Компьютерное моделирование сетей связи

1. Моделирование сетей связи, задачи моделирования, виды моделей. Математические модели сетей связи: назначение, области применения (предметная область).

Модель – это описание основных характеристик (качеств и функций) объекта.

Моделирование – способ исследования свойств (получения знаний) об объекте: аналитическое / имитационное.

Любая модель обладает следующими свойствами:

• Конечностью: модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений;
• Упрощенностью: модель отображает только существенные стороны объекта;
• Приблизительностью: действительность отображается моделью грубо или приблизительно;
• Адекватностью: модель успешно описывает моделируемую систему;
• Информативностью: модель должна содержать достаточную информацию о системе в рамках гипотез.

Основная задача моделирования – описание свойств сетей связи и их элементов.Области применения:

• Развитие технологий связи и услуг;
• Качество обслуживания трафика (предоставления услуг);
• Надежность сети связи (доступность услуг связи);
• Экономические показатели.

Состав сети связи:

• Узлы сети (УС)
• Линии связи (ЛС)

Структура сети связи

Разделение каналов
Пространственное	Использование многопарного кабеля
Частотное [аналоговый сигнал]	Канал делится на различные диапазоны полосы пропускания (каналы).
Временное (формирование Импульсно-Кодовой Модуляции) [аналоговый сигнал, цифровой сигнал]	Разделение времени посредством использования временных интервалов для сигналов

Специфика сетей связи:

• Значительные масштабы исследуемой сиcтемы;
• Изменение свойств системы в процессе развития;
• Случайные процессы при функционировании;
• Использование различных технологии реализации услуг…

2. Сеть связи как система массового обслуживания. Основные процессы в сети связи, показатели (параметры) функционирования сети связи.

Сеть связи выполняет работу по обслуживанию трафика. Трафик в сети связи представляет собой процесс поступления и обслуживания заявок пользователей. Процесс поступления заявок, чаще всего, представляет собой случайный процесс. Заявки (вызовы или пакеты данных) поступают в случайные моменты времени. Для обслуживания каждой заявки сеть предоставляет некоторый ресурс, если в момент поступления заявки свободных ресурсов нет, то в зависимости от дисциплины обслуживания, заявка получает либо отказ в обслуживании, либо ставится на ожидание (в очередь). Сеть связи и ее элементы могут быть представлены как системы массового обслуживания (СМО). Функционирование СМО характеризуется параметрами трафика, параметрами пропускной способности и параметрами качества обслуживания. Система массового обслуживания (СМО) – математический (абстрактный) объект, содержащий один или несколько приборов П (каналов), обслуживающих заявки З, поступающие в систему, и накопитель Н, в котором находятся заявки, образующие очередь О и ожидающие обслуживания. Дисциплина буферизации (ДБ) – правило занесения поступающих заявок в накопитель (буфер). Дисциплина обслуживания (ДО) – правило выбора заявок из очереди для обслуживания в приборе. Основная задача моделирования сети связи – определить соотношение между трафиком, ресурсами сети и качеством обслуживания QoS (Quality of Service).

Параметры функционирования и параметры надежности

Источник

Моделирование сетей и систем связи: основы модельно-ориентированного проектирования

Сети и системы связи состоят из множества взаимодействующих между собой элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Важнейшие задачи разработки, анализа подобных систем, а также тестирование технических характеристик решаются методами моделирования.

Понятие моделирования систем связи

Моделирование представляет собой построение модели объекта, изучение его свойств с помощью исследования этой модели. Последней может выступать условный образ, описание или другой объект, свойства которого схожи с характеристиками исследуемого.

● Проводить оценку пропускной способности сети;

● Определять слабые места системы;

● Сравнивать различные варианты организации, модернизации систем связи, выстраивать прогнозы развития;

● Прогнозировать будущие требования, предъявляемые к пропускной способности сети;

● Проводить оценку производительности, а также требуемого количества сетевых серверов;

● Оценивать влияние на систему модернизации программного обеспечения, изменения сетевых протоколов, мощности серверов, рабочих станций.

Аналитическое моделирование сетей и систем связи

Аналитическое моделирование представляет собой совокупность аналитических выражений, показывающих функциональные зависимости, существующие между параметрами реальной системы, во время ее работы.

Существует два вида аналитического моделирования:

Данный тип предполагает замену исследуемой системы соответствующей ей другой материальной системой, которая обладает свойствами изучаемой, сохраняет их физическую природу. Однако практическая работа методом физического моделирования затруднена из-за сложности реализации, значительных материальных затрат.

Такое моделирование представлено совокупностью соотношений (логических условий, уравнений, формул, неравенств), которые определяют изменение состояния системы в зависимости от начальных условий, параметров, входных сигналов, времени.

Имитационное моделирование систем связи

Представляет собой компьютерную программу, последовательно воспроизводящую события, которые происходят в реальной системе.

Данный метод не требует применения дорогостоящего оборудования, поскольку работа здесь имитируется специальными программами, с точностью воспроизводящими основные параметры, особенности такой аппаратуры.

Преимуществом имитационного моделирования выступает возможность замещения процесса смены событий, существующего в реальном времени в исследуемой системе, на ускоренный процесс смены событий, происходящий в темпе функционирования программы. Благодаря построению имитационной модели работу сети, выполняемую за несколько дней, можно воспроизвести за несколько минут. Такой подход позволяет оценивать различные параметры сети, собирать важные статистические данные о ее характеристиках: вероятности потерь пакетов данных, временах реакции, коэффициентах применения узлов, каналов.

Программные средства имитационного моделирования

Существуют специальные программные системы, упрощающие процесс создания модели. Они сами генерируют сетевую модель, основываясь на исходных данных о ее топологии, протяженности линий связи, применяемых протоколах, типах используемой аппаратуры, приложений, количестве потоков запросов, существующих между компьютерами сети.

На практике чаще всего используются готовые имитационные модели для базовых элементов сетей связи: распространенных каналов связи, видов маршрутизаторов, протоколов, методов доступа. Подобные модели создаются с использованием различных данных: анализа принципов работы реальных устройств, результатов их тестовых испытаний. Такой подход позволяет создавать настраиваемые библиотеки типовых сетевых элементов.

Источник