Материал: 2570

Моделирование передачи между соседними абонентами осу­ществляется задержкой транзактов (кадров). Она состоит из за­держки распространения сигнала по звену моноканала, опреде­ляемой длиной этого звена и скоростью распространения сигнала, и задержки выдачи кадра абоненту, определяемой длиной кадра и скоростью

Рис. 4. Обобщенная схема имитационной модели локальной сети

Рис. 5. Схема модели последовательности задержек

передачи информации в моноканале. Схема модели по­следовательности задержек приведена на рис. 5. В выделенной на рисунке точке происходит копирование транзакта, одна из ко­пий предназначена для имитации дальнейшего распространения сигнала по моноканалу, а другая (после задержки соответствующей выдачи кадра) — для имитации процесса получения кадра абонентом. Наличие двух возможных траекторий транзактов опре­деляет наличие двух выходов в моделях, имитирующих передачу кадров. Как видно из рис. 4, модели крайних сегментов монока­нала отличаются по количеству выходов, что объясняется отсутст­вием необходимости имитации дальнейшего распространения сигнала по моноканалу.

В имитационной модели приняты следующие допущения:

- ошибки в кадрах могут возникать только из-за столкновения кадров, т. е. из-за одновременной передачи в звене моноканала бо­лее одного кадра, причем не имеет значения, в каком направлении кадры передаются по звену;

- столкновение кадра-подтверждения с любым другим кадром, т. е. появление ошибки в кадре-подтверждении, эквивалентно его утере;

- допустимое время ожидания подтверждения на переданный информационный кадр одинаково для всех абонентов ЛСС, он складывается из времени распространения сигнала по всей длине моноканала, приема информационного кадра абонентом-получа­телем, распространения и приема кадра-подтверждения и некото­рого условного запаса времени;

- следующий кадр от каждого абонента не может быть передан в моноканал до тех пор, пока не придет подтверждение на ранее пе­реданный кадр или пока не истечет допустимое время ожидания получения подтверждения.

В соответствии с принятыми допущениями исходные тексты программ имитации поступления кадров в моноканал, обработки кадров при получении, передачи кадров приведены в листинге 1. Как следует из комментариев в программах, они предназначены

Листинг 1. Текст GPSS-программы имитации поступления кадров в моноканал

для моделирования работы конкретного абонента (абонента 1) и передачи кадров от абонента 1 к абоненту 2. Модель поступления кадров в моноканал предполагает использование в ЛСС базового асинхронного способа доступа.

В программе используются следующие обозначения: первый параметр транзактов — номер абонента источника информацион­ного кадра или подтверждения; второй — номер абонента получа­теля информационного кадра или подтверждения; третий — вре­мя передачи кадра в канал; четвертый — признак ошибочности кадра (0 — кадр без ошибок, больше 0 — кадр с ошибками); EXPON — функция для определения интервалов между поступле­ниями кадров; ADR1 — функция выбора абонентом 1 номера або­нента получателя информационного кадра; VID1 — переключа­тель, установка которого в 1 показывает, что кадр выдан в монока­нал и абонент ожидает подтверждения; ACKN1 — переключатель для определения того, что ключ VID1 сброшен поступившим под­тверждением или сброшен по истечении таймаута (допустимого времени ожидания подтверждения); VREM — таблица для сбора статистики о времени передачи кадров; KAN12 — сохраняемая ве­личина для индикации занятости канала между абонентом 1 и або­нентом 2 (при незанятом канале значение этой сохраняемой вели­чины равно 0).

Программы моделирования работы других абонентов и пере­дачи кадров в других звеньях моноканала получаются из приведен­ных программ путем соответствующего изменения переменных и меток. Рекомендуется придерживаться принятой в программе сис­темы обозначений. Это облегчит настройку, позволит провести ее с минимальным числом изменений в программе. Изменяемые части меток и переменных для удобства их выявления обведены. Прямоугольником обведены метки и идентификаторы, которые не используются в моделях других абонентов и каналов, а окруж­ностью — которые используются.

Пусть требуется исследовать характеристики ЛСС при исполь­зовании в ней базового асинхронного способа доступа к монока­налу. Структура и параметры моделируемой сети указаны в зада­нии.

За единицу модельного времени примем 2 мкс, тогда время распространения по звену моноканала будет равно 1 ед. вр., а вре­мя передачи кадра — 50 ед. вр.

Из условий задания известно, что нагрузка от каждого абонен­та одинакова и равна 600 кадр/с. Отсюда средний интервал между поступлениями кадров от абонента около 1666 мкс или 833 ед. вр. Предполагается, что интервалы между кадрами имеют экспонен­циальное распределение.

Длительность ожидания получения подтверждения на пере­данный информационный кадр, как уже было сказано, склады­вается из времени распространения и передачи информацион­ного кадра и из времени распространения и передачи подтвер­ждения. Сумма этих времен для наиболее удаленных абонентов равна 59 ед. вр. Учитывая некоторый запас, в программе время ожидания получения подтверждения равно 60 ед. вр.

Допустим, что при моделировании передачи через моноканал 300 кадров можно получить устойчивые характеристики работы сети, т. е. от каждого абонента должно быть передано около 100 кадров. Зная средний интервал между поступлениями кадров, можно определить необходимое время моделирования. В про­грамме моделирование осуществляется в течение 100 000 ед. вр. При пропускной способности моноканала 10 Мбит/с и длине ин­формационного кадра 100 бит за интервал моделирования может быть передано максимум 2000 кадров. Это число используется для расчета коэффициента использования моноканала по формуле (1). В задании сказано, что нагрузка от каждого абонента равно­мерно распределяется между остальными абонентами, поэтому при выборе номера абонента-получателя функция выбора адреса принимает одно из двух (число абонентов-получателей) значений с вероятностью 0,5.

Рис. 6. Блок-диаграмма GPSS-модели процесса функционирования локальной сети

Блок-диаграмма GPSS-моцели процесса функционирования ЛСС приведена на рис. 6, а текст GPSS-программы приведен в листинге 2. Обозначения совпадают с ранее введенными при описа­нии исходных программ. Получение подтверждения на передан­ный информационный кадр означает его удачную передачу и соот­ветствующие подтверждению транзакты из моделей всех абонен­тов направляются в блок PERED. В блок OSHIB направляются все транзакты, моделирующие кадры, в которых обнаружена ошибка при анализе кадров у абонентов-получателей.

Листинг 2. Начало.

Текст программы моделирования процесса функционирования локальной сети

В блоке PERED-программы происходит сбор статистики о вре­мени передачи кадра. Суммарное число транзактов, прошедших через этот блок, определяет число безошибочно переданных через моноканал кадров. Суммарное число транзактов, прошедших че­рез блоки ABONO, ABON1, ABON2, определяет общее число кад­ров, поступивших от всех трех абонентов. Эти сведения использу­ются для определения таких характеристик работы ЛСС, как ко­эффициент использования моноканала и доля переданных кад­ров. Значения этих характеристик находятся соответственно в сохраняемых величинах KOEFF и DOLIA.

Листинг 2. Продолжение.

Текст программы моделирования процесса функционирования локальной сети

Результаты моделирования показаны в листинге 3. В данном примере получено KOEFF = 0,13149, DOLIA = 0,75358.

Анализ результатов моделирования показывает, что монока­нал используется только на 13 % из-за столкновений кадров, толь­ко 75 % из них были переданы успешно, о чем получены подтвер­ждения. Поэтому необходимо предусмотреть меры, позволяющие повысить коэффициент использования моноканала. По данным таблицы VREM, в которой приведены сведения о времени переда­чи кадров, можно сделать вывод, что часть кадров не выдавалась в моноканал сразу после их генерации, а ожидали результатов передачи предыдущего кадра. Это следует из того, что при мгновенной выдаче кадра в моноканал даже для наиболее удаленного адресата суммарное время передачи информационного кадра и кадра под­тверждения равно 59 единицам модельного времени, а в таблице зарегистрировано 12,92 % транзактов, время передачи которых превышает этот порог.

Листинг 2. Окончание.

Текст программы моделирования процесса функционирования локальной сети

Листинг 3. Результаты моделирования процесса функционирования локальной сети

3. Задания к лабораторной работе

При выполнении данной лабораторной работы требуется ис­следовать характеристики ЛСС. Исходные данные для моделирования:

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Длина моноканала, км	1,0	0,9	0,75	1,2	1,1	1,0	0,8	0,95	0,5	1,3
Скорость передачи сигналов в моноканал, Мбит/с	10	12	10	9	9,5	11	11,5	12	10	11
Нагрузка от каждого абонента, кадр/с	600	650	500	550	700	650	500	800	750	1000
Длина информационного кадра, бит	500	1000	900	750	800	850	900	1000	1100	900

- скорость распространения сигнала в моноканале для всех вариантов — 250 м/мкс (250 000 км/ч);

- длина участка между подключениями соседних абонентов постоянна и равна 500 м, т. е. к сети подключено три абонента;

- кадр подтверждения, посылаемый абонентом-приемником, имеет длину 100 бит и относительный приоритет при выдаче в моноканал перед информацион­ными кадрами;

- имеется всего одна попытка передачи каждого кадра.

Необходимо исследовать на ПЭВМ методом имитационного моделирова­ния:

- характеристики работы ЛСС с заданной структурой при усло­вии, что нагрузка, создаваемая каждым абонентом, равномерно распределяется между остальными абонентами;

- характеристики работы ЛСС при распределении нагрузки та­ким образом, что 90 % кадров каждого абонента адресуются более удаленным получателям;

- базовый способ доступа при условии, что в случае неполучения подтверждения возможно троекратное повторение выдачи кадра;

- характеристики работы ЛСС с базовым способом доступа при условии, что число абонентов увеличивается до 6 и соответственно увеличивается длина моноканала, а суммарная нагрузка остается неизменной;

- способ доступа с тактированием моментов передачи кадров в моноканал, считая, что интервал между тактами постоянен и ра­вен 120 мкс;

- способ доступа с прослушиванием моноканала перед началом передачи кадра. Абоненты передают данные в канал по истечении некоторого времени после окончания передач других абонентов, время ожидания случайно и распределено равномерно на интерва­ле 0...20 мкс;

- способ доступа с прослушиванием моноканала как перед нача­лом передачи кадра, так и во время передачи. Учесть, что подтверждения пе­редавать не надо.

3. Порядок выполнения лабораторной работы

   0. Ознакомится с приведенным примером в разделе «Общие сведения».

   1. По заданию, выданному преподавателем построить блок-диаграмму GPSS-программы.

   2. Написать программу на языке GPSS по заданию, выданному преподавателем.

   3. Произвести моделирование случайного доступа к моноканалу.

   4. Проанализировать результаты моделирования, выданные программой.