Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра автоматической электросвязи
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов всех форм обучения специальности
050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации
Алматы 2009
СОСТАВИТЕЛИ: Туманбаева К.Х., Лещинская Э.М. Моделирование систем телекоммуникаций. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АИЭС, 2009.- 38с.
Методические указания содержат задания и рекомендации для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Моделирование систем телекоммуникаций». Выполнение работ позволит овладеть методами имитационного моделирования для решения задач анализа и синтеза в области телекоммуникаций, приобрести навыки работы со специализированной системой имитационного моделирования GPSS World.
Введение
Целью лабораторных работ является ознакомление студентов с основными этапами построения моделей на ЭВМ, вопросами имитационного моделирования, получение навыков исследования систем телекоммуникаций с помощью одного из языков моделирования — GPSS World.
При имитационном моделировании на компьютере имитируется работа проектируемой системы. Математическая модель при этом реализуется в виде программы для компьютера. В результате экспериментов на компьютере собирается статистика, обрабатывается и выдается необходимая информация.
Задачей лабораторных работ являются овладение студентами методов имитационного моделирования систем телекоммуникаций, приобретение навыков работы со специализированными системами имитационного моделирования, такими как GPSS World.
Учебным планом для данной дисциплины отводится 3 кредита, всего 135 часов, из них для аудиторных занятий - 56, для самостоятельной работы – 79 час.
|
Курс |
Семестр |
Аудит. занятия |
Лекции |
Практ. занятия |
Лаборат. работы |
Курсовая работа |
Экзамен |
|
3 |
6 |
56 |
24 |
16 |
16 |
6 |
6 |
1 Лабораторная работа №1. Формирование последовательности случайных дискретных чисел по заданному закону распределения
1.1 Цель работы: разработка программ на алгоритмическом языке (Паскаль), формирующих последовательность случайных дискретных чисел по заданному закону распределения и моделирование одноканальной СМО в среде GPSS World.
1.2 Подготовка к работе
1.2.1 Изучить и освоить теоретический материал по моделированию последовательности случайных дискретных чисел по заданному закону распределения.
1.2.2 Изучить пункты главного меню системы GPSS World.
1.2.3 Изучить блоки и команды, необходимые для моделирования на GPSS World, одноканальной системы массового обслуживания (СМО).
1.3 Задание к работе
1.3.1 Разработать программу на алгоритмическом языке Паскаль, формирующую N последовательность чисел, распределенных по равномерному закону в промежутке (a,b).
1.3.2 Разработать программу на алгоритмическом языке Паскаль, формирующую последовательность N чисел, распределенных по показательному закону с интенсивностью λ.
1.3.3 Разработать программу на алгоритмическом языке Паскаль, формирующую последовательность К чисел, распределенных по нормальному закону с математическим ожиданием М и среднеквадратическим отклонением σ.
1.3.4 Разработать модель одноканальной СМО на GPSS World, в которой промежутки времени между поступлениями транзактов равномерно распределены в промежутке (А±В), время обслуживания транзакта равномерно распределено в промежутке (С±D). Число транзактов в модели – N.
1.4 Порядок выполнения работы
1.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
1.4.2 Разработать программы и модель на GPSS World.
1.4.3 Осуществить ввод программ и модели, осуществить отладку.
1.4.4 Получить результаты моделирования.
1.4.5 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свои программы на языке Паскаль, модель на языке GPSS World, результаты моделирования и анализ полученных данных.
1.5 Варианты лабораторной работы
1.5.1 Варианты и данные к первому заданию.
Т а б л и ц а 1.1
|
Номер варианта |
N |
a |
b |
|
1 |
10 |
0 |
12 |
|
2 |
9 |
2 |
15 |
|
3 |
3 |
1 |
16 |
|
4 |
5 |
3 |
18 |
|
5 |
8 |
7 |
12 |
|
6 |
7 |
5 |
10 |
|
7 |
6 |
3 |
16 |
|
8 |
9 |
0 |
10 |
|
9 |
3 |
2 |
5 |
|
10 |
7 |
1 |
13 |
|
11 |
11 |
2 |
14 |
|
12 |
6 |
7 |
10 |
|
13 |
5 |
1 |
8 |
|
14 |
3 |
2 |
9 |
|
15 |
4 |
1 |
7 |
1.5.2 Варианты и данные ко второму заданию.
Т а б л и ц а 1.2
|
Номер варианта |
N |
λ |
|
1 |
10 |
1,1 |
|
2 |
9 |
1,2 |
|
3 |
11 |
1,3 |
|
4 |
5 |
1,4 |
|
5 |
8 |
1,5 |
|
6 |
7 |
1,6 |
|
7 |
6 |
1,7 |
|
8 |
9 |
1,8 |
|
9 |
8 |
1,9 |
|
10 |
7 |
2,0 |
|
11 |
11 |
2,1 |
|
12 |
6 |
2,2 |
|
13 |
7 |
2,3 |
|
14 |
8 |
2,4 |
|
15 |
9 |
2,5 |
1.5.3 Варианты и данные к третьему заданию.
Т а б л и ц а 1.3
|
Номер варианта |
K |
M |
σ |
|
1 |
7 |
10 |
1,2 |
|
2 |
8 |
9 |
1,3 |
|
3 |
9 |
8 |
1,5 |
|
4 |
10 |
7 |
2,2 |
|
5 |
11 |
11 |
3,3 |
|
6 |
10 |
12 |
2,6 |
|
7 |
9 |
10 |
2,1 |
|
8 |
7 |
9 |
1,8 |
|
9 |
6 |
8 |
1,7 |
|
10 |
5 |
7 |
1,6 |
|
11 |
10 |
6 |
1,5 |
|
12 |
9 |
7 |
1,4 |
|
13 |
5 |
8 |
2,0 |
|
14 |
6 |
9 |
1,9 |
|
15 |
7 |
10 |
2,5 |
1.5.4 Варианты к четвертому заданию.
Та б л и ц а 1.4
|
Номер варианта |
N |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
25 |
20 |
2 |
15 |
3 |
|
2 |
20 |
21 |
3 |
16 |
5 |
|
3 |
21 |
22 |
5 |
17 |
6 |
|
4 |
22 |
23 |
6 |
18 |
4 |
|
5 |
23 |
24 |
7 |
19 |
3 |
|
6 |
26 |
25 |
8 |
20 |
6 |
|
7 |
27 |
26 |
9 |
21 |
7 |
|
8 |
31 |
27 |
10 |
22 |
8 |
|
9 |
35 |
28 |
11 |
23 |
9 |
|
10 |
39 |
29 |
12 |
24 |
2 |
|
11 |
42 |
30 |
7 |
25 |
3 |
|
12 |
43 |
31 |
8 |
26 |
4 |
|
13 |
44 |
32 |
9 |
27 |
5 |
|
14 |
45 |
33 |
10 |
28 |
6 |
|
15 |
51 |
34 |
11 |
29 |
7 |
2 Лабораторная работа №2. Моделирование времени обслуживания в одноканальной СМО
2.1 Цель работы: изучить и освоить способы задания вероятностных законов распределения промежутков между моментами поступления транзактов и времени обслуживания.
2.2 Подготовка к работе.
2.2.1 Изучить и освоить теоретический материал по использованию библиотечных процедур для задания различных законов распределения в модели.
2.2.2 Изучить блоки и команды, представленные в базовой модели.
2.2.3 Изучить способы представления различных законов распределения в блоках GENERATE и ADVANCE.
2.3 Задание к работе
Разработать модель трех систем массового обслуживания (M/D/1, M/M/1 и M/G/1) с параметрами, соответствующими вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты, заполнить таблицу 2.1 данными из полученного отчета, получить результаты в виде гистограмм.
2.4 Порядок выполнения работы
2.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
2.4.2 Осуществить ввод операторов базовой модели, отладить и запустить программу, результаты сравнить с таблицей 2.1.
2.4.3 Ввести изменения в базовую модель в соответствии со своим вариантом.
2.4.4 Проделать по шагам для своей модели пункт 2.5.1
2.4.5 Получить статистику формирования очередей для каждого типа обслуживания (постоянное, экспоненциальное и эрланговское), заполнить таблицу 2.1 полученными данными.
2.4.6 Получить результат моделирования в виде отчета, гистограмм и оперативного экрана.
2.4.7 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и анализ полученных данных.
2.5 Листинг базовой программы
* Такт равен 1/100 секунды *
*******************************************************************
Transit TABLE Ml,250,250,20
Number TABLE Q$Expon,0,1,20
Qconstant QTABLE Constant,200,200,20
Qexpon QTABLE Expon,200,200,20
Qerlang QTABLE Erlang,200,200,20
*******************************************************************
GENERATE (Exponential (1,0,500) )
QUEUE Constant
SEIZE Facilityl
ADVANCE 300
RELEASE Facilityl
DEPART Constant
TERMINATE
*******************************************************************
GENERATE (Exponential(1,0,500) )
QUEUE Expon
SEIZE Facility2
ADVANCE (Exponential (1,0,300))
RELEASE Facility2
DEPART Expon
TABULATE Transit
TERMINATE
*******************************************************************
GENERATE (Exponential(1,0,500))
QUEUE Erlang
SEIZE Facility3
ADVANCE (Exponential (1,0,150))
ADVANCE (Exponential(1,0,150))
RELEASE FacilityS
DEPART Erlang
TERMINATE
******************************************************************
GENERATE (Exponential(1,0,6000))
TABULATE Number
TERMINATE 1
2.5.1 Описание и исследование базовой имитационной модели СМО
Программа моделирует один служебный канал, по которому поступают запросы, время поступление которых изменяется по экспоненциальному закону со средним значением 5 секунд (500 тактов). Среднее время обслуживания составляет 3 секунды (300 тактов). Среднее значение коэффициента использования сервера составляет 60%.
Необходимо исследовать 3 режима времени обслуживания:
1. Постоянное время обслуживания.
2. Экспоненциально распределенное время обслуживания.
3. Время обслуживания, распределенное по эрланговскому закону (к=2).
Выполните следующие действия:
1. Запустите процесс моделирования на 500 минут.
2. Получите статистику формирования очередей для каждого типа обслуживания.
Модель состоит из трех сегментов, в которых транзакты имеют соответственно постоянное время обслуживания, время обслуживания, распределенное по экспоненциальному и по эрланговскому законам (K=2).
В последнем дополнительном сегменте транзакты распределены по экспоненциальному закону. Они определяют время моделирования и уменьшают счетчик завершения в среднем один раз каждый модельный час.
После того, как базовая модель будет введена, необходимо создать процесс моделирования. Выберите Command / Create Simulation, затем выберите Command / START. В диалоговом окне замените 1 на 500.
После завершения процесса моделирования будет выведен отчет. Для того чтобы сохранить полученный отчет в виде файла, скопируйте его в текстовый редактор (он вам будет нужен при составлении отчета по лабораторной работе).
Из полученного отчета выберите данные для заполнения таблицы 2.1.
В таблице представлены данные, которые получены при запуске базовой модели. После того как в базовую модель будут внесены изменения в соответствии с вашим вариантом, заполните таблицу 2.1 вашими результатами.
Т а б л и ц а 2.1
|
|
Постоянное время обслуживания |
Экспоненциаль-ное время обслуживания |
Эрланговское время обслуживания |
|
Среднее время пребывания в очереди |
526,7 |
757,5 |
649,4 |
|
Средняя длина очереди |
1,05 |
1,50 |
1,29 |
|
Среднее время ожидания (среднее время пребывания в очереди за вычетом среднего времени обслуживания) |
226,7 |
453,5 |
349,7 |
|
Стандартное отклонение времени пребывания в очереди |
287 |
739,9 |
595 |
В отчете по лабораторной работе нужно представить гистограммы Transit, Number, Qconstant, Qexpon, Qerlang.
Для того чтобы получить названные гистограммы необходимо выполнить Window / Simulation Window / Table Window, и выбрать нужную гистограмму, например, QEXPON (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – Вид окна QEXPON
2.6 Варианты лабораторной работы
Т а б л и ц а 2.2
|
№ варианта |
Среднее время обслуживания (сек.) |
||
|
Время обслуживания постоянно |
Время распределено по экспоненц. закону |
Время распределено по эрланговск. закону |
|
|
1 |
2,1 |
2,5 |
1,1 |
|
2 |
2,2 |
2,6 |
1,2 |
|
3 |
2,3 |
2,7 |
1,3 |
|
4 |
2,4 |
2,8 |
1,4 |
|
5 |
2,5 |
2,9 |
1,5 |
|
6 |
2,6 |
3,1 |
1,6 |
|
7 |
2,7 |
3,2 |
1,7 |
|
8 |
2,8 |
3,3 |
1,8 |
|
9 |
2,9 |
3,4 |
1,9 |
|
10 |
3,1 |
3,5 |
2,0 |
|
11 |
3,2 |
3,6 |
2,1 |
|
12 |
3,3 |
3,7 |
2,2 |
|
13 |
3,4 |
3,8 |
2,3 |
|
14 |
3,5 |
3,9 |
2,4 |
|
15 |
3,6 |
4,0 |
1,0 |
3 Лабораторная работа №3. Исследование на имитационной модели простой телефонной системы
3.1 Цель работы: анализ модели работы АТС и приобретение навыков использования динамических окон системы GPSS World для оптимизации функционирования системы для заданной нагрузки.
3.2 Подготовка к работе
3.2.1 Изучить пункты главного меню системы GPSS World, необходимые в работе: меню: Window/Simulation Window.
3.2.2 Изучить блоки и команды необходимые для моделирования многоканального устройства.
3.3 Задание к работе
Разработать модель простой АТС, соответствующую вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты, заполнить следующую таблицу (N1, N2, N3 даны для каждого варианта), определить оптимальное число линий.
Т а б л и ц а 3.1
|
Число внешних линий
|
Число звонков |
Текущее время |
Коэффициент использования |
Средняя длительность звонка |
|
2 |
N1 |
|
|
|
|
3 |
N2 |
|
|
|
|
4 |
N3 |
|
|
|
3.4 Порядок выполнения работы
3.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
3.4.2 Разработать модель АТС.
3.4.3 Осуществить ввод операторов модели.
3.4.4 Отладить программу.
3.4.5 Запустить процесс моделирования на 200, 1000, 10000 звонков
3.4.6 Проделать по шагам п. 3.5.2 для своей модели
3.4.7 Получить статистику формирования загрузки линий связи, статистику длительности завершенных звонков.
3.4.8 Получить результат моделирования в виде отчета, гистограмм и оперативного экрана.
3.4.9 Подготовить отчет по выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и сделать выводы.
3.5 Описание базовой имитационной модели
3.5.1 Постановка задачи
Телефонная система имеет две внешние линии. Внешние звонки поступают каждые 100±60 секунд. Если линия занята, то звонок повторяется через 5±1 минуту до тех пор, пока не будет обслужен. Звонок длится 3±1 минуту. Нужно занести в таблицу распределение времени, необходимого для выполнения успешных звонков. Сколько времени потребуется для завершения 200 звонков?
3.5.2 Листинг базовой программы
*************************************************************
* Модель телефонной системы
* Время в минутах
*************************************************************
Sets STORAGE 2
Transit TABLE Ml,.5,1,20 ;Транзитное время.
GENERATE 1.667,1 . ;Входящие звонки.
Again GATE SNF Sets,Occupied ;Попытка занять линию.
ENTER Sets ;Установление соединения.
ADVANCE 3,1 ;Разговор, длящийся 3±1 минуту.
LEAVE Sets ;Освобождение линии.
TABULATE Transit ;Занесение в таблицу тр. врем.
TERMINATE 1 ;Удаление транзакта.
Occupied ADVANCE 5,1 ;Ожидание в течение 5±1 мин.
TRANSFER ,Again ;Повторная попытка
3.5.3 Запуск процесса моделирования
Необходимо создать процесс моделирования. Выберите Command / Create Simulation.
После этого выберите Command / START. В диалоговом окне замените 1 на 200 и нажмите ОК.
Процесс моделирования завершится, когда 200 транзактов войдут в блок TERMINATE. Это соответствует 200 завершенным звонкам.
После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, заданного по умолчанию.
Этот отчет будет автоматически выведен в окно. Если вы закроете окно, повторно его можно будет открыть с помощью команды главного меню File / Open. Затем в выпадающем списке «Files of type» («Тип файла») выбрать Report (Отчет).
Из значения End Time в стандартном отчете мы видим, что к моменту, когда 200 звонков были завершены, прошло 359.16 минуты. Повторное моделирование благодаря использованию случайных чисел даст немного другие значения.
Таблица с именем Transit дает более детальную информацию о том, сколько времени потребовалось звонящим для совершения звонков. Хотя большинство звонящих уложились меньше чем в 9.5 минут, большое количество звонков заняло больше времени. Возможно, именно в этом будет источник неудовлетворенности потребителя.
Теперь исследуем конечное состояние процесса моделирования, сгенерировавшего стандартный отчет. Если процесс моделирования не был завершен, повторно оттранслируйте модель и запустите ее снова. Если у вас открыто окно «Report» («Отчет»), закройте его.
Воспользуемся окном «Expression» («Выражения») для просмотра некоторых стандартных числовых атрибутов. Во-первых, подтвердим время окончания процесса моделирования. Выберите Window / Simulation Window / Expression Window .
Для ввода значения в пустое поле диалогового окна необходимо поместить указатель мыши в его начало и нажать один раз левую кнопку. Не используйте клавишу [Enter] для перехода от одного поля ввода к другому, так как в этом случае GPSS World решит, что все значения были введены. Для перемещения от поля к полю можно использовать клавишу [Tab]. Теперь в поле «Label» («Метка») диалогового окна наберите Время, а в поле «Expression» («Выражение») - АС1.
Это позволит нам просмотреть текущее время. Нажмите View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
Если выражение было сохранено, то можно закрыть это окно, позже открыть его снова и восстановить все значения. При сохранении процесса моделирования значения в окне «Expression» («Выражения») сохраняются вместе с ним в том случае, когда они были сохранены ранее. Мы собираемся закрыть это окно и открыть его позже, поэтому просьба сохранить это выражение и все последующие.
Теперь посмотрим на коэффициент использования телефонных линий (в долях от тысячи). В поле «Label» («Метка») замените текущее значение на коэффициент использования. Также замените текущее значение в поле «Expression» («Выражение») на SR$Sets. Нажмите View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
Наконец, добавим среднее время использования телефонной линии. В поле «Label» («Метка») замените текущее значение на «Сред. длит. Звонка», а в поле «Expression» («Выражение») - на ST$Sets. Нажмите View (Просмотр) и Memorize (Запомнить). Нажмите ОК.
Коэффициент использования выражается в долях от тысячи. Линии используются на 84% от их пропускной способности. И хотя имеется некоторый запас пропускной способности, задержки в очереди могут стать недопустимыми.
Теперь закройте окно «Expression» («Выражения»).
Откроем некоторые графические окна. Выберите Window / Simulation Window / Storages Window .
Рисунок 3.1 – Окно «Памяти»
Это подробный обзор окна «Storages» («Памяти»). Обратите внимание, что загрузка составила 84%. Из минимального и максимального значений использования памяти мы видим, что иногда в процессе моделирования были заняты 0, 1 или 2 линии. Используйте полосу прокрутки в нижней части экрана, чтобы перейти к значениям, о которых мы сейчас говорим. Окно «Storages» («Памяти») рассматривается в Главе 5 Руководства пользователя по GPSS World.
Если открыть окно «Table» («Таблицы»), то можно увидеть диаграмму длительностей завершенных звонков. Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). Так как в этой модели есть только одна таблица, то в выпадающем списке вы сразу увидите TRANSIT. Нажмите ОК.
Удостоверьтесь, что размер вашего окна «Table» («Таблицы») достаточно велик, чтобы правильно отобразить таблицу. Здесь приводится та же информация, что и в стандартном отчете. Как показывает СЧА ST в окне «Expression» («Выражения»), среднее время разговора равно 3 минутам, однако, как видно из окна «Table» («Таблицы»), среднее время, включая повторные звонки, составляет 14.27 минуты. Звонящие затрачивают слишком много времени на повторные звонки.
Рисунок 3.2– Вид таблицы TRANSIT
Давайте посмотрим, где находятся транзакты. Выберите Window / Simulation Window / Blocks Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Блоки»). Это окно «Blocks» («Блоки»).
Обратите внимание, что 15 человек ждут, чтобы перезвонить. Посмотрим на историю входов в блоки в столбце «Entry Count» («Количество входов»).
Рисунок 3.3 – Окно «Blocks» («Блоки»), показывающее блок TRANSFER
Обратите внимание на число транзактов, входивших в блок ADVANCE. Все они ждали, чтобы перезвонить, т.е. 561. При этом было сделано только 200 звонков. Смотрите на окно «Blocks» («Блоки») и используйте функциональную клавишу [F5], позволяющую сделать один шаг в процессе моделирования. Нажмите ее 15 или 20 раз. Многие звонящие при повторном звонке снова обнаруживают, что все линии заняты и снова должны ждать, чтобы перезвонить.
Вернемся к просмотру процесса моделирования с помощью графических окон. Закройте все открытые окна за исключением окон «Blocks» («Блоки»), «Journal» («Журнал») и «Model» («Модель»).
Повторно откроем окно «Expression» («Выражения») со значениями, которые мы сохранили ранее, и добавим номер звонка, который также является номером активного транзакта. Выберите Window / Simulation Window / Expression Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Выражения»). Замените текущее значение в поле «Label» («Метка») диалогового окна на Номер звонка. А в поле «Expression» («Выражение») - на XN1. Нажмите View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
Прежде чем открыть это окно, нам необходимо восстановить все сохраненные выражения, которые были введены, когда мы открывали окно в первый раз. Выберите каждое выражение и нажмите View (Просмотр).
Наконец, когда все выражения будут восстановлены, нажмите ОК.
Теперь удалим транзакты и сбросим собранную статистику. Из главного меню выберите Command / CLEAR (Команда / CLEAR), затем выберите Command / Custom... (Команда / Ввести...) и наберите rmult 1.
Мы сбрасываем генератор случайных чисел номер 1, так как команда CLEAR этого не делает. Это необходимо, если вы хотите обеспечить исходную точку потока. Таким образом, даже если вы использовали другие команды, не перечисленные в пособии, то после использования команды CLEAR мы будем видеть в течение этого процесса моделирования одни и те же результаты. В окне «Blocks» («Блоки») наведите указатель мыши на последний блок в модели (блок TRANSFER). Щелкните на значке блока TRANSFER и на значке «Place» («Поместить»).
Далее расположите окна «Blocks» («Блоки»), «Journal» («Журнал») и «Expression» («Выражения») так, чтобы они все были видны. Выберите Command / START (Команда / START). В диалоговом окне замените 1 на 1000, NP и нажмите ОК.
Процесс моделирования останавливается при первой попытке транзакта войти в блок TRANSFER. Это указывает на то, что данный звонящий не может дозвониться. Продолжим выполнение процесса моделирования. Нажмите [F2]. Выполните данную операцию еще 4 раза, каждый раз процесс моделирования будет приостанавливаться из-за условия остановки.
Процесс моделирования будет продолжать останавливаться каждый раз, когда звонящий должен ждать. Вы увидите трассировочные сообщения в окне «Journal» («Журнал»), которые показывают номера приостановленных транзактов. Так как в этой модели имеется только один блок GENERATE, то по номеру транзакта вы можете видеть, как часто звонящие должны ждать и имеются ли звонящие, ждущие второй раз.
Теперь удалим условие остановки. В окне «Blocks» («Блоки») щелкните на значке блока TRANSFER и нажмите кнопку «Remove» («Удалить»). Затем закройте окна «В1оскs»(«Блоки») и «Expression» («Выражения»).
Теперь мы будем наблюдать за выполнением процесса моделирования с помощью окна «Storages» («Памяти») в режиме общего обзора. Из главного меню выберите Window/Simulation Window / Storages Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Памяти»), затем, чтобы отключить подробный обзор, выберите View / Entity Details (Вид / Подробности).
Теперь посмотрим, как строится диаграмма задержки звонков. Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В данном случае имеется только одна таблица, поэтому ее имя уже находится в выпадающем списке. Нажмите ОК.
Продолжим выполнение процесса моделирования. Нажмите [F2].
Таблица с именем Transit фактически является динамической диаграммой, которая может быть просмотрена в любое время. Она показывает, что большинство людей не обслуживается сразу же. Очевидно, что люди, обнаруживающие, что линии заняты, рады не будут. Когда закончите просмотр, закройте окна «Table» («Таблицы») и «Storages» («Памяти») и позвольте процессу моделирования завершиться.
Что если мы увеличим количество линий? Давайте промоделируем четыре линии вместо двух.
Прежде чем переопределить объект, необходимо использовать команду CLEAR. Выберите Command/ CLEAR (Команда / CLEAR), затем выберите Command / Custom... (Команда/Ввести...). В диалоговом окне наберите Sets Storage 4 и нажмите [Enter], в следующей строке наберите rmult 1.
Нажмите ОК.
Таким способом переопределяется количество телефонных линий. Вы можете сделать это при любом открытом окне. Данное действие будет записано в окно «Journal» («Журнал») для последующего просмотра, если, конечно, вы оставили его открытым.
Давайте посмотрим, что произойдет. Выберите Command / START (Команда / START). В диалоговом окне замените 1 на 1000, NP и нажмите ОК.
Коэффициент использования телефонных линий стал намного меньше. Посмотрим диаграмму длительности звонков. Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). Так как мы имеем только одну таблицу, то ее имя уже выбрано в выпадающем списке. Нажмите ОК.
В окне «Blocks» («Блоки») при подробном обзоре видно, что входов в блок TRANSFER не было, а это означает, что не было ни одного повторного звонка. Четыре линии намного лучше, чем две.
Изменим число линий на 3 и сравним результаты. Выберите Command / CLEAR (Команда / CLEAR), затем выберите Command / Custom... (Команда / Ввести...). Далее в диалоговом окне наберите Sets Storage 3.
Таким образом, мы изменим количество телефонных линий на 3. Нажмите [Enter]. В следующей строке наберите rmult 1 и нажмите ОК.
Давайте посмотрим, что произойдет. Выберите Command / START (Команда / START). В диалоговом окне наберите 1000 и нажмите ОК.
Возможно, вы захотите открыть окно «Blocks» («Блоки»). Похоже, что три телефонные линии оказываются вполне эффективными. Быстрое изучение отчета показывает, что только 57 звонящих были вынуждены перезвонить.
Введите в базовую модель свои параметры, повторите все предложенные действия, скопируйте полученный отчет о моделировании в текстовый редактор, получите необходимые гистограммы, сделайте анализ результатам вашей работы, оформите отчет.
3.6 Варианты лабораторной работы
Таблица 3.2 - Варианты заданий
|
№ варианта |
N1 |
N2 |
Интервалы между поступлениями звонков (сек.) |
Длительность разговора (мин.) |
Интервал для повторного звонка (мин.) |
|
1 |
203 |
1000 |
100 ± 40 |
2 ± 1 |
3 ± 1 |
|
2 |
205 |
1005 |
100 ± 45 |
2,5 ± 1 |
3 ± 2 |
|
3 |
210 |
1010 |
100 ± 50 |
3 ± 1 |
4 ± 1 |
|
4 |
215 |
1020 |
100 ± 55 |
2 ± 1,5 |
4 ± 2 |
|
5 |
220 |
1030 |
100 ± 60 |
2,5 ± 1,5 |
4 ± 3 |
|
6 |
225 |
1040 |
110 ± 40 |
3 ± 1,5 |
5 ± 1 |
|
7 |
230 |
1050 |
110 ± 45 |
4 ± 1 |
5 ± 2 |
|
8 |
235 |
1060 |
110 ± 50 |
4,5 ± 1 |
5 ± 3 |
|
9 |
240 |
1070 |
110 ± 55 |
3 ± 2 |
5 ± 4 |
|
10 |
245 |
1080 |
110 ± 60 |
4 ± 2 |
5,5 ± 1 |
|
11 |
250 |
1090 |
120 ± 30 |
4,5 ± 2 |
5,5 ± 2 |
|
12 |
255 |
1100 |
120 ± 35 |
4 ± 1,5 |
5,5 ± 3 |
|
13 |
260 |
1110 |
120 ± 40 |
4,5 ± 1,5 |
6 ± 1 |
|
14 |
265 |
1120 |
120 ± 45 |
5 ± 1,5 |
6 ± 2 |
|
15 |
270 |
1130 |
120 ± 50 |
5 ± 2 |
6 ± 3 |
4 Лабораторная работа №4. Исследование на имитационной модели частной телефонной станции
4.1 Цель работы: анализ модели работы частной АТС и приобретение навыков использования динамических окон системы GPSS WORLD для оптимизации функционирования системы для заданной нагрузки.
4.2 Подготовка к работе
4.2.1 Изучить пункты главного меню системы GPSS WORLD, необходимые в работе: меню: Window/Simulation, Window/Table/Storage/Expression/
4.2.2 Изучить блоки и команды необходимые в модели
4.3 Задание к работе
Изучить базовую модель простой АТС, освоить работу с базовой моделью, используя динамические окна. Внести изменения в базовую модель соответственно вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты и сделать анализ и выводы.
4.4 Порядок выполнения работы
4.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
4.4.2 Осуществить ввод операторов базовой модели.
4.4.3 Отладить программу.
4.4.4 Проделать по шагам п.4.5.1 для своей модели/
4.4.5 Определить коэффициент использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, параллельных телефонов.
4.4.6 Определить количество внутренних и внешних звонков, обрабатываемых каждую минуту.
4.4.7 Определить, достаточно ли внутренних и внешних линий, сигнализаторов.
4.4.8 Получить результат моделирования в виде отчета, гистограмм и оперативного экрана.
4.4.9 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и сделать выводы.
4.5 Описание базовой имитационной модели
4.5.1 Описание объекта моделирования
На частном узле телефонной связи имеются 200 параллельных телефонов, 30 внутренних линий, 30 внешних линий, 8 сигнализаторов и 1 оператор. В среднем телефонные звонки длятся 150 секунд и распределены по нормальному закону со стандартным отклонением в 30 секунд. Время между поступлением внешних звонков обратно пропорционально количеству параллельных телефонов (2500 разделить на количество параллельных телефонов) и распределено по экспоненциальному закону. Время между поступлением внутренних звонков обратно пропорционально количеству свободных параллельных телефонов (1260 разделить на количество свободных параллельных телефонов плюс 1). Направление этих звонков может быть внутренним (66.6%) и внешним (33,3%). Для звонков, поступающих с внутренних телефонов, оператор не нужен. Для внутренних звонков требуется сигнализатор и внутренняя линия, для внешних звонков - внешняя линия.
При звонке 15% параллельных телефонов занято, 20% - не отвечают.
Время, требуемое для сигнализации, равно 7±2 секунд, для звонка через параллельный телефон - 6±2 секунд. Звонящий слушает сигнал «занято» 4+1 секунду. Работа оператора занимает 9±3 секунды.
Необходимо смоделировать работу частного узла телефонной связи в течение 1 часа, а также:
1. Определить коэффициент использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, параллельных телефонов.
2. Определить количество внутренних и внешних звонков, обрабатываемых каждую минуту.
4. Определить, достаточно ли внутренних и внешних линий, сигнализаторов.
4. 5. 2 Листинг базовой модели
*******************************************************************
* Модель частной телефонной системы
* Время в секундах
*******************************************************************
Transit TABLE Ml,20,20,20
*******************************************************************
Extensions STORAGE 200
Extlines STORAGE 30
Intlines STORAGE 30
Signals STORAGE 8
Operator STORAGE 1
*******************************************************************
* Определение переменных
Internal VARIABLE 1260/(l+R$Extensions)
External VARIABLE 2500/(R$Extensions+S$Extensions)
*
* Таблицы количества звонков
Callsint TABLE S$Intlines,2,2,20
Callsext TABLE S$Extlines,2,2,20
*****************************************************************************
* Генерируются звонки, поступающие с внутренних телефонов.
GENERATE (Exponential (1,0 ,V$Internal)), 0 ,20 ;Вн. звонки.
ENTER Extensions ;Снята трубка телефона.
QUEUE Inside ;Очередь на сигнализатор.
ENTER Signals ;Занимается сигнализатор.
DEPART Inside ;Выход из очереди.
ADVANCE 7,2 ;Время для сигнализации.
LEAVE Signals ;Сигнализатор освобождается.
TRANSFER .333,,Intout ;44% звонков на внешние линии.
Intint TEST GE R$Intlines,1,Breakoff ;Проверка доступности.
ENTER Intlines ;Занимается внутренняя линия.
ADVANCE 4,1 ;Проводится проверка, занят ли телефон.
TRANSFER .15,,Busy ;Некоторые парал. телефоны заняты.
Aline ENTER Extensions ;Другие не заняты.
ADVANCE 6,2 ;Время для звонка по парал. телефону.
TRANSFER .2,,Nogood ;20% не отвечают.
ADVANCE (Normal (2,150,30)) ;Продолжительность звонка.
Nogood LEAVE Extension ;Парал. телефон освобождается.
Busy LEAVE Intlines ;Внутренняя линия освобождается.
TRANSFER ,Breakoff
* Модель звонков с внутренних телефонов на внешние линии.
Intout TEST GE R$Extlines, 1 ,Breakoff ;Доступна ли внешняя линия?
ENTER Extlines ;Занимается внешняя линия.
ADVANCE 4,1 ;Время для проверки на занятость.
TRANSFER .200,,Nobody ;20% заняты.
ADVANCE 6,2 ;Время для ответа.
TRANSFER .200,,Nobody ;20% не отвечают.
ADVANCE (Normal (2,150 ,30) ) ;Продолжительность звонка.
TABULATE Transit ;Запись транзитного времени.
Nobody LEAVE Extlines , ;Внешняя линия освобождается.
Breakoff LEAVE Extensions ;Паралл. телефон свободен.
TERMINATE
*****************************************************************************
* Обработка внешних звонков.
GENERATE (Exponential(1,0,V$External)) ;Внешние звонки.
TEST GE R$Extlines,1,Nonefree ;Доступна ли внешняя линия?
ENTER Extlines ;Занимается внешняя линия.
QUEUE Outsider ;Очередь к оператору.
ENTER Operator ;Занимается оператор.
DEPART Outsider ;Выход из очереди.
ADVANCE 9,3 ;Оператор обслуживает звонок.
LEAVE Operator ;Оператор освобождается.
ADVANCE 4,1 ;Заняты ли телефоны?
TRANSFER .15,,Engaged ;Некоторые парал. заняты.
ENTER Extensions ;Занимается парал. телефон.
ADVANCE 6,2 ;Время для звонка.
TRANSFER .200,,Noperson ;20% не отвечают.
ADVANCE (Normal(2,150,30)) ;Время звонка.
TABULATE Transit ;Запись транзитного времени.
Noperson LEAVE Extensions ;Паралл. телефон освобождается.
Engaged LEAVE Extlines ;Внешняя линия освобождается.
Nonefree TERMINATE
GENERATE 3600 ;Транзакт каждый час.
TERMINATE 1 ;Счетчик завершения.
GENERATE 60 ;Транзакт каждую минуту.
TABULATE Callsint ;Количество внутренних звонков.
TABULATE Callsext ;Количество внешних звонков.
TERMINATE
******************************************************************
Эта модель состоит из нескольких сегментов. После определения памятей, таблиц и переменных в модели идут еще три сегмента. Транзакты в верхнем сегменте представляют внутренние звонки, транзакты второго сегмента представляют внешние звонки, транзакты третьего сегмента подсчитывают звонки, происходящие каждую минуту, и определяют время выполнения процесса моделирования путем уменьшения счетчика завершения на единицу за один моделируемый час.
4.5.3 Запуск процесса моделирования
Выберите Command / Create Simulation (Команда / Создать процесс моделирования) и Command / START (Команда / START). Так как мы хотим использовать 1 в качестве значения счетчика завершения, в диалоговом окне нажмите ОК.
Процесс моделирования завершится, когда транзакт войдет в блок TERMINATE 1, что представляет 1 час работы.
После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, заданного по умолчанию. Сделаем анализ полученых результатов.
Коэффициенты использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, параллельных телефонов составили 69%, 12%, 41%, 44% и 15% соответственно.
Среднее количество внутренних звонков составило 9.47, а внешних - 14.17 (выборка производилась каждую моделируемую минуту). Информация взята из раздела стандартного отчета, посвященного таблицам.
Из коэффициентов использования очевидно, что конфигурация линий достаточна для такого количества звонков. Больше всего используются внешние линии. Интересно выяснить, приведет ли увеличение количества внешних линий к значительному уменьшению времени задержки звонков. В любом случае достаточность пропускной способности системы в случае значительного увеличения трафика находится под сомнением. Если такое изменение трафика возможно, необходимо поэкспериментировать с увеличением количества звонков и корректирующими действиями.
Теперь исследуем конечное состояние процесса моделирования, сгенерировавшего стандартный отчет. Если процесс моделирования не был завершен, повторно оттранслируйте модель и запустите ее снова.
Откройте несколько графических окон. Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В выпадающем списке диалогового окна выберите TRANSIT. Нажмите ОК.
Каждое окно «Table» («Таблица») дает информацию об одной из таблиц или Q-таблиц, определенных в модели. Таблица GPSS с именем TRANSIT показывает распределение времени выполнения звонков. Оно составило в среднем 174 секунды. Посмотрим на следующую таблицу.
Рисунок 4.1 – Таблица TRANSIT
Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В выпадающем списке диалогового окна выберите CALLSINT. Нажмите ОК.
Рисунок 4.2 – Таблица CALLSINT
Таблица GPSS с именем CALLSINT показывает распределение внутренних звонков в процессе моделирования (выборка производилась каждую моделируемую минуту).
Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»), Таблица CALLSEXT уже выбрана в выпадающем блоке диалогового окна, нажмите ОК.
Рисунок 4.3 – Таблица CALLSEXT
Таблица GPSS, которую назвали CALLSEXT, показывает распределение внешних звонков в процессе, моделирующем каждую минуту.
Теперь посмотрим на использование ресурсов. Выберите Window /Simulation Window /Storages Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Памяти»). Окно «Storages» («Памяти») показывает статистику, связанную с оператором, параллельными телефонами, внешними и внутренними линиями, сигнализаторами. Из всего оборудования больше всего использовался набор внешних линий. Вы можете увеличить размер окна, чтобы увидеть всю информацию. Память, представляющая оператора, показывает нам, что оператор был занят 69% времени (обведено на рис.4).
Рисунок 4.4 – Окно памяти
Прежде чем заново запустить процесс моделирования, закроем открытые окна. Помните, что лучше всего держать открытыми только те окна, которые вы активно используете.
Посмотрим, как изменяются очереди по мере поступления звонков. Выберите Window / Simulation Window / Blocks Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Блоки»).
Мы также можем наблюдать за различными значениями в ходе процесса моделирования.
Выберите Window / Simulation Window / Expression Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Выражения»). Открывается окно «Edit Expression» («Редактор выражения»).
Для ввода значения в пустое поле диалогового окна необходимо поместить указатель мыши в его начало и нажать один раз левую кнопку. Не используйте клавишу [Enter] для перехода от одного поля ввода к другому, так как в этом случае GPSS World решит, что все значения были введены. Для перемещения от поля к полю можно использовать клавишу [Tab]. Теперь в поле «Label» («Метка») диалогового окна наберите Время, а в поле «Expression» («Выражение») - АС1.
Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
Если выражение было запомнено, то можно закрыть это окно, позже открыть его снова и восстановить все значения. Если процесс моделирования был сохранен, значения в окне «Expression» («Выражения») сохраняются вместе с ним, если ранее они были запомнены.
В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите:
- Внутренние линии;
- в поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Intlines;
- нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите Внешние линии.
В поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Extlines. Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).
Также мы будем наблюдать за параллельными телефонами. В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите «Параллельные телефоны». В поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Extensions. Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить). Нажмите ОК.
Теперь запустим процесс моделирования и проследим за значениями в окне «Expression» («Выражения»), а также за количеством входов в блоки в окне «Blocks» («Блоки»). Убедитесь, что вы поместили окна так, чтобы могли видеть соответствующие части обоих окон. Для этого лучше всего свернуть окно «Model» («Модель»), а затем окно «Expression» («Выражения») поместить в нижнем левом углу поверх окна «Blocks» («Блоки»).
Выберите Command / START (Команда / START), в диалоговом окне вместо 1 наберите 15. Нажмите ОК. Когда вы изучите параметры модели в достаточной степени, остановите процесс моделирования. Для этого нажмите [F4].
4.6 Варианты заданий
Т а б л и ц а 4.1
|
№ варианта |
Число параллельных телефонов |
Число внутренних линий |
Число внешних линий |
Число сигнализато- ров |
|
1 |
100 |
20 |
31 |
5 |
|
2 |
105 |
21 |
30 |
6 |
|
3 |
115 |
22 |
29 |
7 |
|
4 |
120 |
23 |
28 |
8 |
|
5 |
125 |
24 |
27 |
9 |
|
6 |
130 |
25 |
26 |
4 |
|
7 |
135 |
26 |
25 |
5 |
|
8 |
140 |
27 |
24 |
6 |
|
9 |
145 |
28 |
23 |
7 |
|
10 |
150 |
29 |
22 |
8 |
|
11 |
155 |
30 |
21 |
9 |
|
12 |
160 |
31 |
20 |
5 |
|
13 |
165 |
32 |
25 |
6 |
|
14 |
170 |
33 |
26 |
7 |
|
15 |
175 |
34 |
27 |
8 |
5 Лабораторная работа №5. Исследование на имитационной модели работы телефонной сети
5.1 Цель работы: анализ модели работы телефонной сети, приобретение навыков использования динамических окон системы GPSS WORLD для анализа работы сети.
5.2 Подготовка к работе
5.2.1 Изучить пункты главного меню системы GPSS WORLD, необходимые в работе: Window/Simulation, Window/Table/Storage/Expression.
5.2.2 Изучить блоки и команды, необходимые в модели
5.3 Задание к работе
Изучить базовую модель телефонной сети, освоить работу с базовой моделью, используя динамические окна. Внести изменения в базовую модель соответственно вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты, сделать анализ и выводы.
5.4 Порядок выполнения работы
5.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
5.4.2 Осуществить ввод операторов базовой модели.
5.4.3 Отладить программу.
5.4.4 Проделать по шагам п.4.5.1 для своей модели.
5.4.5 Определить коэффициент использования линий связи, среднее значение использованных линий за период моделирования.
5.4.6 Определить количество ожидающих вызовов в конце моделирования, среднее число ожидающих вызовов в течение времени моделирования, среднее время ожидания вызова.
5.4.7 Вывести на экран график зависимости между указанными параметрами (по варианту).
5.4.8 Получить результат моделирования в виде отчета, графиков и оперативного экрана.
5.4.9 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и сделать выводы.
5.5 Описание базовой имитационной модели
5 .5.1 Описание объекта моделирования
Рассмотрим работу телефонной сети, имеющей 50 абонентских линий связи, причем одновременно может быть задействовано не более 10 связей между абонентами. Каждый абонент может соединиться с остальными, если свободны его входная линия связи и входная линия вызываемого абонента. Из 50 линий для организации связи могут использоваться любые две свободные линии. Необходимо промоделировать работу телефонной сети для 1000 вызовов. Интервалы между вызовами и длительность разговора распределены по экспоненциальному закону. Предусматривается, что первые 15 вызовов образуют переходной процесс в сети и эти данные не нужно учитывать при моделировании.
Необходимо:
1. Определить коэффициент использования линий связи, среднее значение использованных линий за период моделирования.
2. Определить количество ожидающих вызовов в конце моделирования, среднее число ожидающих вызовов в течение времени моделирования, среднее время ожидания вызова.
3. Вывести на экран график зависимости между указанными параметрами (по варианту).
.5. 5. 2 Листинг базовой модели
*******************************************************************
* Модель телефонной сети
*
******************************************************************
POISS FUNCTION RN1,C24
0.0,0.0/0.1,0.104/0.2,0.222/0.3,0.355/0.4,0.509/0.5,0.69/ ; Функция интервалов
0.6,0.915/0.7,1.2/0.75,1.38/0.8,1.6/0.84,1.83/0.88,7.12/ ; между вызовами
0.9,2.3/0.92,2.52/0.94,2.81/0.95,2.99/0.96,3.2/0.97,3.5/
0.98,3.9/0.99,4.6/0.995,5.3/0.998,6.2/0.999,7/0.99997,8
GENERATE 12,FN$POISS ; Генерация вызова
TEST G V$FREELN,2,ABND ; Система заполнена?
ASN1 ASSIGN 1,V$LINE ; Номер входной линии
GATE LR *1,ASN1 ; Проверка занятости инии
ASN2 ASSIGN 2,V$LINE ;Выбор адресата связи
TEST NE P1,P2,ASN2 ; Адресат совпадает со входной?
LOGIC S *1 ;Установить входную занятой.
TRANSFER BOTH,,BLKD ; Дождаться связи
GETL ENTER LNKS ; Установить связь
GATE LR *2,BUSY ; Проверка занятости
LOGIC S *2 ; Установить адресат занятым
ADVANCE 120,FN$POISS ; Разговор
LOGIC R *1 ; Установить входную свободной
LOGIC R *2 ; Установить адресат свободным
LEAVE LNKS ; Освободить связь
CKCH TEST G CH$WAIT,0,MTRM ;Есть ли ожидающие?
GATE LR 1,GETF ; Свободна ли входная?
UNLINK WAIT,GETL,1,2,1 ;Проверить список
MTRM TERMINATE 1
GETF UNLINK WAIT,GETL,1 ;Подключить первый из списка
TRANSFER ,MTRM
ABND TERMINATE ; Отказаться от вызова
BLKD LINK WAIT,P1 ; Добавить в список
BUSY LOGIC R *1 ; Освободить линию
LEAVE LNKS ; Освободить связь
TRANSFER ,CKCH ;
LNKS STORAGE 10 ; Количество связей
LINE VARIABLE X$NRLINES#RN1/1000+1 ; Выбор линии
FREELN VARIABLE X$NRLINES-2#S$LNKS-CH$WAIT ; Номер свободной линии
INITIAL X$NRLINES,50 ; Количество линий для связи
START 15,NP ; 15 проходов
RESET ; Сброс статистики
5.5.3 Запуск процесса моделирования
Необходимо создать процесс моделирования. Выберите Command / Create Simulation.
Затем выберите Command / START. Когда появится диалоговое окно, замените значение 1 на 1000 и нажмите OK.
После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, заданного по умолчанию.
Этот отчет будет автоматически выведен в окно. Если вы закроете окно, повторно его можно будет открыть с помощью команды главного меню File / Open. Затем в выпадающем списке «Files of type» («Тип файла») выбрать Report (Отчет).
Из значения End Time в стандартном отчете мы видим, что к моменту, когда 1000 вызовов поступят в сеть, прошло 14975.179 минуты. Повторное моделирование благодаря использованию случайных чисел даст немного другие значения.
Используя данные, представленные в отчете, подготовьте ответы на первые два вопроса задания.
Поскольку в сети одновременно могут быть задействованы 10 связей, количество одновременных связей представлено как многоканальное устройство (МКУ) LNKS, и описано оператором STORAGE.
Запустите снова процесс моделирования. Выберите Window/Simulation Window/Storages Window. Затем выберите Command / START. Когда появится диалоговое окно, замените значение 1 на 1000 и нажмите OK. Ваш экран должен выглядеть, как на рисунке 5.1.
Перед вами подробный обзор окна «Storages» («Памяти»). Обратите внимание, что загрузка составила 64%. Здесь же можно определить минимальное, максимальное и среднее число использованных линий. Окно «Storages» («Памяти») рассматривается в Главе 5 Руководства пользователя по GPSS World /9/.
Рисунок 5.1 – Окно «Storages»
Для того чтобы вывести на экран график зависимости между заданными параметрами, необходимо выполнить следующие действия:
1) Выберите Command / Create Simulation.
2) Выберите Window/Simulation Window/Plot Window.
3) Заполнить диалоговое окно и нажать OK (рис.5.2).
4) Запустить процесс имитационного моделирования, выбрав Command / START. Когда появится диалоговое окно, замените значение 1 на 1000 и нажмите OK.
Например, если необходимо установить зависимость между текущим временем и числом связей, то необходимо заполнить диалоговое окно как на рисунке 5.2.
Из значения End Time в стандартном отчете мы видим, что к моменту, когда 1000 вызовов поступят в сеть, прошло 14975.179 минуты. Поэтому в диалоговом окне значение Time Range выбираем равным 16000 мин. Время у нас будет изменяться по оси абсцисс, предельное значение - 16000. На оси ординат будет отложено число связей за время моделирования, нам известно, что максимальное число связей равно 10. В диалоговом окне установим Min Value – 0, а Max Value – 10. После того, как будет выполнен пункт 4, экран буде выглядеть, как на рисунке 5.3.
Теперь необходимо ещё раз создать процесс моделирования. Выберите Command / Create Simulation.
Затем выберите Command / START. Когда появится диалоговое окно, замените значение 1 на 1000 и нажмите OK. После этого вы будете наблюдать процесс моделирования в окне «Plot».
Рисунок 5.2 – Диалоговое окно «Plot Window»
Рисунок 5.3. - Окно «Edit Plot»
Ваш отчет должен содержать не только ответы на поставленные вопросы и построенный график, но и содержать анализ полученных результатов.
Рисунок 5.4 – Окно «Plot» («График»)
5.6 Варианты лабораторной работы.
|
Номер варианта |
Ось абсцисс Х |
Ось ординат У |
|
1 |
Время моделирования |
Число занятых линий |
|
2 |
Время моделирования |
Число свободных линий |
|
3 |
Время моделирования |
Коэффициент использования сети |
|
4 |
Время моделирования |
Среднее число занятых линий |
|
5 |
Время моделирования |
Среднее время использования одной линии |
|
6 |
Время разговора |
Число ожидающих вызовов |
|
7 |
Время разговора |
Минимальная длина очереди |
|
8 |
Время разговора |
Максимальная длина очереди |
|
9 |
Время разговора |
Средняя длина очереди |
|
10 |
Время разговора |
Среднее время ожидания |
|
11 |
Среднее число занятых линий |
Время пребывания вызова в сети |
|
12 |
Средняя длина очереди |
Время пребывания вызова в сети |
|
13 |
Номер активного транзакта |
Номер занятой линии |
|
14 |
Номер активного транзакта |
Время разговора |
|
15 |
Номер активного транзакта |
Время пребывания вызова в сети |
6 Лабораторная работа №6. Моделирование работы переговорного пункта
6.1 Цель работы: имитационное моделирование работы переговорного пункта в среде GPSS World.
6.2 Подготовка к работе
6.2.1 Изучить пункты главного меню системы GPSS World, необходимые в работе: Window/Simulation, Window/Table, Edit/Setting
6.2.2 Изучить блоки и команды необходимые в модели
6.3 Задание к работе
Изучить базовую модель работы переговорного пункта, освоить работу с базовой моделью, используя динамические окна. Внести изменения в базовую модель соответственно вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты, выполнить анализ и сделать выводы.
6.4 Порядок выполнения работы
6.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.
6.4.2 Осуществить ввод операторов базовой модели.
6.4.3 Отладить программу.
6.4.4 Внести изменения в базовую модель в соответствии со своим вариантом.
6.4.4 Проделать по шагам пункт 6.5.3 для своей модели.
6.4.5 Определить коэффициент загрузки переговорного пункта.
6.4.6 Определить количество ожидающих вызовов в конце моделирования, среднее число ожидающих вызовов в течение времени моделирования, среднее время ожидания вызова.
6.4.7 Максимальное, среднее и текущее число посетителей в переговорном пункте; число ожидающих посетителей в конце моделирования.
6.4.8 Среднее время обслуживания в переговорном пункте
6.4.9 Собрать статистику об указанной (по варианту) величине и представить результат в виде гистограммы.
6.4.10 Получить результат моделирования в виде отчета, гистограмм и оперативного экрана.
6.4.11 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и сделать выводы.
6.5 Описание базовой имитационной модели
6 .5.1 Описание объекта моделирования
Рассмотрим работу переговорного пункта для К абонентов. Интервал между прибытиями абонентов колеблется в пределах А±В мин. Время оплаты каждого разговора составляет C±D мин., а время разговора по телефону составляет E±F мин. Поток посетителей, приходящих в переговорный пункт, равномерный. Время ожидания вызова абонента составляет M±N мин. Время разговора абонентов, оплаты разговора и ожидания вызова абонента подчиняется равномерному закону распределения. Если все телефоны переговорного пункта заняты, то посетитель ожидает освобождения одного из них.
Необходимо:
1. Определить коэффициент загрузки переговорного пункта;
2. Определить количество ожидающих вызовов в конце моделирования, среднее число ожидающих вызовов в течение времени моделирования, среднее время ожидания вызова.
3. Максимальное, среднее и текущее число посетителей в переговорном пункте;
4. Среднее время обслуживания в переговорном пункте
5. Собрать статистику об указанной (по варианту) величине и представить результат в виде гистограммы.
.6. 5. 2 Листинг базовой модели
Моделирование работы переговорного пункта
Punkt STORAGE 4
Transit TABLE M1,0.5,1,30
GENERATE 1.85, 1
Povtor GATE SNF Punkt, Zanyt
ENTER Punkt
QUEUE Ocher_kassir
SEIZE Kassir
DEPART Ocher_kassir
ADVANCE 1.5, 0.4
RELEASE Kassir
ADVANCE 4.4, 1.35
LEAVE Punkt
TABULATE Transit
TERMINATE
Zanyt ADVANCE 3.5,1.1
TRANSFER , Povtor
GENERATE 480
TERMINATE 1
START 1
6.5.3 Запуск процесса моделирования
Перед началом моделирования можно установить вывод тех параметров моделирования, которые необходимы. Для этого выберите Edit/Settings. Появится диалоговое окно, в котором можно установить нужные выходные параметры. Для имитационной модели переговорного пункта диалоговое окно можно представить, как на рисунке 6.1. Наличие галочки говорит о том, что эта информация будет выведена в окне результатов моделирования. Для нас необходима информация о следующих объектах: очереди, каналах обслуживания, многоканальном устройстве (МКУ) и гистограммах.
Рисунок 6.1 – Окно «SETTINGS»
Необходимо создать процесс моделирования. Выберите Command / Create Simulation. Начнется трансляция исходной модели, а затем ее выполнение, поскольку в программе имеется управляющая команда START, обеспечивающая автоматическое выполнение программы.
После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, заданного по умолчанию.
Этот отчет будет автоматически выведен в окно. Если вы закроете окно, повторно его можно будет открыть с помощью команды главного меню File / Open. Затем в выпадающем списке «Files of type» («Тип файла») выбрать Report (Отчет).
Из значения End Time в стандартном отчете мы видим, что время моделирования составило 480 мин., как было задано в программе. Число посетителей, оплативших разговор, составило 260. Повторное моделирование благодаря использованию случайных чисел даст немного другие значения.
Используя данные, представленные в отчете, подготовьте ответы на первые четыре вопроса задания.
В отчете по лабораторной работе нужно представить гистограмму Transit для базовой модели.
Для того чтобы получить гистограмму для базовой модели необходимо выполнить Window / Simulation Window / Table Window.
Появится диалоговое окно с названием гистограммы для базовой модели (рисунок 6.2)
Рисунок 6.2. – Окно «Open Table Window»
После того, как вы щелкнете по кнопке ОК, на экране появится гистограмма (рисунок 6.3).
Рисунок 6.3 – Гистограмма «Transit»
Введите в базовую модель данные вашего варианта, создайте процесс моделирования еще раз, подготовьте ответы на первые четыре вопроса задания.
Теперь вам нужно построить свою гистограмму для параметра, указанного в вашем варианте. Информация для построения гистограммы собирается с помощью оператора TABLE. Поэтому необходимо внести изменения во вторую строку программы, где находится данный оператор. Вы можете изменить название гистограммы. В поле первого операнда вставьте СЧА вашего варианта. Чтобы заполнить остальные поля операндов, нужно посмотреть в отчете границы изменения интересующего вас параметра. После этого запустите процесс моделирования еще раз: Command / Create Simulation. Затем выберите Window / Simulation Window / Table Window. Появится диалоговое окно (рис.6.2) с названием вашей гистограммы, щелкнете по кнопке ОК.
6.6 Варианты лабораторной работы.
Т а б л и ц а 6.1
|
Номер варианта |
Число телефон |
Интервал между абонентами |
Время оплаты |
Время разговора |
Время ожидания |
Параметр гистограммы |
|
1 |
5 |
1,65 ± 1 |
1,1 ± 0,1 |
4,1 ± 1,15 |
3,2 ± 1,0 |
Время оплаты |
|
2 |
4 |
1,67 ± 1,1 |
1,2 ± 0,2 |
4,2 ± 1,16 |
3,1 ± 1,1 |
Длина очереди к кассиру |
|
3 |
3 |
1,69 ± 1,2 |
1,3 ± 0,3 |
4,3 ± 1,17 |
3,3 ± 1,2 |
Время ожидания в очереди |
|
4 |
9 |
1,71 ± 1,3 |
1,4 ± 0,4 |
4,4 ± 1,18 |
3,4 ± 1,3 |
Число занятых Телефонов |
|
5 |
7 |
1,73 ± 1 |
1,5 ± 0,5 |
4,5 ± 1,19 |
3,5 ± 1,4 |
Число свободных телефонов |
|
6 |
8 |
1,75 ± 1,1 |
1,6 ± 0,6 |
4,6 ± 1,20 |
3,6 ± 1,5 |
Время пребывания в пункте |
|
7 |
6 |
1,77 ± 1,4 |
1,7 ± 0,7 |
4,7 ± 1,21 |
3,7 ± 1,6 |
Время оплаты |
|
8 |
10 |
1,79 ± 1,2 |
1,8 ± 0,8 |
4,8 ± 1,22 |
4,0 ± 1,7 |
Длина очереди к кассиру |
|
9 |
5 |
1,81 ± 1,3 |
1,9 ± 0,9 |
4,9 ± 1,23 |
3,8 ± 1,8 |
Время ожидания в очереди |
|
10 |
4 |
1,83 ± 1,1 |
1,7 ± 0,7 |
5,0 ± 1,24 |
3,9 ± 1,9 |
Число занятых Телефонов |
|
11 |
3 |
1,87 ± 1,5 |
1,3 ± 0,3 |
5,1 ± 1,25 |
4,1 ± 1,92 |
Число свободных телефонов |
|
12 |
9 |
1,89 ± 1,2 |
1,2 ± 0,2 |
5,2 ± 1,26 |
4,2 ± 1,96 |
Время пребывания в пункте |
|
13 |
7 |
1,82 ± 1,1 |
1,1 ± 0,3 |
5,3 ± 1,27 |
4,3 ± 1,94 |
Число занятых Телефонов |
|
14 |
8 |
1,84 ± 1 |
1,4 ± 0,6 |
5,4 ± 1,28 |
4,4 ± 1,95 |
Число свободных телефонов |
|
15 |
6 |
1,86 ± 1,3 |
1,5 ± 0,2 |
5,5 ± 1,29 |
4,5 ± 1,93 |
Время пребывания в пункте |
Список литературы.
1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высшая школа, 1998.
2. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования – М.: Радио и связь, 1976.
3. Крылов В.В., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и её приложения. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005.
4. Шварц М. Сети связи: Протоколы, моделирование и анализ. - М.: Наука, 1992.
5. Боев В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World: Учебное пособие. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
6. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. – М.: ДМК Пресс, 2004.
7. Томашевский В., Жданова Е. Имитационное моделирование в среде GPSS. - М.: Бестселлер, 2003.
8. Учебное пособие по GPSS World. – Казань: «Мастер Лайн», 2002.
9. Руководство Пользователя по GPSS World. – Казань: «Мастер Лайн», 2002.
10. Туманбаева К.Х. Моделирование систем телекоммуникаций: Учебное пособие. – АИЭС, Алматы, 2006.
Содержание
Введение ………………………………………………………………………….3
1 Лабораторная работа №1……………………………………………………… 4
2 Лабораторная работа №2……………………………………………………… 7
3 Лабораторная работа №3………………………………………………………11
4 Лабораторная работа №4………………………………………………………19
5 Лабораторная работа №5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . .27
6 Лабораторная работа №6 ………………………………………………………
Список литературы……………………………………………………………….