Интерактивная система вероятностного моделирования компьютерных сетей на основе метода двумерной диффузионной аппроксимации

• Автор: Бахарева, Надежда Федоровна
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Проблема совершенствования методов моделирования компьютерных систем

1.1 Примеры компьютерных систем, требующих моделирования

1.1.1 Компьютерные сети анализ производительности и проектирование

1.1.2 Телекоммуникационные сети анализ задержки

1.1.3 Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных

1.2 Существующие методы и модели анализа производительности компьютерных сетей

1.3 Обзор и точностной анализ известных аппроксимаци

онных методов

1.4 Постановка проблемы, цели и задачи исследования

1.5 Выводы
ГЛАВА 2. Теоретическое решение проблемы. Разработка метода расчета стохастических сетей на основе обобщенной двумерной диффузионной модели систем массового обслуживания СМО
2.1 Обобщенная двумерная диффузионная модель систем
массового обслуживания СМОС1оо с бесконечной очередью и С1С1т с конечной очередью и потерями
2.2 Обоснование уравнений баланса потоков в сетевой модели в случае однородного трафика
2.3 Модификация уравнений баланса потоков в случае неоднородного трафика
2.4 Модификация уравнений баланса потоков в случае избыточного трафика
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. Определение основных показателей производительности сетевых моделей
3.1 Определение узловых и сетевых характеристик в случае
однородного трафика
3.2 Определение характеристик сетевой модели в случае
неоднородного трафика
3.3 Алгоритм расчета характеристик СМО С1С1со с бесконечной очередью
3.4 Модификация алгоритма в случае СМО С1С1ш с конечной очередью и потерями
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. Организация интерактивной системы вероятностного моделирования стохастических сетей на основе разработанных методов
4.1 Структура программной системы
4.2 Функциональные возможности системы
4.3 Инструкция пользователя
4.4 Результаты проведенных расчетов и их анализ
4.4.1 Расчеты одиночных узлов сети
4.4.2 Применение программной системы к решению задач
проектирования каналов связи и буферов
4.5 Выводы
Заключение
Список использованной литературы


Стохастические объекты, учитывающие случайные факторы, могут быть описаны вероятностными автоматами, системами массового обслуживания и марковскими процессами. Компьютерную сеть будем рассматривать как совокупность элементов и подсистем, предназначенную для выполнения определенного набора услуг, предоставляемых пользователям сети. Оценкой качества работы сети будут служить показатели эффективности. Последнее время предъявляются повышенные требования к качеству проектных решений, в особенности к точности определения пропускных способностей каналов, времени задержки сообщений (пакетов), объемов памяти буферов и др. Сеть ЭВМ можно определить как множество узлов, в которых располагаются вычислительные ресурсы (соединенные в свою очередь в сеть с помощью узловых коммутационных ЭВМ), связанные друг с другом множеством линий передачи (каналов передачи данных) //. Через эту сеть по линиям передачи данных передаются сообщения в виде команд, запросов, файлов и другие виды трафика. Эти задачи отделены от основных вычислительных функций, требуемых от узлов. Таким образом, сети ЭВМ для анализа удобно разбить на две подсети: подсеть связи, осуществляющую передачу сообщений, и совокупность вычислительных и терминальных средств, которые составляют подсеть ресурсов и пользователей (рисунок 1). На подсеть связи возложены следующие функции: принятие сообщений от любого источника (ЭВМ, терминалы данных), выбор маршрута следования сообщений, быстрая и надежная доставка сообщений в место назначения. Здесь могут быть выделены сети связи с коммутацией каналов, сообщений и пакетов. Предположим, что имеется поток заявок (требований) к ресурсу на выполнение работы с интенсивностью Л заявок в секунду. Пусть С- пропускная способность ресурса в операциях на секунду, а 1/р -среднее число операций, необходимых для выполнения задания. Тогда среднее число секунд, требуемых заданием от ресурса, равно 1///-С, время ответа системы Т=1У+/ р-С> где IV -время ожидания в очереди, а загрузка ресурса р=Я/р-С. При анализе такой системы важны соотношения между временем ответа Ту производительностью Яу показателем использования ресурса р и пропускной способностью системы С. На эти соотношения существенное влияние оказывает структура системы. Для этого рассмотрим некоторые возможные структуры распределения ресурса и его коллективного использования //. Рассмотрим сначала т ресурсов, каждый с пропускной способностью, равной С/т и на каждый из т ресурсов поступает поток заданий с интенсивностью потока Я/т (рисунок 2а). Эта структура представляет набор т систем массового обслуживания (СМО) типа ОЮ/Х (произвольное распределение) входного потока и времени обслуживания и один обслуживающий прибор с суммарной пропускной способностью С. Эта система не эффективна, т. На рисунке показана одна очередь ко всему набору т ресурсов с суммарной интенсивностью Я - это система аС/т (т - число обслуживающих приборов). Эта структура эффективнее, т. Обе структуры обладают одним и тем же показателем использования р=Л/р-Су однако остается некоторая нерациональность, заключающаяся в том, что некоторые ресурсы, оставаясь свободными, не используются для ускорения работы остальных занятых ресурсов. На рисунке 2в объединен как поток заданий, так и ресурсы - это система С/С/1 с интенсивностью потока на входе X и пропускной способностью ресурса С. Рассуждая аналогично, придем к структуре, представленной на рисунке 2е, где показана лучшая система с объединенной очередью и объединенными ресурсами. Т). Необходимо заметить, что для моделирования ситуации, рассмотренной выше, т. Кроме этого, существующими методами не может быть учтена ограниченность емкостей буферных накопителей в сетях ЭВМ. Задачи, связанные с сетью связи, состоят в ее анализе и эффективном проектировании. При проектировании практической сети приходится решать большое количество задач. В работе // выделены четыре основные задачи, решение которых связано с разделами теории массового обслуживания. Эти задачи оптимизации отличаются множеством переменных, варьируемых при проектировании.