Моделирование справочной телефонной сети
Министерство
образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра автоматизированных
систем обработки информации и управления
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
к курсовому
проекту (работе) по Моделированию систем
на тему:
Моделирование
справочной телефонной сети
Автор проекта (работы)
14.062011 М.А. Абреков
Ставрополь,
2011
АННОТАЦИЯ
моделирование справочная телефонная сеть
В курсовой работе моделируется работа справочной телефонной сети города.
Телефонная сеть состоит из пяти операторов и автоматического коммутатора.
В данной курсовой работе производится исследование моделируемого объекта
с целью выделения основных составляющих процесса его функционирования, строится
обобщенная схема модели, и проводится анализ результатов моделирования системы.
Курсовая работа состоит из пояснительной записки и
инструментально-программного комплекса, позволяющего исследовать загруженность
процессоров, а также ряд других параметров.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
.1 Описание
моделируемой системы
.2 Структурная
схема модели системы и ее описание
.3 Временная
диаграмма и ее описание
.4 Q-схема
системы и ее описание
.5 Укрупненная
схема моделирующего алгоритма
.6 Построение
Блок-диаграммы GPSS модели
.7
Математическая модель
.8 Получение
и интерпретация результатов моделирования
.9 Описание
возможных улучшений в работе системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсовой работы является: смоделировать работу справочной
телефонной сети города.
Задача заключается в составлении и исследовании модели справочной
телефонной сети и определении основных характеристик моделируемой системы:
ü количество отказов;
ü коэффициент загрузки операторов.
Актуальность имитационного исследования подобных систем не вызывает
сомнений в связи со следующими положениями:
стоимость натуральных экспериментов почти всегда больше стоимости машинных
экспериментов с моделью;
измерение ряда показателей качества функционирования на реальных системах
принципиально не возможно и может быть проведено только при изменении самой
системы.
В качестве языка алгоритмизации выбран язык GPSS/PC,
из-за его ориентации на построение моделей таких систем, в которых возможно
возникновение очередей различного рода и возможности описать как алгоритм
функционирования исследуемой системы, так и воздействие случайных факторов на
систему. В курсовой работе был использован материал следующих литературных
источников:
) Советов Б.Я. Яковлев С.А. Моделирование систем. Курсовое
проектирование: Учеб. Пособие для вузов по спец. АСУ. - М.: Высш. шк., 1998. -
135 с.
) Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов
- 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 343 с.
) Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для
вузов/Б.Я.Советов, С.А. Явовлев. - 2-е изд., 295 с.
1.1 Описание моделируемой системы
Пять операторов работают в справочной телефонной сети города 09.
Автоматический коммутатор переключает очередного абонента на того оператора, у
которого очередь наименьшей длины. Допустимая длина очереди перед каждым
оператором - 2 абонента. Если все очереди имеют максимальную длину, то
очередной вызов получает отказ. Вызовы поступают каждые 15±3 с.
Смоделировать обслуживание 200 вызовов. Определить количество отказов и
коэффициенты загрузки операторов.
1.2 Структурная схема модели системы и ее описание
Рисунок 1.1 - Структурная схема модели
На структурной схеме (рисунок 1.1) изображены следующие элементы
моделируемой системы:
· Поток - вызовов
· Коммутатор - проводит проверку очередей перед каждым
оператором
· Пять операторов телефонной сети
1.3 Временная диаграмма и ее описание
Анализ условия задачи и структурной схемы позволяет сказать, что в
процессе работы телефонной справочной сети возможны следующие ситуации:
) Безотказный режим работы, когда все вызовы состоялись;
) Режим работы с отказами, когда все очереди заполнены и очередной
вызов получает отказ.
Более детально процесс функционирования телефонной справочной сети можно
представить на временной диаграмме (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Временная диаграмма
На временной диаграмме:
· Оси Н1, Н2, Н3, Н4,
Н5- ожидание вызовов в очереди 1, 2, 3, 4, 5 соответственно;
· Оси К1, К2, К3, К4,
К5 - обслуживание вызовов оператором 1, 2, 3, 4, 5 соответственно;
· tож - время ожидания вызова в соответствующей очереди;
· tоб - время обслуживания вызова соответствующим оператором.
С помощью временной диаграммы можно выявить все особые состояния сети,
которые необходимо будет учесть при построении детального моделирующего
алгоритма.
.4 Q-схема системы и ее описание
Так как описанные процессы являются процессами массового обслуживания, то
для формализации задачи используем символику Q-схем. В соответствии с
построенной концептуальной моделью и символикой Q-схем структурную схему данной
СМО (рисунок 1.1) можно представить в виде, показанном на рисунке 2.1, где И -
источник, К - канал, Н - накопитель.
Рисунок 2.1 - Q-схема
Источник И имитирует процесс поступления вызова. Автоматический
коммутатор переключает вызов на того оператора у которого очередь наименьшей
длины. Если все очереди имеют максимальную длину, то очередной вызов получает
отказ. Если накопитель Н1 заполнен, то клапан 1 закрыт, а клапан 6 открыт; если
накопитель Н2 заполнен, то клапан 2 закрыт, а клапан 7 открыт; если накопитель
Н3 заполнен, то клапан 3 закрыт, а клапан 8 открыт; если накопитель Н4
заполнен, то клапан 4 закрыт, а клапан 9 открыт; если накопитель Н5 заполнен,
то клапан 5 закрыт, а клапан 10 открыт. В результате если все накопители Н1,
Н2, Н3, Н4, Н5 переполнены, т.е клапаны 6, 7, 8, 9, 10 открыты то вызов
теряется, что соответствует уходу вызова из сети не обслуженным. В противном
случае вызовы поступившие в накопители Н1, Н2, Н3, Н4, Н5 обслуживаются
операторами К1, К2, К3, К4, К5 соответственно.
1.5 Укрупненная схема моделирующего алгоритма
Рисунок 3.1 - Укрупненная схема
На рисунке 3.1 представлены следующие блоки:
Блок 1 - Начало работы системы;
Блоки 3 - Выполняется проверка количества поступивших вызовов;
Блоки 4 - Выполняется поиск наименьшей очереди среди существующих 5
очередей;
Блоки 5 - Проверяется суммарное количество вызовов ожидающих в очереди;
Блок 6 - Вызов становиться в выбранную очередь;
Блок 7 - Происходит обслуживание
оператором которому соответствует выбранная очередь;
Блок 8 - Выполняется обработка
результатов работы сети;
Блок 9 - Результаты выводятся на
экран в виде отчета;
Блок 10 - Конец работы сети.
1.6 Построение Блок-диаграммы GPSS модели
Рисунок 3.2 - Блок-диаграмма
1.7 Математическая модель
При построении дельного моделирующего алгоритма необходимо определить
переменные и уравнения математической модели. В нашем случае это будут:
t -
среднее время поступления вызовов в сеть;
tоб - среднее время обслуживания вызовов
оператором;
T -
общее время работы системы;
Кзаг - коэффициент загруженности оператора;
N -
максимальное количество вызовов, которое может обслужить один оператор за общее
время работы сети;
Ui - количество вызовов которые попадут на обслуживание к i-му оператору за общее время работы
сети;
M -
общее количество вызовов поступающих в сеть.
Уравнения модели:
M =
200; T = t*M = 15*200 = 3000;
Если
M >=N тогда , иначе
U1 = N = 120; U2 = 200-120 = 80; U3 = 200-(120 + 80) = 0; U4 = 0; U5 = 0;
1.8 Получение и интерпретация результатов моделирования
GPSS World Simulation Report - kod.50.1
, June 15, 2011 01:59:07
TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
.000 3053.541 12 2 0
VALUE UNSPECIFIED11.00010000.000
LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
GENERATE 202 0 0
SELECT 202 0 0
TEST 202 0 0
TEST 202 0 0
QUEUE 202 0 0
SEIZE 202 1 0
DEPART 201 0 0
ADVANCE 201 1 0
RELEASE 200 0 0
TERMINATE 200 0 011 SAVEVALUE 0 0 0
TERMINATE 0 0 0
ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
124 0.994 24.488 1 201 0 0 0
78 0.631 24.702 1 202 0 0 0
MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-0) RETRY
1 1 124 1 0.678 16.705 16.841 0
1 0 78 60 0.035 1.385 6.000 0
0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0
0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0
0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0
XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
0 3033.050 201 6 71.000
XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
203 0 3065.517 203 0 1
0 3080.977 202 8 92.000
Анализ результатов
Результаты, полученные в ходе моделирования, отражают основные
особенности функционирования телефонной справочной сети и позволяют качественно
и количественно оценить ее поведение.
Из полученных в ходе моделирования результатов видно, что все поступившие
в сеть вызовы были обслужены т.е отказов в обслуживании не произошло.
Коэффициенты загрузки 1-го и 2-го оператора равны 0.994 и 0.631 соответственно,
а у остальных операторов коэффициенты загрузки равны нулю, следовательно, они
небыли задействованы.
Результаты, полученные в ходе моделирования, не противоречат результатам,
которые были получены при построении математической модели сети. При проведении
аналитического расчета характеристик данной сети были получены следующие
результаты: коэффициенты загрузки 1-го и 2-го оператора равны 1 и 0.666
соответственно, а у остальных операторов коэффициенты загрузки равны нулю.
1.9 Описание возможных улучшений в работе системы
Основываясь на результатах, полученных в ходе моделирования и
аналитического расчета можно
дать следующие рекомендации для повышения эффективности функционирования данной
сети:
следует исключить из сети операторов которые не используются
при функционировании сети т.е коэффициент загрузки которых равен нулю.
Для этого необходимо в программном коде (ПРИЛОЖЕНИЕ. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ)
произвести следующие изменения:
) В блоке select
в поле «С» записать цифру 2;
) В блоке test в
поле «А» записать «Q1+Q2», а «B» записать цифру 4.
Окончательный вариант модели с результатами будет выглядеть следующим
образом:
GPSS World Simulation Report - kod.60.1, June 17, 2011
03:03:28
TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
.000 3053.541 11 2 0
NAME VALUE UNSPECIFIED10.00010000.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
GENERATE 202 0 0
TEST 202 0 0
QUEUE 202 0 0
SEIZE 202 1 0
DEPART 201 0 0
ADVANCE 201 1 0
RELEASE 200 0 0
TERMINATE 200 0 010 SAVEVALUE 0 0 0
TERMINATE 0 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER
RETRY DELAY
124 0.994 24.488 1 201 0 0 0
78 0.631 24.702 1 202 0 0 0
QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE.(-0)
RETRY
1 1 124 1 0.678 16.705 16.841 0
1 0 78 60 0.035 1.385 6.000 0
CEC XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
0 3033.050 201 5 61.000
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
203 0 3065.517 203 0 1
0 3080.977 202 7 82.000
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При моделировании системы были решены все поставленные задачи и получены
результаты.
Была спроектирована модель телефонной справочной сети, определены
характеристики сети и проведен ряд экспериментов с моделью, в ходе которых
установлены зависимости выходных данных от входных параметров, а также даны
рекомендации, позволяющие повысить эффективность функционирования данной
телефонной справочной сети. Были сделаны выводы о качестве системы и возможном
её улучшении.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Советов
Б.Я. Моделирование систем. Практикум: Учеб. Пособие для вузов/Б.Я.Советов, С.А.
Явовлев. - 2-е изд., перераб. И доп - М.: Высш. шк., 2003.- 295 с.
. Советов
Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов - 3-е изд., перераб. И
доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 343 с.
. Советов
Б.Я. Яковлев С.А. Моделирование систем. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие
для вузов по спец. АСУ. - М.: Высш. шк., 1998. - 135 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ
simulate15,3MIN Oper,1,2,,QL (Q1+Q2),4,met1P$Oper
P$OperP$Oper 25,10 P$Oper 1 SAVEVALUE countOtkaz+,11200