбранном математическом обеспечении. информационный обмен машинный

В рассматриваемом нами примере исследовались процессы информационного обмена в АСУ до и после модификации. Таким образом, учитывая предположения, можно составить предельно простой план эксперимента, исходя из данных в таблице 1.

По результатам эксперимента были выведены только те данные, которые нужны для проведения дальнейшего анализа. Вычисление статистических характеристик перед выводом результатов позволило свести к минимуму обработку выходной информации после ее выдачи пользователю. Например, при моделировании функционирования процессов информационного обмена вычисление коэффициента относительного числа потерь сегментов производится автоматически в процессе прогона программы. Собранная таким образом информация была выведена наряду с другими статистическими данными.

В рассматриваемом примере моделирования функционирования процессов информационного обмена выходная информация представлена в виде cводной таблицы результатов моделирования (таблица 2).

Анализ представленной информации позволяет сделать некоторые выводы относительно результатов моделирования процесса функционирования процессов информационного обмена.

Таблица 2 - Сводка результатов моделирования информационного обмена

На основе полученных данных была подтверждена гипотеза о том, что после модификации коэффициент относительного числа потерь сегментов уменьшится, а коэффициент использования ресурсов увеличится за счет ввода управляющих пакетов.

Литература

1. Еременко, В.Т. Концепция обнаружения и коррекции логических ошибок в реализациях профилей протоколов безопасности [Текст] / В.Т. Еременко // Телекоммуникации-2003. - № 8. - С. 30-35.

2. Еременко, В.Т. Математическое моделирование процессов информационного обмена в распределенных управляющих системах [Текст]: монография; под общей редакций Константинова И.С. / В.Т. Еременко // М.: Машиностроение-1, 2004. - 224 с.

3. Еременко, В.Т. Проблемы функциональной стандартизации протоколов информационного обмена в распределенных управляющих системах [Текст] / В.Т. Еременко // Известия Орловского государственного технического университета. Серия «Информационные системы и технологии»- № 1. - 2005. - С. 3-7.

Размещено на Allbest.ru