Моделирование работы системы передачи цифровой информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматизированных систем управления

Пояснительная записка к курсовому проекту

по общепрофессиональной дисциплине

«Имитационное моделирование экономических процессов»

Моделирование работы системы передачи цифровой информации

Направление 080800 - Прикладная информатика

Факультет информатики и робототехники

Кафедра автоматизированных систем управления

Исполнитель

Консультант доц. каф. АСУ

студ. гр. ПИ 300

Алыпов Ю. Е.

Хабибуллина Л.Н.

2013

Содержание

Аннотация

Введение

1. Постановка задачи

2. Методы решения поставленной задачи

3. Решение задачи

4. Обобщённая схема моделирующего алгоритма

5. Среда разработки

6. Краткое руководство пользователя

7. Разработка алгоритмической модели

Заключение

Литература

Приложение



Аннотация

В курсовой работе рассматривается система передачи цифровой информации, в которой речевые пакеты передаются через два транзитных канала, буферуясь в накопителях перед каждым каналом. Система представляется в следующем виде: поступление пакета в канал связи, передача пакета по нему, поступление пакета в декодер. Целью данной работы является моделирование работы система передачи цифровой информации в течении 10 секунд, определение числа потерянных пакетов и не допустить уничтожения более 30 % пакетов. В процессе работы разработана структурная схема моделируемой системы. Программная реализация выполнена в интегрированной среде разработки Borland Delphi 7.



Введение

Целью данной курсовой работы является овладение технологией и приёмами практического решения задач моделирования процессов функционирования системы на ЭВМ, что необходимо для того, чтобы научиться моделированию и полностью освоить широкий круг его возможностей. цифровой информация программа канал

В настоящей курсовой работе рассматривается проблема моделирования процессов, классов математических схем, разработанных для формализации процессов функционирования систем массового обслуживания (СМО) в теории массового обслуживания. Предметом изучения в теории массового обслуживания являются системы, в которых появление заявок (требований) на обслуживание и завершение обслуживания происходит в случайные моменты времени, т.е. характер их функционирования носит стохастический характер. Следует отметить, что СМО описывают различные по своей физической природе процессы функционирования экономических, производственных, технических и других систем, например потоки поставок продукции некоторому предприятию, потоки деталей и комплектующих изделий на сборочном конвейере цеха, заявки на обработку информации в ЭВМ от удаленных терминалов и т.д.



1. Постановка задачи

В системе передачи цифровой информации передается речь в цифровом виде. Речевые пакеты передаются через два транзитных канала, буферируясь в накопителях перед каждым каналом. Время передачи пакета по каналу составляет 5 мс. Пакеты поступают через 6+3мс. Пакеты, передававшиеся более 10 мс, на выходе системы уничтожаются, так как их появление в декодере значительно снизит качество передаваемой речи. Уничтожение более 30% пакетов недопустимо. При достижении такого уровня система за счет ресурсов ускоряет передачу до 4 мс на канал. При снижении уровня до приемлемого происходит отключение ресурсов.

Смоделировать 10с работы системы. Определить частоту уничтожения пакетов и частоту подключения ресурса.

2. Методы решения поставленной задачи

Принцип ?t

Чтобы смоделировать систему по этому принципу необходимо, чтобы объекты системы имели описание в виде:

Z_i(t) = F(Z_i(t 1), x_j(t)),

где Z_i - выходной сигнал; x_j - входной сигнал.

Перед началом работы необходимо задать начальные значения: Z_i(0), , t_кон..

При моделировании случайных потоков, следующий интервал времени округляется до ближайшего целого интервала. Если в интервале произошло два события, то считается, что они произошли одновременно в конце данного интервала.

Принцип дельта T применяется для моделирования детерминированных систем.

Принцип особых состояний

Различают два типа состояния системы:

Обычные состояния, в которых система находится большую часть времени. При этом характеристики системы не изменяются или изменяются плавно.

Особые состояния - это отдельные изолированные моменты времени, которые совпадают с моментом прихода какого-либо сигнала. В эти моменты характеристики объекта изменяются скачком.

Принцип последовательной проводки заявок

При использовании этого принципа переход от одного потока к другому происходит в зависимости от содержания моделируемых событий, т.е. ведется моделирование потока до тех пор, пока это возможно, затем управление передается другому потоку и т.д.

При моделировании принципа последовательной проводки заявок возможен возврат времени назад, т.е. движение в обратную сторону.

В результате анализа методов решения задачи, наиболее подходящим является метод особых состояний.

3. Решение задачи

Структурная схема

На основании задания построим структурную схему:



Функционирование всей системы осуществляется следующим образом:

Речевые пакеты передаются через два транзитных канала, буферируясь в накопителях перед каждым каналом.

Время передачи пакета по каналу составляет 5 мс. Пакеты поступают через 6+3мс. Пакеты, передававшиеся более 10 мс, на выходе системы уничтожаются, так как их появление в декодере значительно снизит качество передаваемой речи.

Уничтожение более 30% пакетов недопустимо. При достижении такого уровня система за счет ресурсов ускоряет передачу до 4 мс на канал.

При снижении уровня до приемлемого происходит отключение ресурсов.

Особые состояния, в которых может находиться система

В процессе работы ЭВМ возможны следующие ситуации:

1) приход пакета в систему

2) приход пакета в первый канал

3) окончание передачи пакета по первому каналу

4) приход пакета во второй канал

5) окончание передачи пакета по второму каналу

Время прихода в систему равно времени прихода пакета на первый канал. Время окончания передачи по первому каналу равно времени прихода пакета во второй канал.

4. Обобщённая схема моделирующего алгоритма



Рис. 1.Схема моделирующего алгоритма



5. Среда разработки

Алгоритм программы можно реализовать с помощью разных языков программирования, например, С++, Паскаль, Delphi и т.д.

Средой разработки для решения данной задачи я выбрала язык программирования высокого уровня Borland Delphi 7.

Delphi язык и среда программирования, относящийся к классу RAD - (Rapid Application Development «Средство быстрой разработки приложений») средств CASE технологий. В основе Delphi лежит язык Object Pascal, который является расширением объектно-ориентированного языка Pascal. В Delphi также входят локальный SQL-сервер, генераторы отчетов, библиотеки визуальных компонентов, и прочие элементы, необходимые для того, чтобы чувствовать себя совершенно уверенным при профессиональной разработке информационных систем или просто программ для Windows-среды.

Delphi позволяет разрабатывать приложения быстрым процессом лишь за счет средств визуализации, ибо визуальное программирование как бы добавляет новое измерение при создании приложений, давая возможность изображать эти объекты на экране монитора до выполнения самой программы. Без визуального программирования процесс отображения требует написания фрагмента кода, создающего и настраивающего объект «по месту». Увидеть закодированные объекты было возможно только в ходе исполнения программы. При таком подходе достижение того, чтобы объекты выглядели и вели себя заданным образом, становится утомительным процессом, который требует неоднократных исправлений программного кода с последующей прогонкой программы и наблюдения за тем, что в итоге получилось. «Преимущества» Delphi по сравнению с аналогичными программными продуктами:

· быстрота разработки приложения;

· высокая производительность разработанного приложения;

· низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера;

· наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi;

· возможность разработки новых компонент и инструментов собственными средствами Delphi (существующие компоненты и инструменты доступны в исходных кодах);

· удачная проработка иерархии объектов.

6. Краткое руководство пользователя

Запуск программы осуществляется двойным щелчком мыши по файлу Project1.exe.

После этого откроется главная форма, содержащая панель для моделирования.(Рис.2)

Кнопка «Пуск» запускает процесс моделирования, согласно варианту задания. Задается масштаб времени (1 мс), запускаем моделирование процесса с помощью 1 кнопки - старта, также можно остановить процесс кнопкой 2стоп, кнопка 3 задает шаг (т.е. 1 тик таймера). (Рис.3)

В результате моделирования выводятся данные о потерях, времени их наступления, об ускорении, о частоте подключения ресурса, а также обо всех остальных этапах приведения объекта в рабочее состояние.



Рис.2. Главная форма

Рис.3. Процесс моделирования

7. Разработка алгоритмической модели





Рис. 4.Алгортим программы



Заключение

Результатом данной работы стало построение программы, моделирующего процесс функционирования заданной системы. Также были построены схемы моделирующего алгоритма и рассчитаны следующие показатели эффективности данной системы: количество поступивших пакетов, количество потерянных пакетов, частота подключения ресурса, частота уничтожения пакетов, вероятность уничтожения пакетов.

Таким образом, показано, что машинное моделирование - это эффективное средство решения задач в системе управления технологическим процессом, где появление сообщений (сигналов) на обработку происходит в случайные моменты времени, т.е. характер их функционирования носит стохастический характер.



Литература

Гофман В. Э., Хомоненко А. Д., Г74 Delphi. Быстрый старт. -- СПб.: БХВ-Петербург, 2003. -- 288 с:

Методические указания по дипломному проектированию http://10.61.2.63/asu/library/gost/diplom/normokontrol__metodicheskie_ukazanija_2011.pdf

Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов по спец. «Автоматизированные системы управления». - М.: Высш. шк., 2001. - 271 с.

П.Бусленко “Моделирование сложных систем”,М.:Наука, 1987 год.



Приложение

Листинг программы

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, ComCtrls;

type

TForm1 = class(TForm)

Timer1: TTimer;

Label1: TLabel;

Label2: TLabel;

GroupBox1: TGroupBox;

Label3: TLabel;

Label4: TLabel;

ProgressBar1: TProgressBar;

Label5: TLabel;

GroupBox2: TGroupBox;

Button1: TButton;

Button2: TButton;

Button3: TButton;

ProgressBar2: TProgressBar;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

Label10: TLabel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

Edit1: TEdit;

UpDown1: TUpDown;

Label15: TLabel;

Label16: TLabel;

Label17: TLabel;

procedure Timer1Timer(Sender: TObject);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure Button3Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Edit1Change(Sender: TObject);

procedure UpDown1Click(Sender: TObject; Button: TUDBtnType);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

t,s,ms:integer;

appear:byte;

v,pos1,pos2,time:byte;

losses,res:real;

usingres:longint;

n,n1:longint;

acceleration,go1,go2:boolean;

mss:string;

implementation

{$R *.dfm}

Procedure Display;

begin

s:=t div 1000;

ms:=t mod 1000;

if ms<10

then mss:='00'+inttostr(ms)

else if ms<100

then mss:='0'+inttostr(ms)

else mss:=inttostr(ms);

Form1.Label2.Caption:=inttostr(s)+'.'+mss;

Form1.Label4.Caption:=inttostr(appear);

Form1.ProgressBar1.Position:=pos1*(100 div v);

Form1.ProgressBar2.Position:=pos2*(100 div v);

Form1.Label11.Caption:=inttostr(n);

Form1.Label12.Caption:=inttostr(n1);

Form1.Label13.Caption:=inttostr(round(losses))+' %';

if acceleration

then Form1.Label14.Caption:='ВКЛ'

else Form1.Label14.Caption:='ВЫКЛ';

Form1.Label17.Caption:=inttostr(round(res))+' %';

end;

procedure takt;

begin

t:=t+1;

if appear>1

then appear:=appear-1

else begin

appear:=random(7)+3;

time:=appear+v;

inc(n);

if time<=10

then inc(n1);

losses:=100*(n-n1)/n;

if not go1

then go1:=true

else go2:=true;

end;

if go1

then if pos1<v

then inc(pos1)

else begin

pos1:=0;

go1:=false;

end;

if go2

then if pos2<v

then inc(pos2)

else begin

pos2:=0;

go2:=false;

end;

if (losses>30) and (not acceleration)

then begin

acceleration:=true;

v:=4;

end;

if (losses<=30) and acceleration

then begin

acceleration:=false;

v:=5;

end;

if acceleration

then inc(usingres);

res:=100*usingres/t;

Display;

end;

procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);

begin

takt;

if t=10000

then Timer1.Enabled:=false; end;

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

begin

t:=0;

v:=5;

losses:=0;

n:=0;

n1:=0;

pos1:=0;

pos2:=0;

usingres:=0;

res:=0;

Randomize;

appear:=random(7)+3;

acceleration:=false;

go1:=false;

go2:=false;

end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

begin

Timer1.Enabled:=true;

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

begin

Timer1.Enabled:=false;

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

takt;

end;

procedure TForm1.Edit1Change(Sender: TObject);

begin

Timer1.Interval:=UpDown1.Position;

end;

procedure TForm1.UpDown1Click(Sender: TObject; Button: TUDBtnType);

begin

Timer1.Interval:=UpDown1.Position;

end;

end.

Размещено на Allbest.ru

...