Лабораторная работа. Суммирование случайных потоков

2.1 Цель работы: исследовать сумму двух простейших потоков и определить характеристики результирующего потока.

2.2 Подготовка к работе.

2.2.1 Изучить свойства простейших потоков, суммирование и разъединение простейших потоков.

2.2.2 Изучить методы экспериментальной проверки соответствия реального потока простейшему.

2.3 Задание к работе

2.3.1 С помощью программы, разработанной на лабораторной работе №1, промоделировать два простейших потока с интенсивностями λ ₁ и λ ₂ . Значения T_1, T₂ и λ ₁, λ ₂ определить по варианту.

2.3.2 Использовать методику, представленную в лабораторной работе №1, заполнить таблицу:

Т а б л и ц а 6

2.3.3 Получить суммарный поток, складывая x(t) соответствующих интервалов. Построить графики х₁(n), x₂(n), x(n), где n - номер интервала,

2.3.4 Для суммарного потока получить модельное значение параметра потока

- мат. ожидание числа вызовов в к интервале.

.

Сравнить полученное значение с ₁+ ₂.

2.3.5 Рассчитать оценки дисперсии и математического ожидания случайной величины x(t) - количество вызовов суммарного потока, попавших в интервал t.

2.4 Порядок выполнения работы

2.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.

2.4.2 Осуществить ввод программы и её отладку.

2.4.3 Получить результаты работы программы.

2.4.4 Статистическую обработку полученных данных провести в Excel.

2.4.5 Сделать выводы и анализ полученных результатов.

2.4.6 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить результаты вычислений и анализ полученных данных.

2.5 Материал для подготовки к лабораторной работе

При объединении нескольких независимых простейших потоков образуется также простейший поток с параметром, равным сумме параметров входных потоков

λ = λ ₁ + λ ₂ +... + λ _n .

При разъединении поступающего простейшего потока с параметром λ на n направлений образуются n простейших потоков.

Перечисленные свойства и характеристики простейшего потока широко используются при расчетах станционного оборудования и сетей связи.

2.6 Варианты лабораторной работы

Т а б л и ц а 7

Контрольные вопросы

2.7.1. Какой поток образуется при объединении n простейших

потоков?

3 Лабораторная работа. Анализ полнодоступной системы с явными потерями

3.1 Цель работы: анализ качества обслуживания полнодоступной системы с явными потерями с применением первой формулы Эрланга.

3.2 Подготовка к работе

Изучить и освоить теоретический материал по первому распределению Эрланга и характеристикам качества обслуживания полнодоступной системой с явными потерями, знать первую формулу Эрланга, рекуррентную форму этой формулы, количественные характеристики качества обслуживания.

3.3 Задание к работе

3.3.1 Разработать программу на алгоритмическом языке, реализующую рекуррентную форму первой формулы Эрланга

3.3.2Построить график распределения P_i для V -канальной полнодоступной системы с явными потерями, если на вход поступает простейший поток вызовов с интенсивностью λ (Эрл). Число каналов обслуживания V и значение λ определяется по вариантам.

3.3.3Определить характеристики качества обслуживания:

а) вероятность потери вызова P_b();

б) вероятность потерь по времени P_t();

в) вероятность потерь по нагрузке P_н();

г) обслуженную нагрузку Y.

3.4 Порядок выполнения работы

3.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.

3.4.2 Разработать алгоритм и программу.

3.4.3 Осуществить ввод программы и её отладку.

3.4.4 Получить результаты работы программы.

3.4.5 График построить в Excel.

3.4.6 Сделать выводы и анализ полученных результатов.

3.4.7 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить алгоритм и листинг программы, результаты вычислений и анализ полученных данных.

3.5 Материал для подготовки к лабораторной работе

Следующая формула

носит название первой формулы Эрланга, в некоторых источниках её называют В – формулой Эрланга.

С помощью данной формулы при известных значениях поступающей нагрузки А и числа линий v можно вычислить вероятность потери поступающего вызова.

Данная формула табулирована. Для вычисления E_v(A) при больших значениях v используют рекуррентную формулу

.

Итак, с помощью первой формулы Эрланга можно вычислить характеристики качества обслуживания полнодоступной системы с явными потерями, когда на неё поступает простейший поток вызовов. Среди перечисленных ниже характеристик главной является вероятность потери поступившего вызова:

а) вероятность потери по времени

P_t = E_v (A);

б) вероятность потери вызова

P_в = E_v (A);

в) вероятность потери по нагрузке

P_н = E_v (A);

г) пропускная способность определяется следующим образом (значение У табулировано)

У = А – У_пот = А – А* E_v (A) = А(1 - E_v (A));

д) пропускная способность отдельных выходов при случайном занятии

,

при упорядоченном занятии

.

3.6 Варианты лабораторной работы

Т а б л и ц а 8

Контрольные вопросы.

3.7.1 Привести первую формулу Эрланга.

3.7.2 Какая величина вычисляется с помощью первой формулы Эрланга.

3.7.3 Дать определение характеристикам качества полнодоступной системы обслуживания с явными потерями.

4 Лабораторная работа. Работа с главным меню в системе моделирования NetCracker Professional 4.0

4.1 Цель работы: изучение возможностей главного меню в системе моделирования NetCracker Professional 4.0, приобретение навыков работы с системой в интерактивном режиме.

4.2 Подготовка к работе

4.2.1 Изучить и освоить понятие моделирования телекоммуникационных систем.

4.2.2 Изучить пункты главного меню системы моделирования NetCracker Professional 4.0, принципы работы с системой, представленные в данных методических указаниях в пункте 4.5.

4.3 Задание к работе

4.3.1 Запустить NetCracker Professional 4.0. Ознакомиться с пунктами главного меню, изучить возможности команд.

4.3.2 Выбрать в списке браузера оборудование “LAN workstation”.

4.3.3 Из открывшейся панели инструментов выбрать компьютер и перенести его в рабочую область.

4.3.4 Выбрать в списке браузера оборудование “LAN servers”.

4.3.5 В панели инструментов выбрать сервер и поместить его в рабочую область.

4.3.6 Связь между компьютером и сервером установить путем выбора режима “Link devices”.

4.3.7 В диалоговом окне установить параметры соединения (по вариантам).

4.3.8 В режиме “Set Traffic” задать направление движения сообщений.

4.3.9 В диалоговом окне при выборе трафика выбрать тип протокола – Small office.

4.3.10 Процесс моделирования запустить нажатием “Start” (►), время моделирования определить по варианту.

4.3.11 Результаты моделирования представить в виде графика.

4.4 Порядок выполнения работы.

4.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.

4.4.2 Запустить NetCracker Professional 4.0.

4.4.3 Ознакомиться с главным окном программы.

4.4.4 Выполнить последовательно пункты задания.

4.4.5 Сделать выводы и анализ полученных результатов.

4.4.6 Подготовить отчет о выполненной работе.

4.5 Материал для подготовки к лабораторной работе

4.5.1 Начальные сведения о системе моделирования NetCracker Professional 4.0

Главное окно программы, представленное на рисунке 4.1, состоит из пяти элементов: главного меню, панелей инструментов, браузера, рабочей области и панели устройств. В браузере отображается список типов устройств, которые могут использоваться при построении моделей сетей связи. При выборе определенного типа устройства в панели устройств показываются существующие модели выбранного устройства. Сам процесс моделирования цифровых сетей выполняется в рабочей области.

Рисунок 4.1 - Главное окно программы NetCracker

Процесс моделирования заключается в последовательном выборе соответствующего оборудования сначала в списке браузера, а затем в панели устройств и переноса выбранной модели на рабочую область с помощью указателя мыши. Связь между двумя узлами сети, отображенными в рабочей области, устанавливается путем выбора режима «Link devices» на панели инструментов «Modes» и соединения их с помощью курсора мыши. В случае возможности установления связи на экране появляется диалоговое окно (рисунок 4.2), в котором задаются дополнительные параметры соединения.

Рисунок 4.2 - Диалоговое окно при установлении соединения

При нажатии кнопки «Link» соединение считается установленным, и после этого становятся доступны параметры связи: способ соединения, скорость передачи, тип протокола.

Таким образом, размещая элементы сети на рабочей области и устанавливая между ними необходимые соединения, можно задавать любую структуру сети связи.

После формирования топологии сети связи задаются направления движения и модели трафиков между отдельными узлами сети. В случае передачи произвольных данных, таких как файлы, видео, текст, звук и пр., выбирается режим «Set Traffic» на панели инструментов «Modes» и с помощью указателя мыши сначала отмечается узел источника трафика, а затем узел приемника. После этого в появившемся диалоговом окне программа предложит выбрать один из типов трафика (рисунок 4.3), который будет иметь место между выбранными узлами сети. При нажатии кнопки «Assign» устанавливается выбранный тип трафика между узлом источником и узлом получателем. Для большей гибкости процесса моделирования сети связи в программе NetCracker предусмотрена возможность редактирования модели трафика и задание ее параметров. Для этого в главном окне программы необходимо выбрать пункт меню «Global» и подпункт «Data Flow» или нажать комбинацию клавиш Ctrl+W. В результате на экране появится диалоговое окно со списком всех установленных соединений между отдельными парами узлов сети (рисунок 4.4). При выборе нужного соединения становится доступной кнопка «Edit», и при ее нажатии появляется диалоговое окно выбора модели и параметров соответствующего трафика (рисунок 4.5).

Рисунок 4.3 - Диалоговое окно выбора типа трафика

Рисунок 4.4 - Диалоговое окно редактирования соединений

Рисунок 4.5 - Диалоговое окно выбора моделей и параметров трафика

В случае передачи речевых данных между абонентскими аппаратами сети следует выбирать режим «Set Voice Calls» на панели инструментов «Modes».

Дальнейшая последовательность шагов по установлению типа и модели голосового трафика остается прежней. И, наконец, когда требуется передавать голосовые данные между компьютерами соединенных в сеть, нужно выбирать режим «Set Data Calls» на той же панели инструментов.

Запуск процесса моделирования сети связи выполняется при нажатии кнопки «Start» на панели инструментов «Control». Визуализация процесса передачи данных представляется в виде движения маркеров по установленным линиям связи. Причем по цвету и форме маркеров можно определять тип и направление передаваемых данных. В процессе моделирования для каждой линии связи можно отображать следующую информацию:

- среднюю и текущую загруженность линии;

- число переданных пакетов за последнюю секунду;

- число потерянных пакетов за последнюю секунду;

- среднее время передачи пакета.

Для этого необходимо выбрать линию связи и нажать правую клавишу мыши. В появившемся всплывающем меню выбрать пункт «Statistics…», после чего на экране высветится диалоговое окно выбора отображаемой информации (рисунок 4.6).

Выбор информации, которую требуется отображать в процессе моделирования, осуществляется путем установок «галочек» напротив соответствующих пунктов. В программе NetCracker предусмотрена возможность настройки параметров анимации при моделировании сетей связи. Для этого нужно нажать на кнопку «Animation Setup» на панели инструментов «Control» и выбора соответствующих параметров настроек в появившемся диалоговом окне.

Рисунок 4.6 - Диалоговое окно выбора отображаемой информации

Кроме общих установок предусмотрена возможность изменения скорости анимации непосредственно в процессе моделирования. Это осуществляется путем нажатия на кнопки «Faster animation» для увеличения скорости движения и «Slower animation» для ее уменьшения.

Таким образом, рассмотренные элементы управления программы NetCracker позволяют выполнять моделирование различных топологий схем связи и определять основные характеристики сети путем ее моделирования.

4.6 Варианты лабораторной работы

Т а б л и ц а 9

4.7 Контрольные вопросы

4.7.1 Из каких главных элементов состоит главное окно программы?

4.7.2 Что содержит список браузера?

4.7.3 Что находится в панели инструментов?

4.7.4 Как устанавливается связь между узлами сети?

4.7.5 Как можно выбрать необходимую информацию для отображения?

4.7.6 Как запустить процесс моделирования?