Интерпретация результатов моделирования

После моделирования сети Ethernet в программе имитационного моделирования GPSS World выводится отчет, в котором содержится следующая информация:

общие сведения о модели и ее прогоне, включающие модельное время начала (STARTTIME) и конца (END_TIME) прогона, число блоков в модели (BLOCKS), число устройств (FACILITIES), число многоканальных устройств (STORAGES);

сведения об именах объектов модели, включающие для каждого имени идентификатор (NAME) и присвоенное ему числовое значение (VALUE);

сведения о блоках модели, номер или имя блока (LOC), название блока (BLOCKTYPE), количество транзактов, прошедших через блок (ENTRY_COUNT), текущее количество транзактов в блоке в момент завершения моделирования (CURRENTCOUNT);

сведения об устройствах модели, включающие для каждого устройства его имя или номер (FACILITY), количество занятий устройства (ENTRIES), коэффициент использования (UTIL), среднее время на одно занятие (AVETIME);

сведения об очередях модели, включающие для каждой очереди ее имя или номер (QUEUE), максимальную длину очереди в процессе моделирования (МАХ), текущую длину очереди в момент завершения моделирования (CONT), общее количество транзактов, вошедших в очередь в процессе моделирования (ENTRIES) и количество «нулевых» входов в очередь (ENTRIES(O)), среднюю длину очереди (AVECONT.), среднее время ожидания в очереди с учетом всех транзактов (AVE_TIME) и без учета «нулевых» входов (AVE(-O));

сведения о статистических таблицах модели, включающие для каждой таблицы ее имя или номер (TABLE), среднее значение (MEAN) и среднеквадратическое отклонение (STD.DEV.) табулируемой величины, границы частотных интервалов (RANGE), частоты (FREQUENCY) и накопленные частоты в процентах попадания наблюдений (CUM.%) в эти интервалы;

сведения о сохраняемых величинах модели, включающие для каждой сохраняемой величины ее имя или номер (SAVEVALUE) и значение в момент завершения моделирования (VALUE).

Число произошедших коллизий в сети во время моделирования определяется количеством попадания транзакта в блок PREEMPT под меткой COLLISION.

В программе моделирования сети Ethernet строится гистограмма числа повторных попыток N блока TABLATE. По оси X откладываются N, а по оси Y - количество кадров прошедших через сеть с этим значением N.

Также строится гистограмма времени нахождения сообщения в сети с помощью блока QTABLE. По оси X откладываются интервалы времени нахождения сообщения в сети (t_{передачи}), а по оси Y - количество кадров, которые, находясь в сети, укладываются в соответствующий временной интервал.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с целью работы, теоретической частью в п.1 и имитационной моделью метода доступа CSMA/CD в Ethernet на GPSS в п.2.

2. Запустить симулятор языка GPSS. После загрузки симулятора загрузить текст программы модели.

3. Протранслировать программу (Command/Create Simulation), затем запустить программу на выполнение (Command/Start).

4. Ознакомиться с основными результатами работы модели.

5. Исследование влияния интенсивности работы СУ на основные характеристики сети: время передачи кадра, коэффициент загрузки МК, число коллизий и повторных попыток.

5.1. Изменяя в программе параметр, характеризующий интенсивность СУ - Node_Period построить гистограммы времени передачи кадра t_{передачи}с указанием оценки среднего значения и среднеквадратического значения вида:

для следующих значений среднего интервала между кадрами каждого СУ (Node_Period): 420,8; 210,4; 157,6; 105,2; 78,9; 52,6; 36,1. При больших значениях t_{передачи} подстраивать соответствующие параметры блока QTABLE.

5.2. Для тех же значений Node_Period построить гистограммы числа попыток.

5.3. Для тех же значений Node_Period построить графики числа коллизий, среднее значение t_{передачи}, коэффициента загрузки (использования) сети, среднего и максимального числа повторных попыток.

№ экспери- Мента	Node_ Period	Число коллизий	Среднее значение t_{передачи}	Коэффициент использования сети (ρ)	Среднее число повторных попыток N	Макси-мальное число повт. попыток N_max
	420,8
	210,4
	157,6
	105,2
	78,9
	52,6
	36,1

5.4. По полученным в результате экспериментов данным определите интенсивность работы СУ, при которой сеть загружена на 40 %.

5.5. По полученным в результате экспериментов данным определите интенсивность работы СУ, при которой наступает почти полное насыщение сети и, следовательно, резко начинает увеличиваться время передачи кадра t_{передачи}.

6. Исследование влияния длины L МК на число коллизий и повторных попыток. Для значения среднего интервала между кадрами каждого СУ (Node_Period) = 105,2 постройте графики числа зависимостей числа коллизий и N_max от L, меняя длину МК L = 50, 100, 250, 500, 1000, 2500 м.

7. Исследование влияния алгоритма изменения отсрочки на число коллизий и число переданных через сеть кадров. Для высокой загрузки МК (Node_Period = 52,6 и 36,1) сравнить число коллизий и отношение числа успешно переданных кадров к общему числу сгенерированных для передачи кадров для:

τ = RAND(0, 2^min(1⁰^{, N)}) х 512 х ВТ,

τ = RAND(0, 2^N) х 512 х ВТ,

τ = RAND(0, 2¹⁰) х 512 х ВТ,

τ = RAND(0, 2⁶) х 512 х ВТ,

τ = RAND(0, 2¹⁰) х 96 х ВТ.

8. Сравнение сетей Ethernet и FastEthernet

8.1. Измените параметры исходной модели так, чтобы сеть стала FastEthernet.

8.2. Проведите эксперимент для Node_Period = 36,1. Сравните результаты с соответствующей строкой таблицы для Ethernet.

8.3. Определите значение интенсивность работы СУ, при которой наступает почти полное насыщение сети FastEthernet и, следовательно, резко начинает увеличиваться время передачи кадра t_{передачи}.

Содержание отчета

1. Гистограммы пп. 5 порядка выполнения.

2. Таблица и графики зависимостей в соответствии с п. 5 и 6 порядка выполнения.

3. Значения интенсивности работы СУ при коэффициенте использования сети ρ = 0,4.

4. Значения интенсивности работы СУ, при которой наступает почти полное насыщение сети и, следовательно, резко начинает увеличиваться время передачи кадра t_{передачи} для технологий Ethernet и FastEthernet.

5. Влияния алгоритма изменения отсрочки на число коллизий и число переданных через сеть кадров.

6. Изменения параметров в тексте программы моделирования для перехода на технологию FastEthernet.

7. Последняя строка таблицы для технологии FastEthernet.

Контрольные вопросы

1. Определение окна коллизии.

2. Назначение межкадрового интервала IPG. Что может произойти если его исключить?

3. Назначение jam-последовательности.

4. Опишите алгоритм обработки коллизий в Ethernet.

5. Как определяется максимальная длина МК (сети)?

6. Отчего зависит вероятность возникновения конфликта?

7. Как определяется средняя длина кадра в данной модели CSMA/CD?

8. Как связан средний интервал между кадрами в сети со средним интервалом между кадрами каждого СУ? Чему равняется интенсивность входного потока?

9. Как определить минимальное значение среднего интервала между кадрами в сети, которое даже при отсутствии коллизий обеспечит 100 % загрузку сети.

10.В каком случае присутствует признак коллизии Collide в данной GPSS модели?

11.Опишите метод доступа CSMA/CD.

12. Почему интервал отсрочкивыбран равным значению 512 битовых интервалов?

13. Чем лучше усеченный экспоненциальный двоичный алгоритм отсрочки (Truncated binary exponential back off ), чем τ = RAND(0, 2¹⁰) х 512 х ВТ?

14. Как влияет размер интервала отсрочки на характеристики сети?

15. Опишите назначение отдельных блоков модели на GPSS.

16. Дайте интерпретация соответствующих результатов проведения экспериментов с моделью.

17. Какой относительной приведённой интенсивности генерации коротких и длинных кадров готовых для передачи соответствует значение параметра Node_Period = 105,2 и 52,6?