ВАРИАНТ 9. Контрольная Сети и связи
ВАРИАНТ 9
_
ПОЛНОЕ ЗАДАНИЕ В ДЕМО ФАЙЛЕ,
ЧАСТЬ ДЛЯ ПОИСКА ДУБЛИРУЮ НИЖЕ
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики
Е.В. Кокорева
Теория телетрафика и анализ систем беспроводной связи
Контрольная работа
учебно-методическое пособие
Новосибирск 2019
УДК 621.391
Кокорева Е.В. Теория телетрафика и анализ систем беспроводной связи: Учебно-методическое пособие. – Новосибирск: СибГУТИ, 2019. – 16 c.
Учебно-методическое пособие предназначено для подготовки студентов направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и сети связи». В пособии приведена методика расчёта характеристик канала передачи данных под управлением протокола HDLCпри помощи аналитической модели в виде системы массового обслуживания M/G/1 с приоритетом.
Кафедра систем мобильной связи
Таблиц – 1, иллюстраций – 2, литературы – 5 наим.
Рецензент – доцент кафедры телекоммуникационных сетей и вычислительных средств О.И. Моренкова
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве учебно-методического пособия.
© Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, 2019
ОГЛАВЛЕНИЕ
Замечания по выполнению и оформлению контрольной работы.. 4
Замечания по выполнению и оформлению контрольной работы
I. Выполнение контрольной работы
Контрольная работа требует для своего выполнения наличия на компьютере пакета математических и инженерных расчётов, такого как Mathcadили SMath Studio. Рекомендуется использование последнего из них, т.к. данный пакет является свободно распространяемым, легко устанавливается на компьютер и не требует каких-либо специальных знаний для его использования.
Вариант задания выбирается из таблицы 1 (ячейка таблицы содержит номер варианта, соответствующие заголовки строки и столбца – исходные данные для расчёта) по двум последним цифрам пароля. Если число, образованное двумя последними цифрами пароля, превышает 48, то в качестве номера варианта принимается сумма этих цифр.
Преподаватель должен получить от студента на проверку архив, содержащий два документа:
1. Отчёт в виде текстового документа (.doc, .docx или .pdf).
2. Файл рабочий лист Mathcadв формате .mcd, .xmcdилирабочий лист SMath Studio в формате.smс расчётами и графиками.
II. Оформление отчёта
Отчёт по выполнению контрольной работы должен быть оформлен в соответствии с ГОСТ 2.105-95, ГОСТ 7.32-2017 и содержать:
1. Титульный лист.
2. Аннотацию.
3. Содержание (с нумерацией страниц).
4. Задание в соответствии с вариантом.
5. Краткое теоретическое описание моделируемой системы.
Примечание 1:Копирование материала данного пособия в качестве теоретического описания не допускается.
6. Выполнение задания с описанием основных этапов.
7. Результаты выполнения в виде графиков зависимостей, полученных в ходе расчёта.
8. Выводы по проделанной работе.
9. Список литературы (по ГОСТ 7.1-2019).
Рисунки (графики, схемы, диаграммы и пр.), таблицы, формулы и другие объекты должны быть пронумерованы и подписаны в соответствии с ГОСТ 2.105-95.
ВВЕДЕНИЕ
При выполнении контрольной работы необходимо построить математическую модель канального уровня телекоммуникационной сети с приоритетным обслуживанием под управлением протокола HDLC. Сеть предоставляет два уровня приоритета.
Модель данной сети описывается системой массового обслуживания типа M/G/1 по символике Кендалла-Башарина. Это означает, что на входе пуассоновский поток требований с показательным распределением промежутков времени между поступлениями пакетов, время обслуживания (передачи) распределено показательно и система имеет один общий канал передачи данных.
Требуется получить и проанализировать вероятностно-временные характеристики данной сети.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
III. Моделирование систем приоритетного обслуживания
3.1. Описание системы массового обслуживания
Рассматривается дуплексный канал передачи данных, который работает под управлением протокола HDLC с использованием процедуры управления каналом LAPB. Предполагается при этом, что используется режим выборочного неприёма, с единичным размером окна.
Моделирование данной системы осуществляется системой массового обслуживания M/G/1 c приоритетным обслуживанием. Тип приоритета – относительный (без прерывания обслуживания). Число уровней приоритета – 2, причём повторно передаваемые пакеты обладают более высоким приоритетом равным единице, а входящие пакеты – более низким приоритетом равным двум.
В данной системе массового обслуживания определяется несколько случайных процессов, значениями которых являются:
1. Скорость распространения сигнала в канале передачи данных (км/сек.).
2. Случайная величина - время распространения сигнала по каналу передачи данных (сек.) с функцией распределения :
. (1)
3. Случайная величина - размер передаваемого кадра (бит) с функцией распределения .
4. Случайная величина - длительность интервала времени между моментом начала передачи кадра по каналу передачи данных и моментом получения передающей станцией положительной либо отрицательной квитанции на него (сек.):
. (2)
3.2. Условие стационарности системы
Предполагается стационарный режим рассматриваемой системы массового обслуживания. Это означает, что существуют предельные значения всех характеристик СМО (формула 3) и все поступающие заявки (пакеты) будут обслужены.
, (3)
где – среднее время доставки пакета, – время доставки пакета на интервале , усреднённое по всем пакетам, – среднее время ожидания пакетом обслуживания, – время ожидания пакета на интервале , усреднённое по всем пакетам, – среднее число пакетов в буфере передающей станции, – число пакетов в буфере передающей станции на интервале , усреднённое по всем пакетам.
Данные требования выполняются при выполнении следующего условия:
, (4)
где – коэффициент загрузки СМО (доля времени, в течение которого канал занят обслуживанием пакета), – интенсивность поступления пакетов, поток которых складывается из входящего потока и повторно передаваемых пакетов , – интенсивность обслуживания пакета, – средняя длительность подтверждения передачи пакета (эквивалент среднего времени обслуживания).
3.3. Параметры моделируемого канала передачи данных
Для построения математической модели описанной выше системы необходимо определить следующие параметры:
3.3.1. Исходные данные
· пропускная способность канала передачи данных (бит/сек.);
· протяжённость канала передачи данных (км);
· скорость распространения света, (км/сек.) ;
· средняя скорость распространения сигнала (км/сек.);
· математическое ожидание случайной величины - времени распространения сигнала в канале:
· дисперсия случайной величины ;
· минимальная длительность паузы между двумя последовательными передачами кадров передающей станцией (сек.);
· размер управляющих полей передаваемого кадра (бит), который определяется форматом кадра HDLC;
· размер квитанции (бит) также определяется форматом кадра протокола HDLC;
· математическое ожидание случайной величины - длины информационного поля кадра;
· дисперсия случайной величины ;
3.3.2. Расчётные характеристики
· вероятность неправильного приёма кадра принимающей станцией :
. (5)
· среднее количество повторных передач кадра для достижения его правильного приёма :
. (6)
· математическое ожидание случайной величины (описание см. в разделе 1.1):
. (7)
· дисперсия случайной величины :
. (8)
· интенсивность повторных передач неправильно принятых кадров (1/сек.):
. (9)
· коэффициент загрузки канала первичными передачами кадров :
. (10)
· коэффициент загрузки канала вторичными передачами кадров :
. (11)
· средняя длительность периода ожидания начала первичной передачи кадра (длительность периода времени между моментом поступления кадра для передачи и моментом начала его первичной передачи) (сек.):
. (12)
· средняя длительность периода ожидания начала повторной передачи кадра (длительность периода времени между моментом поступления отрицательной квитанции на кадр и моментом начала его повторной передачи) (сек.):
. (13)
· среднее время одной передачи первично передаваемого кадра (длительность периода времени между моментом поступления кадра в передающую станцию и моментом получения ей отрицательной либо положительной квитанции на него) (сек.):
. (14)
· среднее время одной передачи повторно передаваемого кадра (длительность периода времени между моментом получения передающей станцией отрицательной квитанции на ранее переданный кадр и моментом получения ей следующей отрицательной либо положительной квитанции на этот же кадр) (сек.):
. (15)
· среднее время доставки кадра (длительность периода времени между моментом поступления кадра в передающую станцию и моментом получения ей положительной квитанции на него) (сек.):
. (16)
· среднее число первично передаваемых кадров в буфере передающей станции :
. (17)
· среднее число вторично передаваемых кадров в буфере передающей станции :
. (18)
· среднее число кадров в буфере передающей станции :
. (19)
3.3.3. Входные параметры
· интенсивность потока кадров, поступающих для передачи по каналу передачи данных (1/сек.);
· вероятность ошибочного приёма одного бита принимающей станцией (BER).
IV. Результаты моделирования
Примеры зависимостей, полученных в результате моделирования, представлены на рис.1–2.
Рис.1. Зависимость среднего времени доставки пакета от интенсивности входящего потока
Рис.2. Зависимость средней размера очереди в буфере передающей станции от интенсивности входящего потока
Из полученных зависимостей видно, что в канале с вероятностью ошибки на бит происходит переполнение буфера передатчика и время доставки с большой скоростью растёт до бесконечности.
ЗАДАНИЕ
1. Вариант задания определить по двум цифрам пароля.
Примечание 2: варианты заданий находятся в таблице 1. Ячейки таблицы содержат номера вариантов. Исходные данные моделирования содержатся в заголовках строки и столбца, соответствующих ячейке с номером варианта.
2. Функцию распределения случайной величины выбрать равномерной на интервале [1000; 2000] бит.
3. Функцию распределения случайной величины выбрать равномерной на интервале сек., в предположении, что скорость равномерно распределена на интервале (С – скорость света (м/сек.)).
4. Создать рабочий файл MathCad(SMethStudio) и в нём запрограммировать приведённые формулы 5-19.
5. Определить максимальную интенсивность потока входящих (первично передаваемых) кадров (кадр/сек.) по условию 4 (раздел 1.2).
6. Построить зависимости:
а. Максимальной интенсивности от вероятности .
б. Количества повторных передач кадров от вероятности .
в. Времени доставки кадров от интенсивности для .
г. Времени доставки кадров от вероятности при фиксированном значении .
д. Среднего числа кадров в буфере передающей станции от интенсивности для .
е. Среднего числа кадров в буфере передающей станции от вероятности при фиксированном значении .
ж. Среднего числа кадров в буфере передающей станции от интенсивности для .
з. Среднего числа кадров в буфере передающей станции от вероятности при фиксированном значении .
и. Средней длительности от интенсивности для .
к. Средней длительности от вероятности при фиксированном значении .
л. Средней длительности от интенсивности для .
м. Средней длительности от вероятности при фиксированном значении .
7. Интерпретировать полученные зависимости, сделать выводы.
8. Оформить пояснительную записку в соответствии с ГОСТ 2.105-95, ГОСТ 7.32-2019.
9. Сдать контрольную работу преподавателю на проверку.
10. По результатам проверки внести необходимые исправления и защитить работу.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ
Таблица 1 - Варианты заданий
кбит/сек.
1
2
3
4
5
6
кбит/сек.
7
8
9
10
11
12
кбит/сек.
13
14
15
16
17
18
кбит/сек.
19
20
21
22
23
24
кбит/сек.
25
26
27
28
29
30
кбит/сек.
31
32
33
34
35
36
кбит/сек.
37
38
39
40
41
42
кбит/сек.
43
44
45
46
47
48
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. – М.: Машиностроение, 1979. – 432 с.
2. Климов Г.П. Теория массового обслуживания. М.: Издательство МГУ, 2011. – 312 с.
3. Иверсен В.Б. Разработка телетрафика и планирование сетей : учеб. пособие. - М.: Нац. Открытый Ун-т "ИНТУИТ": Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 526 с.
4. Блэк Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. – М.: Мир, 1990. – 506 с.
5. Столлингс В. Компьютерные системы передачи данных, 6-е издание: пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 928 с.
Елена Викторовна Кокорева
теория телетрафика и анализ систем беспроводной связи
контрольная работа
Редактор: К.И. Шурыгина
Корректор:
Подписано в печать
Формат бумаги 62´84 1/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10,
Изд. л. 1,0, заказ №, тираж 10 экз.
Редакционно-издательский отдел СибГУТИ
630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86
