Логотип Информационно-коммуникационные технологии в образовании

XI Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика'2004"

Секция: B. Наукоемкие компьютерные технологии: высокопроизводительные вычисления, ИПИ-технологии, программирование


МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕТИ НА ОСНОВЕ ГРАФОВЫХ МОДЕЛЕЙ НЕПРЕРЫВНОГО ВРЕМЕНИ

Гугель Ю.В. (1), Шибанов А.П. (2)

1)Санкт-Петербургский филиал Государственного научно-исследовательского института информационных технологий и телекоммуникаций "Информика", 2)Рязанская государственная радиотехническая академия , Рязань

Текст доклада

  Рассматриваются проблемы, связанные с оценкой задержек пакетов, из-за старения информации и снижения качества функционирования технических и программных средств сети. Наиболее экономичным и быстрым способом оценки рабочих параметров сети является метод математического моделирования. Для оценки рабочих параметров сети предлагается использовать графоаналитический подход и имитацию. Строится комбинированная модель, на нижнем уровне иерархии которой используются ориентированные графы большой размерности с непрерывным временем. Графовые модели большой размерности используются для отражения стохастического поведения протоколов, алгоритмов, и программ телекоммуникаций. Предполагается, что такие модели можно применять для анализа сложных структур с большим количеством вероятностных ветвлений и циклов, в частности отражаемых решетчатыми графами. Отдельные части модели могут разрабатываться разными группами разработчиков и составлять единую иерархическую модель. Допускается использование как непрерывных, так и дискретных распределений, важно лишь, чтобы выходное распределение было непрерывным.
  Графоаналитическая модель, отражающая с той или иной степенью детальности стохастическое поведение алгоритмов и программ, реализующих некоторый протокол, "погружается" во внешнюю по отношению к ней среду. Последняя отражает функционирование входных и выходных буферов коммутаторов и маршрутизаторов, и изменение ее состояния отражается на основе теории массового обслуживания.
  Для нахождения закона распределения времени прохождения графа большой размерности (сотни вершин и дуг и более) используются численные методы. При этом применяются алгоритмы эквивалентных упрощающих преобразований структуры модели, основанные на нахождении плотности распределения вероятностей по известной характеристической функции выходной величины модели. Метод характеризуется полиномиальной вычислительной трудоемкостью относительно числа вершин графа. Полученное распределение сохраняется в файле и используется для генерации выборочных значений в имитационной системе, представляющей второй уровень иерархии.
  Данный метод предназначен для комплексной оценки быстродействия сети с учетом старения информации в пакетах, а также показателей надежности программных и технических средств системы.
  Учет процессов старения информации осуществляется следующими методами:
  - использованием графовых моделей с произвольными условными распределениями времени выполнения отдельных операций алгоритма или программы, в которых исключаются все случайные события, происходящие после некоторого заданного критического момента времени, называемого параметром старения;
  - использованием в качестве спецификаций транзактов имитационной модели параметров (или меток) времени, значение которых может изменяться имитационными блоками-активностями при движении транзактов в модели. Транзакты, у которых значения меток времени достигают заданного критического значения, могут исключаться из модели или обрабатываться по специальным алгоритмам.
  Учет характеристик надежности (а, возможно и исследование процессов восстановления системы) может осуществляться на основе применения графовых моделей непрерывного времени со структурой, случайно изменяющейся во времени. В таких моделях на входе узла обязательно имеется вероятностное ветвление, определяющее вероятность готовности узла к обслуживанию заявки (узел может находиться в двух состояниях "готов" или "не готов"). Используются четыре основных типа моделей, отличающиеся друг от друга по способу обработки заявки при получении отказа в обслуживании заявки из-за неготовности узла:
  - тип 1 - заявка исключается из модели (отправляется на выход модели);
  - тип 2 - заявка отправляется на вход модели;
  - тип 3 - заявка с произвольной случайной задержкой снова поступает на вход узла, в котором она получила отказ в обслуживании;
  - тип 4 - заявка отправляется на вход некоторого другого узла.
  Модель первого типа соответствует такому режиму работы сети, в котором информационные пакеты исключаются из сети по причине переполнения входных очередей коммутаторов и маршрутизаторов. При этом никаких действий, связанных с повторной передачей пакетов, в сети не производится. Модель второго типа удобно использовать для оценки быстродействия сети, с учетом того, что кадры (или пакеты), потерянные на нижних уровнях протоколов, повторно пересылаются протоколами более высоких уровней, например, транспортным или уровнем приложений. Модель третьего типа предназначена для расчета быстродействия системы с учетом процессов восстановления работоспособности отдельных компонентов системы. Модель четвертого типа используется для моделирования систем с резервированием. Конкретный узел, в который должна быть направлена заявка (в отличие от предыдущих моделей, в которых он задан однозначно), указывается непосредственно составителем модели.
  Конечной целью моделирования является определение таких характеристик, как задержка пакета при движении от отправителя к получателю и его вариация, среднее время восстановления отказавших устройств и каналов и его дисперсия, коэффициенты готовности и коэффициенты использования компонентов телекоммуникационной системы.
  

Контактная информация

Тел.: (812) 233-94-14, (0912) 92-17-75, e-mail: gugelinformika.ru, mailshibanov.ryazan.ru
© 2003-2014 Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций
(ФГАУ ГНИИ ИТТ "Информика")
Rambler's Top100