Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ
Автоматты электрлік байланыс кафедрасы
ТЕЛЕТРАФИК ТЕОРИЯСЫ
050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттері үшін зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау
Алматы 2008
ҚҰРАСТЫРУШЫ: К.Х. Тұманбаева, С.А. Калиева. Телетрафик теориясы. 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттері үшін зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау – Алматы: АЭжБИ, 2008 - 39б.
Әдістемелік нұсқау “Телетрафик теориясы” пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға арналған тапсырмалар мен кеңестерден тұрады. Жұмыстарды орындау ақпаратты үлестіру жүйелерінің келіп түскен шақырулар ағындарына қызмет көрсету үрдістерінің ықтималды-уақыттық сипаттамаларын есептеу әдістерін игеруге мүмкіншілік береді. Сонымен қатар әдістемелік нұсқау NetCracker Professional 4.0 бағдарламасын қолданатын зертханалық жұмыстарға дайындалу және оларды орындау үшін қажетті мәліметтер құрайды. Эксперименттерді сипаттау және тәжірибелік мәліметтерді өңдеу әдістемесі берілген.
Кіріспе
«Телетрафик теориясы» пәні бойынша орындалатын зертханалық жұмыстардың мақсаты телекоммуникациялық жүйелерде қызмет көрсету үрдістерінің ықтималды-уақыттық сипаттамаларын зерттеу, қызмет көрсетудің талап етілген сапасын қанағаттандыратын тиімді параметрлерін таңдау болып табылады.
№1, №2 және №3 зертханалық жұмыстар алгоритмдік бағдарламалау тілі (Паскаль) көмегімен орындалады.
№4, №5, №6, №7 және №8 зертханалық жұмыстар үлгілеу жүйесі NetCracker Professional 4.0 көмегімен орындалады.
Оқу жоспарымен бұл пәнге 2 кредит бөлінген, барлығы – 90 сағат, оның ішінде аудиториялық сабақтар үшін – 42 сағат, өзіндік жұмыстар үшін – 48 сағат.
|
Курс |
Семестр |
Аудит. сабақ. |
Дәрістер |
Практ. сабақ. |
Зертхан. жұмыс. |
Сызба - график. жұмыстар |
Емтихан |
|
4 |
7 |
42 |
17 |
8 |
17 |
2 |
7 |
1 Зертханалық жұмыс №1. Қарапайым ағынды үлгілеу
1.1 Жұмыстың мақсаты: қарапайым ағынның қасиеттері мен сипаттамаларын оқып білу. Алынған сипаттамалардың теориялық және үлгілеу мәндерін салыстыру.
1.2 Жұмысқа дайындық
1.2.1 Қарапайым шақырулар ағынның сипаттамалары мен қасиеттерін оқып білу.
1.3 Жұмысқа тапсырма
1.3.1 [T1, T2] аралығында шақырулардың келіп түсу мезеті tk болатындай етіп алгоритімдік Паскаль тілінде бағдарлама құру. Шақырулардың келіп түсу мезеттерінің zi = ti+1 – ti аралықтары λ екпінділігі бар көрсеткіш заңымен таралуы қажет.
T1 , T2 және λ мәндері нұсқа бойынша анықталады.
1.3.2. Алынған мәндерді 1.1 кестеге толтыру керек:
К е с т е 1.1
|
ri |
Zi |
tk |
|
r1 |
z1 |
t1 |
|
r2 |
z2 |
t2 |
|
. |
. |
. |
|
. |
. |
. |
мұндағы rj - (0, 1) аралығында бірқалыпты үлестірілген кездейсоқ сан; zj – шақырулардың келіп түсу мезеттері арасындағы аралық;
tj - шақырулардың келіп түсу мезеттері.
1.3.3 Алынған нәтижелердің статистикалық өңдеуін жасау керек, ол үшін берілген аралықты ұзындықтары бірдей 24 аралығына бөлу қажет:
t =
, (мин).
Әр аралыққа x (t ) –ды анықтау қажет, ол t ұзындығы бар аралыққа түскен шақырулар саны және 1.2 кестені толтыру керек.
К е с т е 1.2
|
N интервал |
1 |
2 |
. . . |
24 |
|
x(t ) |
|
|
|
|
Кездейсоқ шаманың статистикалық үлестірімін кесте түрінде келтіру керек, кесте 1.3.
К е с т е 1.3
|
x(t ) |
0 |
1 |
2 |
. . . |
|
Nk |
n1 |
n2 |
n3 |
. . . |
n = å nk = 24
nk – к шақырулар түсетін интервалдар саны.
1.3.4 Ағынның параметрінің үлгілік мәнін анықтау:
- к интервалындағы шақырулар санының
математикалық үміті.
1.3.5 (l) берілген
және (
) үлгілеу мәндер үшін анықтау қажет:
а) t= T2-T1 аралығында шақыруларының жоқ болуының ықтималдығы P0 ( t );
б) бір шақырудың келіп түсу ықтималдығы P1 ( t );
в) төрт шақырудың келіп түсу ықтималдығы P4 ( t );
г) саны бестен кем емес шақырулардың келіп түсу ықтималдығы
P³5 ( t )=1-( P0 + P1 + P2 + P3 + P4 );
1.4 Жұмысты орындау тәртібі.
1.4.1 Оқытушыдан жұмыстың тапсырмасын және нұсқасын алу.
1.4.2 Алгоритмді және бағдарламаны құрастыру.
1.4.3 Бағдарламаны енгізу және қалыптастыру.
1.4.4 Бағдарламаның жұмысының нәтижесін алу.
1.4.5 Алынған мәліметтерді Excel – де статистикалық өндеу.
1.4.6 Алынған нәтижелерге талдау және қорытынды жасау.
1.4.7 Орындалған жұмыс туралы есеп беруді орындау, онда алгоритмді,
бағдарламаның листингісін, есептеу нәтижелерін және алынған мәліметтерге талдау болу керек.
1.5 Зертханалық жұмысқа дайындалу үшін мәлімдемелер
Кездейсоқ шақырулар ағындары келесі үш қасиеттеріне қарай бірнеше түрлерге бөлінеді.
Тұрақтылық
(стационарность). Тұрақты ағында берілген уақыт
аралығында (
),
ағынның ықтималдық сипаттамалары тек осы
аралықтың ұзындығынан тәуелді. Ал, осы
аралық уақыт білігінің қай жерінде
орналасқанынан тәуелсіз. Басқа сөзбен айтқанда,
осы аралықта келіп түскен шақырулардың орта саны тек
аралықтың ұзындығынан тәуелді.
Даралылық (ординарность). Егер берілген уақыт мезгілінде желіге немесе жүйеге бір ғана шақырудың келіп түсуі мүмкін болса, онда ағынды жалғызданған немесе даралылық деп атаймыз.
Кейінгі ықпалдылық (последействие). Кейінгі ықпалдылық деп аталатын шақырулар ағынының қасиеті оның ықтималдық сипаттамалары алдыңғы оқиғалардан тәуелді екенін көрсетеді. Кейінгі ықпалдықсыз ағында ағынның ықтималдылық сипаттамалары алдыңғы оқиғалардан тәуелсіз болады.
Кездейсоқ шақырулар ағындарының негізгі сипаттамалары ретінде жетекші функцияны, ағынның параметрін және екпінділігін қарастыруға болады.
Жетекші функция x(0,t) дегеніміз – ол [0,t) аралығында келіп түсетін шақырулар санының математикалық үміті. Функция x(0,t) теріс емес, кемімейтін болады.
Ағынның параметрі 
дегеніміз – ол (
, 
) аралығында саны бірден
кем емес шақырулардың келіп түсуінің
ықтималдылығының осы аралыққа қатынасының
-дағы
шегі.
.
Тұрақты
ағынның екпінділігі μ дегеніміз – берілген уақыт
аралығында келіп түскен шақырулар санының
математикалық үміті. Тұрақты ағында параметр 
– тұрақты
сан.
Жалғызданған ағында λ = μ = const (λ – ағынның параметрі, μ – екпінділігі).
Тұрақты жалғызданған және кейінгі ықпалдықсызды ағынды қарапайым ағын деп атаймыз.
Қарапайым ағын уақыт ішінде 
шақырулардың
келіп түсуінің ықтималдықтарынын 
жиынымен беріледі.
ықтималдығы келесі формула
арқылы есептеледі
|
|
(1.1) |
мұндағы
– ағынның параметрі
(ағын тұрақты болғандықтан, 
), λ = μ.
Формула (1.1) Пуассон формуласы немесе Пуассон үлестірімі деп аталады.
Қарапайым ағынды келесі түрде де беруге болады (екі шақырудың арасындағы уақыттың ұзақтығының ықтималдығымен)
F(t) = 
(1.2)
мұндағы 
– t уақыт аралығында
бір де бір шақырудың келіп түспеуінің
ықтималдығы. Онда, 
,
|
F(t) = |
(1.3) |
.
(1.3) үлестірім заңы көрсеткіш үлестірім заңы деп аталады, ал λ – оның параметрі.
Қарапайым ағынның қасиеттері мен сипаттамаларын қарастырайық:
а) 
мүндағы z –
көршілес шақырулардың арасындағы аралық, 
– z шамасының
математикалық үміті;
σz – орта квадраттық ауытқу;
б) 
мұндағы – уақыт аралығында
келіп түскен шақырулардың саны;
– шамасының математикалық
үміті;
Di – і шамасының дисперсиясы;
– параметр.
1.6 Зертханалық жұмыстың нұсқалары, 1.4 кесте
К е с т е 1.4
|
Нұсқа номері |
T1(мин.) |
T2(мин.) |
λ(шақ/мин) |
|
1 |
2 |
5 |
4 |
|
2 |
3 |
6 |
5 |
|
3 |
4 |
7 |
5,7 |
|
4 |
5 |
8 |
6,2 |
|
5 |
6 |
9 |
6,7 |
|
6 |
7 |
10 |
7 |
|
7 |
8 |
11 |
7,3 |
|
8 |
9 |
12 |
7,5 |
|
9 |
10 |
13 |
7,7 |
|
10 |
11 |
14 |
7,8 |
|
11 |
12 |
15 |
8 |
|
12 |
13 |
16 |
8,1 |
|
13 |
14 |
17 |
8,2 |
|
14 |
15 |
18 |
8,3 |
|
15 |
16 |
19 |
8,4 |
1.7 Бақылау сұрақтары
1.7.1 Кездейсоқ ағындар қандай қасиеттермен жіктеледі?
1.7.2 Кездейсоқ ағындардың қасиеттеріне анықтама беріңіз (тұрақты, жалғызданған, кейінгі ықпалдықсыз).
1.7.3 Кездейсоқ ағындардың
сандық сипаттамаларына анықтама беріңіз (ағын параметрі, ағын екпінділігі
, ағынның жүргізуші функциясы).
2 Зертханалық жұмыс №2. Кездейсоқ ағындарды қосындылау
2.1 Жұмыстың мақсаты: екі қарапайым ағынның қосындысын зерттеу және қорытынды ағынның сипаттамасын анықтау.
2.2 Жұмысқа дайындық.
2.2.1 Қарапайым ағындардың қасиеттерін оқу, қарапайым ағындарды қосындылау және ажырату.
2.2.2 Нақты қарапайымдылау ағынға сәйкес эксперименталды тексеру тәсілдерін оқу.
2.3 Жұмысқа тапсырма
2.3.1 №1 зертханалық жұмыста құрастырылған бағдарламаны қолдана отырып, λ1 және λ2 екпінділігімен екі қарапайым ағынды үлгілеу. Значения T1 , T2 және λ1 , λ2 мәндерін нұсқа бойынша анықтаңыз.
2.3.2 №1 зертқаналық жұмыста келтірілген тәсілді қолданып, 2.1 кестені толтырыңыз:
К е с т е 2.1
|
Nинт |
1 |
. . . |
24 |
|
x1(t ) |
|
|
|
|
x2(t ) |
|
|
|
|
x1+x2 |
|
|
|
2.3.3 Сәйкес интервалдарды x(t) қосып, қосынды ағынды алыңыз. х1(n), x2(n), x(n) тәуелділігіндегі графикті тұрғызу, мұндағы n- интервал номері,
2.3.4 Қосындылаған ағындар үшін ағындар параметрінің үлгілеу мәнін алыңыз
- к
интервалындағы
шақырулар санының математикалық күтуі.
.
Алынған мәндерді
салыстырыңыз 1+2 .
2.3.5 Дисперсия мен математикалық күтудің кездейсоқ шамасын бағалауды есептеу, x(t) - t интервалына келетін, қосынды ағын шақыруларының саны.
2.4 Жұмыстың орындалу тәртібі
2.4.1 Оқытушыдан жұмыстың тапсырмасы мен нұсқасын алыңыз.
2.4.2 Бағдарламаны енгізуді жүзеге асыру және оны өңдеу.
2.4.3 Бағдарламаның жұмысының нәтижесін алу.
2.4.4 Алынған мәліметтерді Excel – де статистикалық өндеу.
2.4.5 Алынған нәтижелерге талдау және қорытынды жасау.
2.4.6 Орындалған жұмыс туралы есеп беруді орындау, онда алгоритмді,
бағдарламаның листингісін, есептеу нәтижелерін және алынған мәліметтерге талдау болу керек.
2.5 Зертханалық жұмысқа дайындалу үшін мәлімдемелер.
Бірнеше бір бірінен тәуелсіз қарапайым ағындарды біріктірген кезде қарапайым ағын қалыптасады, параметрі кіріс ағындарының қосынды параметрлеріне тең
λ = λ1 + λ2 + ... + λn . (2.1)
Келіп түскен қарапайым ағынды ажыратқан кезде n бағыттағы λ параметрімен n қарапайым ағын қалыптасады.
Қарапайым ағынның аталған қасиеттері мен сипаттамалары стационарлық жабдықтар мен желі қасиеттерін есептеу кезінде кеңінен қолданылады.
2.6 Зертханалық жұмыстардың нұсқасы, 2.2 кестеде.
К е с т е 2.2
|
Нұсқа номері |
T1 (мин.) |
T2 (мин.) |
λ1 (шақ/мин) |
λ2 (шақ/мин) |
|
1 |
2 |
5 |
4 |
6 |
|
2 |
3 |
6 |
5 |
7,5 |
|
3 |
4 |
7 |
5,7 |
8,6 |
|
4 |
5 |
8 |
6,2 |
9,4 |
|
5 |
6 |
9 |
6,7 |
10 |
|
6 |
7 |
10 |
7 |
10,5 |
|
7 |
8 |
11 |
7,3 |
10,9 |
|
8 |
9 |
12 |
7,5 |
11,2 |
|
9 |
10 |
13 |
7,7 |
11,5 |
|
10 |
11 |
14 |
7,8 |
11,8 |
|
11 |
12 |
15 |
8 |
12 |
|
12 |
13 |
16 |
8,1 |
12,2 |
|
13 |
14 |
17 |
8,2 |
12,3 |
|
14 |
15 |
18 |
8,3 |
12,5 |
|
15 |
16 |
19 |
8,4 |
12,6 |
2.7 Бақылау сұрақтары
2.7.1. n қарапайым ағынды біріктірген кезде қандай ағын қалыптасады?
3 Зертханалық жұмыс №3. Айқын шығынды толыққатынасты жүйені талдау
3.1 Жұмыстың мақсаты: нақты жоғалыстары бар толыққатынасты жүйенің қызмет көрсету сапасын Эрлангтың бірінші формуласын қолдана отырып талдау.
3.2 Жұмысқа дайындық
Эрлангтың бірінші таратылу заңы бойынша және нақты жоғалыстары бар толық қатынасты жүйенің қызмет көрсету сапасының теориялық материалдарын оқу және меңгеру, Эрлангтың бірінші формуласын, осы формуланың рекурентті формасын, қызмет көрсету сапасының сандық сипаттамаларын білу.
3.3 Жұмысқа дайындық
3.3.1 Эрлангтың бірінші формуласының рекурренттік түрін жүзеге асыратын алгоримтдік тілде бағдарламаны құрастыру.
(3.1)
3.3.2 V-каналдық нақты жоғалыстары бар толық қатынасты жүйе үшін Pi тарату графигін тұрғызу, егер екпінділігі λ (Эрл) қарапайым шақырулар ағындары кірісіне келіп түссе. Қызмет көрсету каналдарының саны V және λ мәні нұсқа бойынша анықталады.
3.3.3 Сапа қызметінің сипаттамаларын анықтау қажет:
а) Pb(
) шақырулардың шығын болу ықтималдығы;
б) Pt() уақыт бойынша шығындар ықтималдығы;
в) Pн()
жүктеме
бойынша шығындар ықтималдығы;
г) қызмет көрсетілген жүктеме Y.
3.4 Жұмысты орындау тәртібі
3.4.1 Оқытушыдан жұмыстың тапсырмасы мен нұсқасын алыңыз.
3.4.2 Алгоритмді және бағдарламаны құрастыру.
3.4.3 Бағдарламаны енгізуді жүзеге асыру және оны өңдеу.
3.4.4 Бағдарламаның жұмысының нәтижесін алу.
3.4.5 Excel де графигін тұрғызыңыз.
3.4.6 Алынған нәтижелерге талдау және қорытынды жасау.
3.4.7 Орындалған жұмыс туралы есеп беруді орындау, онда алгоритмді,
бағдарламаның листингісін, есептеу нәтижелерін және алынған мәліметтерге талдау болу керек.
3.5 Зертханалық жұмысқа дайындалуға арналған материал
Келесі формула
(3.2)
Эрлангтың бірінші формуласы деп аталады. Кейбір әдебиеттерде Эрлангтің В – формуласы деген атау кездеседі.
Бұл формуланың көмегімен
жүйедегі жолдар саны 
және келіп түсетін
жүктеме 
белгілі
болған жағдайда, шығындар ықтималдылығын
табуға болады. Жолдар саны үлкен болған жағдайда,
формуланың рекурренттік түрі пайдаланылады:
.
Сонымен, Эрлангтың бірінші формуласы көмегімен нақты жоғалыстары бар толық қатынасты жүйенің қызмет көрсету сапасының сипаттамаларын есептеу, егер оған қарапайым ағын келіп түссе. Төменде келтірілген сипаттамалардың негізгісі келіп түскен шақырулардың ықтамалдығы:
а) уақыт бойынша жоғалу ықтималдығы
Pt = Ev (A);
б) шақырулардың жоғалу ықтималдығы
Pв = Ev (A);
в) жүктеме бойынша жоғалу ықтималдығы
Pн = Ev (A);
г) өткізу қабілеті келесі түрде анықталады (У мәні кестеден анықталады)
У = А – Упот = А – А* Ev (A) = А(1 - Ev (A));
д) кездейсоқ қосылған кезде жеке шығыстардың өткізу қабілеті
,
тізбектей қабылданған кезде
.
3.6 Зертханалық жұмыстың нұсқалары, 3.1 кестеде
К е с т е 3.1
|
Нұсқа нөмері |
V |
t (сек) |
λ (шақ/мин) |
|
1 |
5 |
100 |
4 |
|
2 |
6 |
105 |
5 |
|
3 |
7 |
110 |
5,7 |
|
4 |
8 |
115 |
6,2 |
|
5 |
9 |
120 |
6,7 |
|
6 |
10 |
125 |
7 |
|
7 |
11 |
130 |
7,3 |
|
8 |
12 |
135 |
7,5 |
|
9 |
13 |
140 |
7,7 |
|
10 |
7 |
145 |
7,8 |
|
11 |
8 |
150 |
8 |
|
12 |
9 |
155 |
8,1 |
|
13 |
10 |
160 |
8,2 |
|
14 |
11 |
165 |
8,3 |
|
15 |
12 |
170 |
8,4 |
3.7 Бақылау сұрақтары.
3.7.1 Эрлангтың бірінші формуласын келтіріңіз.
3.7.2 Қандай шама Эрлангтың бірінші формуласымен есептеледі.
3.7.3 Нақты жоғалысы бар толық қатынасты жүйенің сипаттамаларына анықтама беріңіз.
4 Зертханалық жұмыс. NetCracker Professional 4.0 үлгілеу жүйесінде негізгі мәзірмен жұмыс істеу
4.1 Жұмыстың мақсаты: NetCracker Professional 4.0 үлгілеу жүйесінің негізгі мәзірдің мүмкіндіктерін оқу, жүйемен интерактивті режимде жұмыс істеуге дағдылану.
4.2 Жұмысқа дайындық
4.2.1 Телекоммуникациялық жүйені үлгілеу түсінігін оқу және меңгеру.
4.2.2 NetCracker Professional 4.0 үлгілеу жүйесінің негізгі мәзірмен пунктерін оқу, жүйемен жұмыс істеу принциптерін оқу, осы әдістемелік нұсқауда 4.5 пункте келтірілген.
4.3 Жұмысқа тапсырма
4.3.1 NetCracker Professional 4.0 бағдарламасын қосыңыз. Негізгі мәзірдің пунктарымен танысыңыз, командалар мүмкіндіктерін оқу.
4.3.2 “LAN workstation” жабдықтар браузерінің тізімінен таңдаңыз.
4.3.3 Ашылған құралдар панелінде компьютерді таңдап жұмыс аумағына тасымалдап қойыңыз.
4.3.4 Браузер тізімінен “LAN servers” жабдыған таңдап алыңыз.
4.3.5 Құралдар панелінен серверді таңдап және оны жұмыс аумағына тасымалдап қойыңыз.
4.3.6 Компьютер мен сервер арасындағы байланысты “Link devices” режимін таңдау арқылы орнатыңыз.
4.3.7 Диалогты терезеде жалғастыру параметрлерін орнатыңыз (нұсқа бойынша).
4.3.8 “Set Traffic” режимінде хабардың қозғалу бағытын белгілеңіз.
4.3.9 Диалогты терезеде трафикті орнатқанда Small office протокол түрін таңдаңыз.
4.3.10 “Start” (►) режимін баса отырып үлгілеу процесін жүргізіңіз, үлгілеу уақытын нұсқа бойынша анықтаңыз.
4.3.11 Үлгілеу қорытындысын график түрінде келтіріңіз.
4.4 Жұмыстың орындалу тәртібі
4.4.1 Оқытушыдан жұмыстың тапсырмасы мен нұсқасын алыңыз.
4.4.2 NetCracker Professional 4.0 бағдарламасын жүргізіңіз.
4.4.3 Бағдарламаның негізгі терезесімен танысыңыз.
4.4.4 Тапсырмада келтірілген тәртіп бойынша орындаңыз.
4.4.5 Алынған нәтижелерге талдау және қорытынды жасау.
4.4.6 Орындалған жұмыс туралы есеп беруді орындау.
4.5 Зертханалық жұмысқа дайындалуға арналған материал
4.5.1 NetCracker Professional 4.0 үлгілеу жүйесі туралы
бастапқы мәліметтер.
4.1 суретте бағдарламаның негізгі терезесі келтірілген, бес элементтен тұрады: негізгі менюбдан, құралдар панелінен, браузердан, жұмыс аумағынан және құралдар панелінен. Браузерда құралдар түрінің тізімі келтірілген, байланыс желісінің үлгісін тұрғызу кезінде қолдана алады. Белгілі бір жабдықтың түрін таңдаған кезде құралдар панелінде таңдаған жабдықтың моделдерін көрсетеді. Цифрлық желілерді үлгілеу процесі жұмыс аумағында орындалады.
4.1 Сурет - NetCracker бағдарламасының негізгі терезесі
Үлгілеу процесі қажетті жабдықты алдымен браузер тізімінен, одан кейін құрылғылар панелінен таңдап және таңдап алынған моделді жұмыс аумағына тышқан көмегімен тасымалдау. Екі тораб арасындағы байланыс жұмыс аумағында келтірілген, «Modes» құрылғылар панеліндегі «Link devices» режимін таңдай отырып орнатылады. Жалғастыру мүмкін болған жағдайда экранда диалогты терезе пайда болады, онда жалғастырудың қосымша параметрлері беріледі (4.2 сурет).
4.2 Сурет – Жалғастыру орнату кезіндегі диалог терезесі
«Link» кнопкасын басқан кезде жалғастыру орнатылады, одан кейін байланыстың параметрлеріне мүмкіндік алады: жалғастыру тәсілі, тарату жылдамдығы, протокол түрі. Сонымен, желі элементтерін жұмыс аумағына орналастыра отырып, байланыс желісінің кез келген құрылымын беруге болады. Байланыс желісінің топологиясын қалыптастырғаннан кейін қозғалыстың бағыты беріледі және жеке байланыс тораптары арасында трафикті үлгілеу. Мәліметтің басқа түрлерін таратқан кезде, мысалы, файлды, бейне, текст, дыбыс және т.б., онда «Modes» құралдар панелінде «Set Traffic» режимі таңдалады және тышқан көмегімен алдымен трафикті тарату торабы белгіленеді, одан кейін қабылдау торабы. Одан кейін бағдарлама диалогты терезеде пайда болған трафиктің бір түрін, таңдалған желі тораптары арасында орын алатын таңдауды ұсынады (4.3 сурет).
4.3 Сурет – Трафик түрін таңдау диалог терезесі
«Assign» кнопкасын басқан кезде таратушы тораппен қабылдаушы тораб арасындағы таңдалған трафик орнатылады. Байланыс желісінде үлгілеу процесін жеңілдету үшін NetCracker бағдарламасында модель трафигі мен оның параметрлерін реттеу мүмкіндігі қарастырылған. Ол үшін бағдарламаның басты терезесінде «Global» және «Data Flow» қосымша пунктін таңдап алу немесе Ctrl+W клавиштарын басу. Қорытындысында экранда желідегі тораптар арасында барлық жалғастырулар тізімі диалог терезесіне шығады (4.4 сурет).
4.4 Сурет – Жалғастыруды редакторлау диалог терезесі
Қажетті жалғастыруды таңдаған кезде «Edit» кнопкасы мүмкін болады және оны басқан кезде моделді және трафиктің қажетті параметрлерін таңдау үшін диалог терезесі пайда болады (4.5 сурет).
4.5 Сурет – Моделді таңдау және трафик параметрлерінің диалог терезесі
Желідегі абоненттік аппараттар арасында сөз мәліметін тарату керек болса, онда «Modes» құралдар панелінде «Set Voice Calls» режимін таңдау қажет.
Типті және дыбыстық трафикті орнату қадамы алдында көрсетілгендей болады. Сонымен, дыбыс мәліметтерін желіде жалғасқан компьютерлер арасында таратуды орнатқанда, сол құрылғылар панелінде «Set Data Calls» режимін таңдау қажет.
Байланыс желісін үлгілеу процесін қосу «Control» құрылғылар панеліндегі «Start» кнопкасын басу арқылы орындалады. Мәліметті тарату процесін орнатылған байланыс линиясы бойынша маркердің қозғалысы түрінде көрсетіледі. Маркердің түрі және формасы бойынша таратылатын мәліметтердің типі мен бағытын анықтауға болады. Үлгілеу процесі кезінде әрбір байланыс линиясы үшін келесі ақпаратты көрсетуге болады:
- линияның орташа және соңғы жүктелуі;
- соңғы секундта таратылған пакеттер саны;
- соңғы секундтағы жоғалған пакеттер саны;
- пакеттің таралуының орташа уақыты.
Ол үшін байланыс линиясын таңдап және тышқанның оң клавишасын басу қажет. Пайда болған менюда «Statistics…» пунктін таңдаңыз, одан кейін экрандағы диалогты терезеде таңдаған ақпарат көрсетіледі (4.6 сурет).
Ақпаратты таңдау, үлгілеу процесі кезінде көрсетілу қажет, қажетті пунктар жанына «белгі» қойылады. NetCracker бағдарламасында байланыс желісін үлгілеу кезінде анимация параметрлерін керекті қалпына келтіру қарастырылған. Ол үшін «Control» құрылғылар панелінде «Animation Setup» кнопкасын басыңыз және пайда болған диалогты терезеден қажетті параметрлерді таңдау.
Сурет 4.6 - Бейнеленген ақпаратты таңдауға арналған диалогты терезе
Тікелей үлгілеу процесі кезінде анимация жылдамдығын өзгерту мүмкіндігі қарастырылған. «Faster animation» кнопкасын басу арқылы жүзеге асырылады, ал «Slower animation» қозғалыс жылдамдығын көбейтіп және азайтуға арналған.
Сонымен, NetCracker бағдарламасының қарастырылған басқару элементтері байланыстың әртүрлі топология схемаларын үлгілеуді орындауға және желінің үлгілеу кезіндегі негізгі сипаттамаларын анықтауға мүмкіндік береді.
4.6 Зертханалық жұмыстың нұсқалары, 4.1 кестеде
К е с т е 4.1
|
Нұсқалардың нөмері |
Үлгілеу уақыты |
Тарату жылдамдығы (бит/с) |
|
1 |
500 |
38400 |
|
2 |
600 |
57600 |
|
3 |
700 |
115200 |
|
4 |
800 |
38400 |
|
5 |
900 |
57600 |
|
6 |
1000 |
115200 |
|
7 |
1100 |
38400 |
|
8 |
1200 |
57600 |
|
9 |
1300 |
115200 |
|
10 |
1400 |
38400 |
|
11 |
1500 |
57600 |
|
12 |
1600 |
115200 |
|
13 |
1650 |
38400 |
|
14 |
1660 |
57600 |
|
15 |
1700 |
115200 |
4.7 Бақылау сұрақтары
4.7.1 Бағдарламаның негізгі терезесі қандай негізгі элементтерден тұрады?
4.7.2 Браузер тізімі неден тұрады?
4.7.3 Инструменттер панелінде не орналасқан?
4.7.4 Желі торабтары арасындағы байланыс қалай орнатылады?
4.7.5 Қажетті ақпаратты көрсету үшін қалай таңдап алуға болады?
4.7.6 Үлгілеу процесін қалай қосуға болады?
5 Зертханалық жұмыс №5. Үшбуынды сұлбаны моделдеу
5.1 Жұмыстың мақсаты: үшбуынды сұлбаны үлгілеу және оның негізгі сипаттамаларын есептеу.
5.2 Жұмысқа дайындық
5.2.1 Көпбуынды коммутациялық сұлбалардың теориялық материалдарын игеру, оның негізгі сипаттамаларын есептеу әдістерін үйрену.
5.2.2 NetCracker бағдарламасында үшбуынды сұлбаны үлгілеу туралы алдын ала дайындауға арналған материалды үйрену.
5.3 Жұмысқа тапсырма
5.3.1. 5.1 суретте көрсетілген ШТТ (шақырулардың тарату тығыздығы) трафиктің сипаттамалары берілген үшбуынды сұлбаны үлгілеуді орындау.
5.3.2. Аралық сымдарда пайда болған бір кірісі бар бірінші буынды коммутатордың орташа қуатын анықтау.
5.3.3. Бірінші буынды коммутатор үшін шығын ықтималдылығын және жоғалған шақырулардың орта санын анықтау.
5.3.4. Модельдеуден алынған нәтижелерді есептеуден шыққан нәтижелермен салыстыру.
5.3.5 600 с аралығында бірінші буынды коммутатордағы шығынның орташа саны 1% - дан аспайтындай етіп ЫТТ трафиктің сипаттамаларын өзгерту.
5.3.6. Жасалған зерттеулердің қорытындысын жасау.
5.4 Жұмыстың орындалу тәртібі
5.4.1 Мұғалімнен жұмыстың тапсырмасын және нұсқаны алу.
5.4.2 Үшбуынды сұлбаның моделін құру үшін 5.5.2 бөліміндегі барлық тапсырмаларды ретімен орындау қажет.
5.4.3 Модельдеуден және есептеуден шыққан мәліметтермен қорытынды жасау.
5.4.4. Модельдеу нәтижелерін және алынған мәліметтерді талдау, өзінің моделі көрсетілген жұмыстың нәтижесін жасау.
5.5 Алдын ала дайындыққа арналған мәлімет
5.5.1 Теориялық мәлімет
Төрт офисті АТС (PBX) және төрт телефон (Telephone) (сур. 5.1б) көмегімен NetCracker бағдарламасында модельдеуге болатын қарапайым үшбуынды сұлбаны (сур. 5.1а) қарастырамыз.
а) – құрылымдық сұлба;
б) – NetCracker бағдарламасында құрылымдық сұлбаның орындалуы
Сурет 5.1 – Үшбуынды коммутациялық сұлба
«Telephone» торабы «Telephone (3)» және «Telephone (4)» тораптарына дауысты трафикті генерациялайды. Соған сәйкес, «Telephone (2)» торабы дауысты хабарларды «Telephone (3)» және «Telephone (4)» тораптарына таратады. Сонымен, «Telephone» және «Telephone (2)» құрылғылары құрылымдық сұлбасы (сурет 5.1 а.) көрсетілген бірінші буынды коммутаторларға сәйкес келеді. Көпбуынды сұлбалардың негізгі сипаттамалары болып келіп түскен шақырудың шығын ықтималдылығы және аралық байланыс жолдарының қайта жүктелу (загрузка) шамасы болып табылады. Бұл сипаттамаларды анықтау үшін біз көршілес шақырулардың арасындағы уақыт интервалы және сөйлесу ұзақтығына арналған ықтималдылықтарды тарату заңдарын білуіміз қажет. Телефонды трафикті зерттеуде біз бұл таратулар ретінде ықтималдылықтарды таратудың экспоненциалды тығыздығы (экспоненциалды ЫТТ) жақсы сәйкес келетінін білдік және ол келесі өрнекте көрсетілген:
w(x) = λe-λx , x ≥ 0 (5.1)
мұндағы λ = 1/m – ағынның екпінділігін анықтайтын математикалық үмітке (МҮ) m кері шамалар.
mt арқылы сөйлесудің орташа ұзақтығын, ал mz арқылы сөйлесулер арасындағы уақыттың орташа мәнін белгілейік. Бұл белгілеулерде бір абонент арқылы пайда болған жүктеменің мәні келесі формуламен анықталады:
Z1
= 
(5.2)
Бірінші буынды коммутатор кірісіндегі абоненттер саны екіге тең екенін және кіріс ағынның қарапайым екенін ескерсек, онда жалпы жүктеме мынаған тең болады: Z=2Z1.
Берілген үшбуынды сұлба үшін шығын ықтималдылығын есептейік. Көрініп тұрғандай, шақыру блокировкасы тек қана келіп түскен шақыру бірінші және екінші коммутаторлар арасындағы бос емес немесе аралық жолдарда қалса, болмаса, екінші және үшінші буынды коммутатор арасындағы бос емес аралық жолдарда мүмкін болады. Бұл екі оқиға бір біріне байланысты болғандықтан, яғни бір уақытта пайда болып, бірақ тәуелсіз болса, онда ең болмағанда бір аралық жолдың бос болмау ықтималдылығы келесі формула бойынша анықталады
(5.3)
Соңғы өрнекте аралық жолдың бос болмау шамасы өзі арқылы өтетін жүктеменің орта мәнімен анықталған.
Шығын ықтималдылығы ықтималдылықтың р кезекті шақырудың түсу ықтималдылығына көбейтіндісі арқылы табылады. Экспоненциалды таратуды ескере отырып, талап етулердің (заявки) кіріс ағынын қарапайым деп есептеуге болады, сонда кезекті шақырудың түсу ықтималдылығы 1-ге тең болады. Нәтижесінде шығын ықтималдылығы келесі өрнекпен анықталады
(5.4)
t уақыттағы коммутатордың бір кірісіне арналған шығын болған шақырулардың орта саны келесі формула бойынша анықталады
NB = pB
(5.5)
Бірінші буынды коммутатордағы шығын болған шақырулардың жалпы саны өзінің әрбір кірісіндегі шығындардан жиналады және 2NB-ге тең болады.
5.5.2 Жұмысты орындауға арналған методикалық нұсқаулар
5.1 б суретте көрсетілген үшбуынды сұлбаны құру үшін NetCracker-дің браузерлік бағдарламасында «Audio equipment» белгісіне өту керек және құрылғылар панелінде «Telephone» - ды таңдау қажет. Төрт телефонды 5.1б суретте көрсетілгендей етіп орналастыру керек және «PBX» белгісіне өту қажет. Құрылғылар панелінде офистік «PBX» АТС – ін таңдау керек және нұсқау арқылы 5.1б суретіне сәйкес оларды жұмыс облысына орналастыру қажет. Одан кейін «Link devices» режимінде телефондарды «PBX» – пен байланыстыру қажет, пайда болған диалогты терезеде «Phone Line» және «Station Line» порттарын таңдау керек, одан кейін «Link» нұсқауын (кнопкасын) басу қажет. Офистік АТС–тер арасындағы байланыстар аналогты түрде құрылады, тек айырмашылығы диалогты терезеде «Trunc» порттары таңдалады. Құрылған байланыс желісінің 56 Кбит/с өткізу қабілеттілікті телефондары бар байланыс арналары болады.
Талданып жатқан жүйедегі дауысты трафик бірінші және екінші телефондардан үшінші және төртіншілерге жылжиды деп ойлайық және оларды сәйкесінше «Telephone», «Telephone (2)», «Telephone (3)» және «Telephone (4)» деп белгілейік.
Ол үшін «Set Voice Calls» режимі таңдалады және тышқанның тетігімен ең алдымен бірінші, содан кейін үшінші телефондар белгіленеді (бұл трафик бірінші телефоннан үшінші телефонға жылжиды дегенді білдіреді). Пайда болған диалогты терезеде «Edit» нұсқауын басамыз. Жаңа диалогты терезеде (сур. 5.2) «Session Length» сөйлесу уақытына және «Time Between Calls» шақырулар арасындағы уақытқа арналған экспоненциалды таратуды таңдаймыз. Осында нөлге тең болатын «Connection Setup Time» байланыс уақытын және «Connection Shutdown Time» үзілу уақытын орнатамыз.
Сурет 5.2 – Дауысты трафиктің сипаттамаларын күйге келтіретін диалогты терезе
Бірінші және төртінші, екінші, үшінші және төртінші телефондар арасында дауысты трафик орнату үшін аналогты операциялар жүргіземіз. «Statistical Items» (сур. 4.6) терезесінде бірінші және екінші телефондар үшін модельдеуді бастамас бұрын «Calls blocked» пунктін белгілейміз. 10000 қадамға арналған қалыптастырылған сұлбаны модельдеу процесін жібереміз. Сонда экран бетінде u1090 телефондарына сәйкес шығын болған шақырулардың жалпы сандары шыға бастайды.
5.6 Тапсырмалар нұсқасы
К е с т е 5.1
|
Нұсқа |
ЫТТ сипаттамалары (сек.): сөйлесу уақыты/шақырулар арасындағы уақыт |
|
1 |
80/100 |
|
2 |
90/100 |
|
3 |
39/70 |
|
4 |
38/60 |
|
5 |
35/50 |
|
6 |
45/60 |
|
7 |
55/70 |
|
8 |
50/50 |
|
9 |
40/80 |
|
10 |
37/60 |
|
11 |
85/100 |
|
12 |
70/100 |
|
13 |
40/70 |
|
14 |
50/80 |
|
15 |
75/90 |
5.7 Бақылау сұрақтары
5.7.1 Көпбуынды сұлбаларға анықтама беріңіз.
5.7.2 Дауысты трафиктің жүктемесі қалай анықталады?
5.7.3 Блокировканың ықтималдылығын есептеуге арналған формулаларды жазыңыз және түсіндіріңіз.
5.7.4 Бір кіріске арналған шығын болған шақырулардың орта саны қалай анықталады?
5.7.5 Дауысты трафиктегі процестерді сипаттау үшін қандай ЫТТ қолданылады?
5.7.6 Үшбуынды сұлбалардың құрылымдарына бірнеше мысал келтіріңіз.
6 Зертханалық жұмыс №6. Цифрлық жүйенің негізгі сипаттамаларын анықтау
6.1 Жұмыс мақсаты: теориялық әдістерді және модельдеу жолдарын қолдана отырып байланыстың цифрлы жүйесінің негізгі сипаттамаларын анықтау.
6.2 Жұмысқа дайындық
6.2.1 Байланыстың цифрлы жүйесінің негізгі сипаттамалары туралы мәліметтерді меңгеру және үйрену.
6.2.2 Цифрлы жүйені модельдеуге қажетті NetCracker жүйесінің аспаптарын үйрену
6.3 Жұмысқа тапсырма
6.3.1 ЫТТ трафиктің сипаттамалары берілген 6.1 суретте көрсетілген цифрлы желіні модельдеуді орындау.
6.3.2 Байланыс арнасының орташа жұмыс көптігін (загруженность), бір пакетті таратудың орташа уақытын және желідегі жүктеменің шамасын анықтау.
6.3.3 Модельдеуден алынған нәтижелерді есептеу нәтижелерімен салыстыру.
6.3.4 Пакеттердің шығын болу ықтималдылығы РВ < 0,1 болу үшін ЫТТ трафигінің сипаттамаларын өзгерту.
6.3.5 Жаңа ЫТТ сипаттамаларымен цифрлы желіні модельдеуді орындау және алынған мәліметтермен шығынның шамасын анықтау.
6.3.6 Жасалған зерттеулермен қорытынды жасау.
6.4 Жұмыстың орындалу тәртібі
6.4.1 Мұғалімнен тапсырманы және нұсқаны алу.
6.4.2 6.5.2 пунктері бойынша NetCracker–де модель құру.
6.4.2 Модельдеудің нәтижелерін алу.
6.4.3 Модельдеу көмегімен және әдісімен алынған есептеулерді салыстыру керек.
6.4.4 Модельдеудің нәтижелерін, мәліметтерді есептеулер және талдаудың нәтижелерін қойып, жасалған жұмыстың қорытындысын жасау.
6.5 Алдын ала дайындыққа арналған мәліметтер
6.5.1 Теориялық мәліметтер
Бір бірімен Hub (сурет 6. 1) арқылы қосылған екі персональды компьютерден (ПК) тұратын TCP/IP хаттамасы негізіндегі цифрлы желіні қарастырамыз.
Сурет 6.1 – Цифрлы байланыс желісінің қарапайым түрі
Мұндай желінің сипаттамаларын есептеу кезінде пакеттер ұзындықтарының таратылу заңын және олардың арасындағы уақыт интервалдарының таратылу заңдарын білу қажет. Бұл ЫТТ белгілі деп есептейік. Онда таратылатын пакеттердің орташа ұзындығын математикалық үміт (МҮ) сияқты анықтауға болады:
(6.1)
және көршілес екі пакер арасындағы орташа уақыт интервалын:
(6.2)
6.1 кестеде цифрлы жүйеде көп қолданылатын ЫТТ және олардың негізгі сандық сипаттамалары көрсетілген.
К е с т е 6.1 Байланыстың цифрлы жүйесінде көп қолданылатын ЫТТ
mx және mt шамалары негізінде арналардың орта жұмыс көптігі (загруженность) анықталады
(6.3)
мұндағы
-
ПК -
ның желілік платасы пакеттер генерациясының екпінділігі. Берілген
өрнекті талдау байланыс жолының жұмыс көптігі
(загруженность) таратылатын пакеттер мөлшеріне тәуелді, сонымен
бірге желілік карталы генерация екпінділігіне де тәуелді екенін
көрсетеді.
Егер өрнек 
- байланыс жолымен таратылатын
мәліметтердің шекті жылдамдығы болса, онда таратылған
пакеттердің кейбірлері мына ықтималдылықпен жоғалатын
болады
.
(6.4)
Байланыс жолымен пакеттердің таратылатын орта уақыты келесі формуламен анықталады
(6.5)
мұндағы µ - байланыс жолымен таралатын пакеттердің екпінділігі. λ және µ шамаларын біле отырып, цифрлы жүйедегі жүктемені анықтауға болады және ол Z = λ / μ тең.
6.5.2 Жұмысты орындауға арналған методикалық нұсқау
6.1 суретте көрсетілген байланыс желісін құру үшін NetCracker бағдарламасының браузерында «LAN workstations» закладкасына өту керек және құрылғылар панельінде «PC» - ті таңдау қажет. 10-суретте көрсетілгендей екі ПК – ді орналастыру қажет және «Hubs» закладкасына өту керек. Ашылған тізімнен «Shared media» опциясын таңдап және оны құрылғылар панелінен «Ethernet Hub» - тің жұмыс облысына апару қажет. Содан соң браузерде «LAN adapters» закладкасына өтіп, ашылып жатқан бұтақтарынан (ветви) «Ethernet» - ті таңдау қажет және онда өндіруші фирманы «3Com Corp.» - ны белгілеу керек. Құрылғылар панелінде «Fast EtherLink 10/100 PCI» желілік платасын тауып алып, тышқан көмегімен ең алдымен бірінші ПК-ға, одан кейін екіншіге орналастыру қажет. Нәтижесінде компьютерлердің берілген желілік платасы және «Ethernet Hub» - қа қосылу мүмкіндігі болады. Ол үшін «Link devices» режимінде компьютерлерді «Ethernet Hub» - пен байланыстыру қажет және пайда болған диалогты терезеде «Link» тетігін (кнопка) басу қажет. Құрылған байланыс желісінің 10 Мбит/с өткізу қабілеттілігі бар арнасы болады. Талданылып жатқан цифрлы жүйедегі трафик PC деп белгіленген бірінші ПК – ден екінші ПК – ға PC (2) жылжиды деп есептейік. Ол үшін «Set Traffic» режимі таңдалады және тышқан көмегімен ең алдымен бірінші, одан кейін екінші ПК белгіленеді. Пайда болған диалогты терезеде «Small office» пунктін белгілейміз және «Edit» тетігін басамыз. Жаңа диалогты терезеде 500 байт–қа тең математикалық үміті бар таратылатын пакеттер шамалары үшін экспоненциалды таратуды таңдаймыз. Уақыт интервалдарын модельдеу үшін де 3 10− с сипаттамасы бар экспоненциалды ЫТТ–ны белгілейміз.
Модельдеуді бастамас бұрын келесі шығарылған ақпаратты береміз. Байланыс жолдары үшін «Statistical Items» диалогты терезесінде «Average workload» және «Current utilization» пунктерін белгілейміз. Бірінші ПК үшін диалогты терезеде «Transactions send» және «Average transaction length» пунктерін белгілейміз. Екіншісі үшін «Transactions recived» пунктін таңдаймыз.
Қалыптастырылған сұлбаны модельдеу процесін аздаған уақытқа жібереміз. Сонда экран бетінде таратылатын пакеттің орташа ұзындығы, жолдардың орта жұмыс көптігі, байланыс жолының алдындағы жұмыс көптігінің шамасы процент бойынша және қабылданған, таратылатын пакеттердің жалпы саны шығады.
6.6 Тапсырма нұсқалары
К е с т е 6.2
|
Нұсқа |
ЫТТ мөлшері/ЫТТ интервалы |
ЫТТ сипаттамалары (байт/сек) |
|
1 |
Бірқалыпты/Экспоненциальды |
a = 500; b = 1000/mt = 0,001 |
|
2 |
Экспоненциальды/ Экспоненциальды |
mx = 500/ mt =0,04 |
|
3 |
Гамма/ Экспоненциальды |
α = 50; β =4 / mt =0,001 |
|
4 |
Логарифмді-нормальды/ Экспоненциальды |
a = 4; σ = 2/ mt =0,01 |
|
5 |
Вейбулла/ Экспоненциальды |
m1 = 500; μ2 = 100/ mt = 0,05 |
|
6 |
Экспоненциальды/Бірқалыпты |
mx = 400/ a = 10-6; b = 10-3 |
|
7 |
Экспоненциальды/Тұрақты |
mx = 300/ a = 10-3 |
|
8 |
Экспоненциальды/ Экспоненциальды |
mx = 600/ mt =0,001 |
|
9 |
Бірқалыпты/Тұрақты |
a = 200; b = 400/ a=10-2 |
|
10 |
Гамма/ Экспоненциальды |
α = 60; β =10 / mt =0,002 |
|
11 |
Экспоненциальды/ Логарифмді-нормальды |
mx = 350/ a = 6; σ = 3 |
|
12 |
Вейбулла/Тұрақты |
m1 = 400; μ2 = 50/ mt = 0,03 |
|
13 |
Вейбулла/Бірқалыпты |
m1 = 300; μ2 = 80/a =100; b=300 |
|
14 |
Бірқалыпты/ Логарифмді-нормальды |
a = 300; b = 600/ a = 7; σ = 3 |
|
15 |
Экспоненциальды/ Экспоненциальды |
mx = 300/ mt =0,002 |
6.7 Бақылау сұрақтары
6.7.1 Байланыс арнасы арқылы берілетін пакеттердің орташа уақыты қалай анықталады?
6.7.2 Байланыс арнасының өткізу қабілеттілігі қалай анықталады?
7 Зертханалық жұмыс №7. Буфері және бір сервері бар цифрлық желіні модельдеу
7.1 Жұмыстың мақсаты: шектелген ұзындықты буфері және бір сервері бар цифрлы желіні модельдеу және жұмысын талдау.
7.2 Жұмысқа дайындық
7.2.1 Төменде көрсетілген алдын ала дайындыққа арналған мәліметтерді үйрену.
7.2.2 Күтумен қызмет көрсету жүйесін есептеу әдістері көрсетілген телетрафик теориясының бөлімдерін меңгеру және үйрену.
7.2.3 Цифрлы жүйені модельдеуге арналған NetCracker жүйесінің құрылғыларын үйрену.
7.3 Жұмысқа тапсырма
7.3.1 Шектелген ұзындықты буфері және бір сервері бар цифрлы желіні модельдеуді орындау.
7.3.2 Кіріс λ және шығыс µ ағындарының орташа екпінділігін, бір пакет берудің орташа уақытын және кіріс Z жүктемесінің шамасын анықтау.
7.3.3 Берілген нұсқадағы буфердің шамасы бойынша пакеттер шығынының ықтималдығын және бір секундтағы жоғалған пакеттердің отраша санын табу керек. Табылған нәтижелерді модельдеуден шыққан нәтижелермен салыстыру.
7.3.4 Пакеттердің шығын болу ықтималдылығы шамамен 10-8 болатын буфердің мөлшерін табу қажет.
7.3.5 Буфер мөлшері өзгерген кездегі бір секундтағы шығын болған пакеттердің орташа санын табу. Алынған нәтижелерді модельдецден шыққан нәтижелермен салыстыру қажет.
7.4 Жұмыстың орындалу тәртібі
7.4.1 Мұғалімнен жұмыстың нұсқасын және тапсырмасын алу.
7.4.2 7.5.2 пунктінде көрсетілгендей NetCracker − де модель құру.
7.4.2 Модельдеудің нәтижелерін алу.
7.4.3 Модельдеу көмегімен және әдісімен алынған нәтижелерді салыстырып, талдау жасау.
7.4.4 Модельдеу нәтижелерімен, мәліметтерді есептеу және талдаудан алынған нәтижелермен жұмыс қорытындысын жасау.
7.5 Алдын ала дайындық үшін материалдар
7.5.1 Теориялық нұсқаулар
Бір серверден (7.1 а сурет) және шектелген көлемі бар буферден тұратын цифрлық жүйені қарастырайық. Бұндай цифрлық жүйенің құрылымдық сұлбасы 7.2 б суретте көрсетілген.
Орта λ екпінділігімен кіріс ағымы РС түйінімен қалыптасады және РС (2) түйініне беріледі. PC и PC(2) компьютерлері бір-бірімен «3Com Corp.» фирмасының кіріс және шығыс мәліметтерімен буферлері бар «NETBuilder II Chassis» роутерлері арқылы байланысады. Сервер жұмысы РС (2) түйінінің пакет роутеріне келіп түсуімен қорытындыланады.
7. 1 сурет – Шектелген кезек ұзындығымен және бір сервер жүйесі:
а) – бір сервер және буфері бар жүйе;
б) – цифрлық жүйенің құрылымдық сұлбасы
Роутер буферіндегі пакеттердің максималды саны N бола алады деп алайық. Түскен 1+N пакеті қызмет көрсетілмейді және жоғалған болып есептеледі.
Пакеттер түсу уақыт
интервалы арасында λ
параметрімен экспоненциалды заң
бойынша таратылады деп есептейміз. Берілген параметр моделдеу процесіне дейін
белгілі болып есептеледі және лабораториялық жүмыстың
варианты болып табылады. Қызмет көрсету уақыты да экспоненциалды
заңына қатысты болуы үшін пакеттер ұзындығын
экспоненциалды үлестірумен бейнелеу қажет. Бұл жағдайда
пакеттер таратуы , яғни 
(мұндағы, L-таратылатын пакеттің
ұзындығы) олардың қызмет көрсету уақыты
сипаттамасымен экспоненциалды
заңға қатысты болады.
Мұндағы
- байланыс арнасы бойынша пакеттер
таратуының орташа уақыты.
Істелінген трафик моделдері жөнінде рұқсаттар роутердегі k пакеттер ықтималдылығының табуын есептегенде Эрлангтың шектелген ұзындығы бойынша жүйелер үшін қолдануға рұқсат береді.
(7.1)
мұндағы
-
жүктеме шамасы; n - серверлар саны.
Қарастырылып
отырған жағдайда n=1
болғандықтан , (1) формуласы келесі түрге дейін
ықшамдалады
pк үшін шыққан нәтижені кілттеудің (пакетті жоғалту) ықтималдылықты есептеу үшін де қолдануға болады. Кілттеу бір уақытта екі оқиғаның болуынан пайда болатыны анық: роутерде N пакеттер болғанда және оның кірісіне 1+N пакеттер келіп түскенде. Бірінші оқиғаның ықтималдығы келесідей анықталады
Кіріс ағыны қарапайым деп алып, екінші оқиғаның ықтималдылығы келесі формуламен анықталады
және пакет шығынының ықтималдығы
Кілттеу ықтималдылығы сонымен қатар λ кіріс ағынының екпінділігі және R лақтырып тасталынған пакеттер екпінділігімен белгілеуге болады
Соңғы теңдік бірлік уақыттағы жоғалған пакеттер санын есептеуге мүмкіндік береді.
Жүйедегі пакеттердің орташа саны математикалық күту сияқты табыла алады
ал жүйдегі пакеттердің орташа келіп түсу уақыты T = N/λ сияқты.
7.5.2 Жұмысты орындаудағы методикалық нұсқаулар
7.1 суретте көрсетілгендей байланыс желісін құру үшін NetCracker программасындағы браузерде «LAN workstations» закладкасына өту керек және құрылғылар панеліндегі «PC» таңдау қажет. 7.1 суретте көрсетілгендей екі ПК орналастырып, «LAN adapters» закладкасына өту қажет. Ашылған тармақта «Ethernet» таңдап және ондағы «3Com Corp.» дайындайтын фирмасын белгілеу. Панелдер құрылғысындағы «Fast EtherLink 10/100 PCI» желілік платасын тауып және тышқан құрылғысының көмегімен біріншіден оны бірінші ПК ауыстырып, одан кейін екіншіге. Осыдан кейін «Routers and bridges» закладкасына өтіп және ашылғалы тұрған тармақта «Backbone» таңдау қажет. «Backbone» тізімінен «3Com Corp.» фирмасын тауып, «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» бөлімін белгілеу. Панелдер құрылғысынан «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» роутерін 11, а суретте көрсетілгендей жұмыс істеу ауданына ауыстырып орналастыру. Одан кейін панелдер құылысынан «NETBuilder II MP Ethernet 10BASE-T Module, 6-Port» платасын тауып, тышқан құрылғысының көмегімен «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» роутеріне алып барып ауыстыру керек. Нәтижесінде роутер 10 Мбит/с жылдамдығы бар 4 порттарды және әр қайсысы 100 Кб мөлшердегі кіріс және шығыс берілгендері бар буферлерін иемденеді. Компьютерлерді роутерлермен біріктіру үшін «Link devices» режимін таңдау қажет және тышқан құрылғысының көмегімен біріншіден бірінші компьютермен одан кейін екінші компьютермен екі байланыс құру қажет.
Трафик жылдамдығын бірінші РС компьютерден екінші РС(2) компьютеріне беру үшін «Set Traffic» режимі таңдалады және де тышқан құрылғысының көмегімен алдымен бірінші, одан кейін екінші ПК белгілінеді. Пайда болған диалогты терезеден «Small office» пунктын белгілеп, «Edit» батырмасын басамыз. Жаңа диалогты терезеде 500 байтқа тең математикалық үмітпен таратылатын пакеттер мөлшері үшін экспоненциалды бөліп орналастыруды таңдаймыз. Уақыттық аралықтарды моделдеу үшін 3 10-с сипаттамасы бар экспоненциалды ЫТТ белгілейміз.
Қолданылып отырған буферге мөлшерді белгілеу үшін тышқан құрылғысының сол батырмасымен екі рет роутер үстінен шертіп, пайда болған диалогты терезеде «Device Setup» батырмасын басу қажет. Бірінші компьютер мен роутер арасындағы қосылу өтетін қасиеттер терезесінде «Ports» белгісін таңдап, бірінші қолданылатын портты белгілеу қажет. «Setup» батырмасын басқанда «Telecom» закладкасында кіріс және шығыс таратқыш буфердің мөлшерлері (7.2 сурет) құрылатын диалогты терезе пайда болады.
Моделдеуден бұрын келесі көрсетілген ақпаратты белгілейміз. Байланыс желісі үшін «Statistical Items» диалогты терезесіндегі «Average workload» бөлімдерін белгілейміз. Бірінші ПК үшін аналогты терезеде «Average transaction length» бөлімін белгілейміз. Роутер үшін «Packets dropped for last s» бөлімін таңдаймыз.
7.2 сурет – порт құрылғысының диалогты терезесі
Құрылған сұлбаның бірнеше уақытқа моделдеу процесін іске қосамыз. Соның нәтижесінде экран бетінде екі желінің орташа жүктемесі бейнеленеді. Таратылған пакеттердің орташа ұзындығы және соңғы секунд үшін жоғалған пакеттер саны.
7.6 Тапсырма варианттары
7.1 к е с т е
|
Вариант нөмері |
Пакеттің орташа ұзындығы, байт |
Екі көршілес пакеттер арасындағы орташа уақыттық интервал, сек |
Кіріс буферінің шамасы, байт |
|
1 |
500 |
0,001 |
1000 |
|
2 |
200 |
0,001 |
200 |
|
3 |
100 |
0,0001 |
200 |
|
4 |
400 |
0,0005 |
800 |
|
5 |
300 |
0,0004 |
900 |
|
6 |
450 |
0,0002 |
900 |
|
7 |
600 |
0,0003 |
1200 |
|
8 |
350 |
0,002 |
700 |
|
9 |
200 |
0,002 |
400 |
|
10 |
700 |
0,004 |
1400 |
|
11 |
150 |
0,0001 |
500 |
|
12 |
250 |
0,0005 |
600 |
|
13 |
550 |
0,0004 |
300 |
|
14 |
650 |
0,0002 |
300 |
|
15 |
750 |
0,0003 |
500 |
7.7 Бақылау сұрақтары
1. Цифрлы жүйенің орташа екпінділікті пакеттерге қызмет көрсетуі дегеніміз не ?
2. Орташа екпінділік пен кіріс ағынның жүктемесі қалай анықталады?
3. Кілттеу ықтималдығы цифрлық желінің қандай параметрлеріне тәуелді?
4.Берілген зертханалық жұмыста кіріс және шығыс ағындарының трафигінің қандай моделдері қолданылады?
5. Бірлік уақытта жоғалған пакеттердің орташа саны қалай есептеледі?
6. Анализделетін цифрлық байланыс желінің негізгі түйіндерін атап өтіңіз.
7. Байланыс каналымен өтетін тарату пакеттер жылдамдығына не әсер етеді ?
8. Екі көршілес пакеттер арасындағы уақыт аралығын өсірсек, кіріс ағынның екпінділігі қалай өзгереді ?
9. Байланыс каналының өткізу қабілеттілігін өсірсек, қызмет көрсетілген пакеттер екпінділігі қалай өзгереді?
8 Зертханалық жұмыс №8. Қарапайым байланыс желісін моделдеу
8.1 Жұмыстың мақсаты: қарапайым байланыс желісінің негізгі сипаттамаларын есептеу және моделдеу.
8.2 Жұмысқа дайындық
8.2.1 Алдын ала дайындық үшін материалды оқып үйрену.
8.3 Жұмысқа тапсырма
8.3.1 Моделдеуді орындау және қарапайым байланыс желісінің негізгі сипаттамаларын анықтау.
8.3.2 Z (вариантпен беріледі) жүктеменің шамасына байланысты λ орташа екпінділікті есептеу және пакеттің орташа ұзындығы үшін және пакеттер арасындағы орташа уақыт аралығы үшін трафик сипаттамалардың үш нұсқа мәнін келтіру.
8.3.3 Құрылған модель көмегімен трафиктің мәндер сипаттамасы үшін үш нұсқа бойынша жоғалу ықтималдығын алу.
8.3.4 10 Мбит/c өткізу
мүмкіндігімен байланыс каналы бойымен пакеттің µ орташа тарату
екпінділігін есептеу және
жұмыстың берілген вариантымен.
8.3.5 Буфер мөлшерін модель көмегімен табу және жоғалу ықтималдылығын табу, мұндағы бір секунд үшін жоғалған пакеттер орташа саны 0-ден 10-ға дейінгі аралықта табылады.
8.3.6 Өткізілген зерттеулер үшін отчет құру.
8.4 Жұмыстың орындалу реті
8.4.1 Мұғалімнен тапсырма мен вариантты алу.
8.4.2 8.5.2.көрсетілгендей NetCracker бөлімдері бойынша модель құру.
8.4.2 Моделдеудің нәтижелерін алу.
8.4.3 Моделдеу мен есептеу жолдары көмегімен алынған нәтижелердің салыстырмалы анализін жүргізу.
8.4.4 Орындалған жұмысқа отчет дайындау, мұнда моделдеудің нәтижесін және алынған нәтижелердің анализі мен есептеулерін елестету. Отчетта қолданылған формулаларды, λ ағынының орташа екпінділік мәнін және пакеттердің орташа ұзындығы және пакеттер арасындағы орташа уақыт аралығы үшін трафик сипаттамасының үш варианты бойынша мәндерін елестету.
8.5 Алдын ала дайындық үшін материал
8.5.1 Теориялық нұсқаулар
10 Мбит/с (8.1 сурет) өткізу қабілеттілігі бар бір-бірімен байланыс желісі көмегімен байланысқан екі компьютерден, бір роутерден, хабадан, жұмыс істеп тұрған станция және топтан тұратын қарапайым локалды байланыс желісін қарастырайық.
8.1 сурет – Байланыстың қарапайым желісі
Трафик берілген желіде «PC» и «PC (2)» түйіндерінен «Ethernet Workstation» және «Workgroup» түйіндеріне қарай жылжиды. Берілгендер ағындары әр λ орташа екпінділігімен қарапайым деп есептесек, (2) формула көмегімен «PC» және «PC (2)» түйіндерінен пакеттердің жоғалу ықтималдылықтарын анықтауға болады.
Берілген формуланы қолдану мүмкіндігі, шартты түрде, «PC» және «PC (2)» түйіндері екі тәуелсіз цифрлық буфері және бір сервері бар желі жүйесін құратындығымен түсіндіріледі. Расында да, «PC» түйінінен «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» түйініне берілген пакеттер жеке қабылдағыш буферіне келеді де «Ethernet Hub» түйініне келіп түседі. Пакеттер басқа буферге келіп, сонынан «Ethernet Hub» түйініне түсетін аналитикалық түрде PC (2)» түйінінен «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» түйініне қарай трафик қалыптасады. Нәтижесінде ортақ шығыс байланыс каналымен екі цифрлық жүйе пайда болады.
Бұндай жүйеде байланыс каналындағы компьютер мен роутер арасындағы жүктемені есептеп табу үшін берілген байланыс желісіндегі λ ағын пакеттерінің екпінділігін және солар бойынша таратылатын µ екпінділігін білу қажет. Жүйе ағындарын қарапайым деп есептеп, λ шамасын келесі фомула бойынша есептеп табуға болады.
мұндағы mt – трафик сипаттамаларын таңдайтын диалогты терезеге енгізілетін пакеттер арасындағы орташа уақыт. Әр компьютер екі қарапайым ағынды бірін «Ethernet Workstation» түйініне, ал екіншісін «Workgroup» түйініне қалыптастыратынын білсек, орташа екпінділік әр ағынның екпінділігінің қосындысына, яғни λ2 тең болады. Байланыс каналымен өтетін таратудың орташа µ екпінділігін келесі формуламен табуға болады .
μ =
мұндағы L - 5.5 суреттегідей
диалогты терезеге енгізілетін пакеттің орташа ұзындығы ;
- бит/c пен көрсетілген байланыс
желісінің тарату жылдамдығы және де берілген жұмыс
үшін 1024* 1024* 10 шамасын иемденеді. Нәтижесінде жүктеме
шамасы мына теңдікпен табылады.
Қарапайым ағынның қасиеттерін есепке алып «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» и «Ethernet Hub» түйіндер арасындағы байланыс желісіндегі орташа жүктеме барлық кіріс жүктемелердің қосындысына, яғни Z2 тең болады.
Әр байланыс желісіндегі жүктеме шамаларын біле отырып (2) фомула көмегімен роутердегі пакеттердің жоғалу ықтималдығын табуға болады. Сонымен Bp ықтималдығы тек бір логикалық сұлба үшін жоғалуларды сипаттайды, ал ортақ жоғалулар әр сұлба үшін жоғалулардан құралады.
8.5.2 Жұмысты орындаудағы әдістемелік нұсқаулар.
NetCracker программа браузеріндегі 8.1 суретте көрсетілгендей байланыс желісін құру үшін «LAN workstations» закладкасына өтіп, 8.1 суретте көрсетілгендей екі ПК бір «Ethernet Workstation» орналастыру, одан кейін «LAN adapters» закладкасына өту қажет. Ашылғалы тұрған тармақта «Ethernet» таңдап, соның ішінде «3Com Corp.» шығару фирмасын бегілеу. Құрылғылар панелінен «Fast EtherLink 10/100 PCI» желілік платасын тауып, тышқан құрылғысының көмегімен оны алдымен бірінші ПК, одан кейін екінші ПК ауыстыру қажет. Осыдан кейін «Routers and bridges» закладкасына өтіп, жабылған тармақта «Backbone» таңдау. «Backbone» тізімі ішінен «3Com Corp.» фирмасын тауып «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» бөлімін белгілеу. 13 суретте көрсетілгендей құрылғылыр панелінен «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» роутерін жұмыс аумағына ауыстыру. Сонан соң құрылғылар панелінен «NETBuilder II MP Ethernet 10BASE-T Module, 6-Port» платасын тауып, тышқан құрылғысының көмегімен «NETBuilder II Chassis, 4- Slot» роутеріне ауыстыру. Нәтижесінде роутер 10 Мбит/с тарату жылдамдығымен және әрбір шығыс буфер мен шығыс берілгендер шамасы 100 Кб болатын 4 портты иемденеді. Одан кейін «Hubs» закладкасына өтіп, ашылғалы тұрған тізімнен «Shared media» опциясын таңдап және құрылғылар панелінен «Ethernet Hub» жұмыс аумағына ауыстыру. Соңында 8.1 суреттегідей браузерден «Buildings, campuses and LAN workgroups» бөлімін таңдап, құрылғылар панелінен «Workgroup» элементін жұмыс аумағына ауыстыру. Осыдан кейін 8.1 суретте көрсетілгендей «Link devices» режимінде жүйенің барлық түйіндерін біріктіру.
Трафик қимылын бірінші компьютерден «PC» «Ethernet Workstation» қарай беру үшін «Set Traffic» режимі таңдалады және тышқан құрылғысының көмегімен бастапқы түйіні және де берілгендер қабылдағышының түйіні таңдалады. Пайда болған диаолгты терезеде (8.1 сурет) «Small office» бөлімін таңдап, «Edit» батырмасын басамыз.
Жаңа диалогты терезеде 200 байтқа тең болатын МҮ − пен бірге таратылатын пакеттер мөлшері үшін экспоненциалды орнатуды таңдаймыз. Уақыт аралығын моделдеу үшін 3 10− с параметрлі экспоненциалды ЫТТ көрсетеміз. Аналитикалық түрде «PC» түйінінен «Workgroup» қарай, «PC (2)» түйінінен «Ethernet Workstation» түйініне және «PC(2)» түйінінен «Workgroup» түйініне қарай трафик қимылы құрылады.
Қолданылып отырған буфер мөлшерін белгілеу үшін роутер үстінен тышқан құрылғысының сол жақ батырмасын екі рет шерту қажет және пайда болған диалогты терезеде «Device Setup» батырмасын басу қажет. Құралдар терезесінде «Ports» закладкасын таңдап, бірінші компьютер мен роутер арасындағы қосылу өтетін бірінші қолданылатын портты белгілеу. «Setup» батырмасын басқанда «Telecom» заклакдкасында кіріс және шығыс таратқыш буферлер шамалары енгізілетін диалогты терезе пайда болады. (7.1 сурет).
Моделдеуді бастар алдында келесі көрсетілген ақпаратты береміз. Байланыс желісі үшін «Statistical Items» диалогты терезеде (6 сурет) «Average workload» бөлімін таңдаймыз. Аналитикалық диалогты терезедегі компьютерлер үшін «Average transaction length» бөлімін таңдаймыз. Роутер үшін «Packets dropped for last s» бөлімін таңдаймыз.
Белгілі бір уақытқа дайын сұлба үшін моделдеу процесін іске асырамыз. Нәтижесінде экранда байланыс желісінің орташа жүктемесі, таратылатын пакеттердің орташа ұзындығы және соңғы секунд үшін жоғалған пакеттер саны көрсетіледі.
8.6 Тапсырма нұсқалары
8.1 к е с т е
|
Нұсқа Нөмері
|
«PC» и «PC (2)» түйіндерінен «NETBuilder II Chassis, 4-Slot» түйіндеріне дейінгі Z жүктеме шамасы |
v байланыс желісінің тарату жылдамдығы |
|
1 |
0,03 |
1 Мбит/с |
|
2 |
0,02 |
100 Кбит/с |
|
3 |
0,025 |
10 Кб/с |
|
4 |
0,015 |
5 Мбит/с |
|
5 |
0,04 |
80 Кбит/с |
|
6 |
0,045 |
5 Кб/с |
|
7 |
0,035 |
8 Мбит/с |
|
8 |
0,05 |
6 Кб/с |
|
9 |
0,01 |
200 Кбит/с |
|
10 |
0,055 |
4 Мбит/с |
|
11 |
0,045 |
2 Мбит/с |
|
12 |
0,025 |
90 Кбит/с |
|
13 |
0,03 |
9 Кб/с |
|
14 |
0,01 |
3 Мбит/с |
|
15 |
0,02 |
70 Кбит/с |
8.7 Бақылау сұрақтары
1. Таратылатын пакеттер шамасы мен жүктеме мөлшерінің қатысы қандай ?
2. µ байланыс каналымен өтетін таратудың орташа екпінділігін есептеу өрнегін жазып беріңіз.
3. Байланыс желісінің өткізу қабілеттілік өсуінің кілттеу ықтималдылығымен қандай қатысы бар?
4. Роутер мен хабтың функционалды айырмашылығы неге қатысты ?
5. λ пакеттер ағыны үшін орташа екпінділігін есептеу формуласын жазыңыз.
6. Таратылатын пакеттер арасындағы жүктеме шамасы орташа уақыт аралығыны қандай қатысы бар ?
7. Бірлік уақыт үшін жоғалған пакеттердің орташа санын есептейтін формуланы жазыңыз.
Әдебиеттер тізімі
1. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. -М.: Радио и связь, 1996.
2. Крылов В,В., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и её приложения. – СПб., 2005.
3. Лагутин В.С., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000.
4. Ершов В.А., Кузнецов Н.А. Теоретические основы построения цифровой сети с интеграцией служб. - М.: Институт проблем передачи информации РАН, 1995.
5. Тұманбаева К.Х. Ақпаратты үлестіру теориясы: Оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2003.
6. Телетрафик теориясы. Дәрістер жинағы. / Құраст. Тұманбаева К.Х. – Алматы: АЭжБИ, 2008.
7. Теория телетрафика. Методические указания к выполнению расчетно – графических работ. / Сост. Туманбаева К.Х. – Алматы: АИЭС, 2007.
Мазмұны
Кіріспе………………………………………………………………………3
1 Зертханалық жұмыс. Қарапайым ағынды үлгілеу..................................4
2 Зертханалық жұмыс. Кездейсоқ ағындарды қосындылау.....................8
3 Зертханалық жұмыс. Нақты жоғалыстары бар толыққатынасты жүйені талдау.........................................................................................................10
4 Зертханалық жұмыс. NetCracker Professional 4.0 үлгілеу жүйесінде негізгі менюмен жұмыс істеу................................................................................13
5 Зертханалық жұмыс. Үшбуынды сұлбаны үлгілеу...............................19
6 Зертханалық жұмыс. Цифрлық жүйенің негізгі сипаттамаларын анықтау...................................................................................................................24
7 Зертханалық жұмыс. Буфері және бір сервері бар цифрлы желіні модельдеу...............................................................................................................28
8 Зертханалық жұмыс. Қарапайым байланыс желісін моделдеу............34
Әдебиеттер тізімі......................................………………………………...38