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

1.1 Описание моделируемой  системы

1.2 Структурная схема модели  системы и ее описание

1.3 Временная диаграмма  и ее описание

1.4 Q-схема системы и  ее описание

1.5 Укрупненная схема моделирующего  алгоритма

1.6 Построение Блок-диаграммы  GPSS модели

1.7 Математическая модель

1.8 Получение и интерпретация  результатов моделирования

1.9 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:

ь количество отказов;

ь 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:

1) Советов Б.Я. Яковлев  С.А. Моделирование систем. Курсовое  проектирование: Учеб. Пособие для  вузов по спец. АСУ. - М.: Высш. шк., 1998. - 135 с.

2) Советов Б.Я., Яковлев  С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 343 с.

3) 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:

1) Безотказный  режим работы, когда все вызовы  состоялись;

2) 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;

· t_ож - время ожидания вызова в соответствующей очереди;

· t_об - время обслуживания вызова соответствующим оператором.

С помощью временной  диаграммы можно выявить все  особые состояния сети, которые необходимо будет учесть при построении детального моделирующего алгоритма.

1.4 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;

Блок 2 - Поступление  вызова. Абонент пытается совершить  вызов;

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;

t_об - среднее время обслуживания вызовов оператором;

T - общее время  работы системы;

К_заг - коэффициент загруженности оператора;

N - максимальное  количество вызовов, которое может  обслужить один оператор за  общее время работы сети;

U_i - 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

Wednesday, June 15, 2011 01:59:07

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 3053.541 12 2 0

NAME VALUE

COUNTOTKAZ UNSPECIFIED

MET1 11.000

OPER 10000.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 202 0 0

2 SELECT 202 0 0

3 TEST 202 0 0

4 TEST 202 0 0

5 QUEUE 202 0 0

6 SEIZE 202 1 0

7 DEPART 201 0 0

8 ADVANCE 201 1 0

9 RELEASE 200 0 0

10 TERMINATE 200 0 0

MET1 11 SAVEVALUE 0 0 0

12 TERMINATE 0 0 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

1 124 0.994 24.488 1 201 0 0 0

2 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 1 124 1 0.678 16.705 16.841 0

2 1 0 78 60 0.035 1.385 6.000 0

3 0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0

4 0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0

5 0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0

CEC XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

201 0 3033.050 201 6 7

OPER 1.000

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

203 0 3065.517 203 0 1

202 0 3080.977 202 8 9

OPER 2.000

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:

1) В блоке select в поле «С» записать цифру 2;

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

Friday, June 17, 2011 03:03:28

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 3053.541 11 2 0

NAME VALUE

COUNTOTKAZ UNSPECIFIED

MET1 10.000

OPER 10000.000

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 202 0 0

2 SELECT 202 0 0

3 TEST 202 0 0

4 QUEUE 202 0 0

5 SEIZE 202 1 0

6 DEPART 201 0 0

7 ADVANCE 201 1 0

8 RELEASE 200 0 0

9 TERMINATE 200 0 0

MET1 10 SAVEVALUE 0 0 0

11 TERMINATE 0 0 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

1 124 0.994 24.488 1 201 0 0 0

2 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 1 124 1 0.678 16.705 16.841 0

2 1 0 78 60 0.035 1.385 6.000 0

CEC XN PRI M1 ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

201 0 3033.050 201 5 6

OPER 1.000

FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE

203 0 3065.517 203 0 1

202 0 3080.977 202 7 8

OPER 2.000

 

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.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. Для вузов - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 2001.- 343 с.

3. 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

simulate

GENERATE 15,3

SELECT MIN Oper,1,2,,Q

TEST L (Q1+Q2),4,met1

QUEUE P$Oper

SEIZE P$Oper

DEPART P$Oper

ADVANCE 25,10

RELEASE P$Oper

TERMINATE 1

met1 SAVEVALUE countOtkaz+,1

TERMINATE 1

start 200

 

 

 

 

 

 

http://forum.asterios.tm/index.php?showtopic=200625