Введение
Моделирование – это метод исследования на модели, то есть на аналогах определённых фрагментов действительности. Метод моделирования применяется в тех ситуациях, когда по какой-либо причине исследователю предпочтительно заменить непосредственное изучение исходного объекта его моделью. Имитационное моделирование является машинным методом моделирования благодаря развитию информационных технологий. Особенностью имитационного моделирования является то, что имитационная модель позволяет воспроизводить моделируемые объекты с сохранением их логической структуры и поведенческих свойств.
Язык моделирования GPSS предоставляет возможность моделировать различные системы и ситуации, выдавая результат моделирования в виде отчётов. Проблемной областью GPSS являются системы массового обслуживания. Основой имитационных алгоритмов в GPSS является дискретно-событийный подход.
В ходе выполнения работы выполнялось моделирование системы коммуникаций с заданной структурой и скоростью передачи данных.
Рисунок 1 – структура системы
Первый маршрут: 2-1-3-4-5. Второй маршрут: 4-2-3-5-1.
Коммутация пакетов – это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для увеличения эффективности передачи компьютерного трафика. При методе коммутации пакетов все передаваемые пользователями сообщения разбиваются в исходном узле на части, называемые пакетами. У каждой части имеется заголовок, в котором содержится адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения. Коммутаторы принимают пакеты и на основании адресной информации передают их дальше. Если входной порт коммутатора в момент принятия данного пакета занят передачей другого пакета, то пакет находится некоторое время в очереди.
Рисунок 2 – схема TCP-IP-net
Описание модели и блоков
Модель состоит из пяти узлов и восьми каналов. Первый и второй пути используют все пять узлов каждый. В первом и во втором пути перемещение транзакций осуществляется с помощью четырёх каналов, при этом не один канал не используется в двух путях одновременно.
Генерация транзакций начинается в первом пути на узле y2, во втором пути на узле y4. На рисунке 1 они показаны цифрами 2 и 4. Генерация транзакций в модели происходит с помощью двух блоков GENERATE, в которых задаётся интервал между транзакциями.
Скорость передачи транзакций в каналах условно принята за 100 мегабит в секунду. Модель рассматривается в двух вариантах: с размером пакета сообщения 32 килобайта и с размером пакета сообщения 64 килобайта. Моделирование скорости передачи данных в модели осуществляется с помощью блока ADVANCE, в котором указывается значение задержки. Для получения этих значений перевили 100 мегабит в секунду в мегабайты в секунду — 12, 5 мегабайт в секунду. Из мегабайт в секунду перевели в килобайты в секунду, умножив значение на 1024. Для получения значений, записываемых в блок ADVANCE, поделили размеры пакетов сообщений на полученную скорость передачи данных в килобайтах. Получили значения 2,5 и 5 миллисекунд для размеров пакетов сообщений 32 и 64 килобайта. В моделировании использовали значения, умноженные на десять, что требует блок ADVANCE, который не работает с дробными числами.
Размер исходного сообщения в модели равновероятно может составлять 1, 2 и 3 мегабайта. Для обеспечения нескольких размеров сообщения в модели используется функция для генерации заданного числа, которое показывает, сколько нужно будет переправить пакетов для полной передачи исходного сообщения. Для пакета передачи сообщения размером 32 килобайта для передачи сообщения размерами 1, 2 и 3 мегабайта необходимо 32, 64 и 96 пакетов. Для пакета передачи сообщения размером 64 килобайта необходимо 16, 32 и 48 пакетов.
Транзакция после генерации заходит в блок SPLIT, который создаёт заданное число копий транзакции, отправляемые после создания на указанную метку. Исходная транзакция выходит из блока SPLIT в следующий блок, в модели это блок TERMINATE без значений, который удаляет транзакцию, не уменьшая задаваемое блоком START значение общего числа генерируемых транзакций.
Копии транзакции ожидают пока два узла и канал между ними не освободятся. Это осуществляется тремя блоками GATE NU и блоком TRANSFER с атрибутом SIM. В блоках GATE NU указываются узлы и канал между ними, в блоке TRANSFER указывается метка, которая стоит перед первым блоком GATE NU, что обеспечивает ожидание транзакций пока узлы и канал между ними не освободятся.
Узлы и каналы в модели представляются, как устройства. После прохода копий транзакции блоков GATE и TRANSFER, устройства захватываются тремя блоками SEIZE, задерживаются на заданное время блоком ADVANCE и устройства освобождаются тремя блоками RELEASE.
После прохода копиями транзакции всего маршрута, все копии удаляются кроме одной с помощью блока ASSEMBLE. Транзакция заносит данные в таблицу, заходя в блок TABULATE, и уничтожается блоком TERMINATE с уменьшением общего числа транзакций на единицу. Общее число транзакций, которые будут созданы при моделировании, задаётся командой START с указанием в ней этого числа.
Заключение
В результате выполнения моделирования в двух вариантах было установлено, что общее время передачи сообщений меньше у модели с размером пакета 64 килобайта. Узлы и каналы в этой модели меньше загружены. При интервале между транзакциями равном 2000 миллисекунд среднее время передачи сообщения у модели с размером пакета 32 килобайта меньше, но при уменьшении интервала до состояния загруженности устройств до 80% среднее время этой модели значительно больше. По результатам моделирования были построены графики и гистограммы, наглядно представляющие полученные данные.
Были получены навыки работы с языком имитационного моделирования GPSS.