МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Методические указания по выполнению курсовой работы
для студентов специальности
5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации
Алматы 2016
СОСТАВИТЕЛИ: Туманбаева К.Х., Лещинская Э.М. Моделирование систем телекоммуникаций. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2016. - 20с.
Методические указания содержат задания и рекомендации для выполнения кусовой работы по дисциплине «Моделирование систем телекоммуникаций». Выполнение работ позволит овладеть методами математического моделирования для решения задач анализа и синтеза телекоммуникационных систем, приобрести навыки работы со специализированной системой имитационного моделирования GPSS World.
Ил. 2, табл. 6, библиогр.- 9 назв.
Рецензент: к.х.н., ст. преподаватель кафедры ТКС Данько Е.Т.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2016 г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2016 г.
Введение
Целью курсовой работы является овладение методами моделирования систем телекоммуникаций.
При аналитическом моделировании телекоммуникационных систем применяется теория систем массового обслуживания (СМО). В результате моделирования можно оценить показатели качества обслуживания поступающих вызовов на телекоммуникационную систему, исследовать факторы, влияющие на данные показатели.
При имитационном моделировании на компьютере имитируется работа проектируемой системы. Математическая модель при этом реализуется в виде программы для компьютера. В результате экспериментов на компьютере собирается статистика, обрабатывается и выдается необходимая информация.
Задачей курсовой работы является овладение студентами методами имитационного моделирования систем телекоммуникаций и приобретение навыков работы со специализированными системами имитационного моделирования, такими как GPSS World.
Задания курсовой работы охватывают основные разделы курса.
Курсовая работа выполняется на листах формата А4. Задания следует располагать в соответствии с порядком номеров, указанных в задании к курсовой работе. Перед решением необходимо привести условие и исходные данные для требуемого варианта. Номер варианта совпадает с номером фамилии студента в журнале.
Решения необходимо сопровождать краткими пояснениями и, в случае необходимости, делать ссылки на используемую литературу. Расчетные формулы следует приводить в тексте работы с пояснением входящих в них буквенных обозначений.
Допущенная к защите курсовая работа защищается перед комиссией, состоящей из двух преподавателей кафедры.
Задания к курсовой работе
Задание 1. Моделирование одноканальной системы массового обслуживания
В ремонтное подразделение с одним каналом обслуживания поступают вышедшие из строя средства связи, требующие текущего ремонта. Интервалы времени поступления распределены равномерно в интервале А±В часов. Время ремонта также равномерно распределено в интервале M±N часа. Ремонт производится по мере поступления. Необходимо разработать модель работы ремонтного подразделения в течение К суток на GPSS World.
В результате моделирования определить следующие показатели:
а) коэффициент использования канала;
б) среднее время пребывания средств связи на ремонте;
в) количество средств связи, поступивших на ремонт;
г) максимальное число средств связи, ожидавших в очереди;
д) среднее число средств связи, ожидавших в очереди;
е) среднее время ожидания в очереди.
Исходные данные приведены в таблице 1.
Т а б л и ц а 1- Исходные данные к заданию 1
| № вар. | A,B | M,N | K | № вар. | A,B | M,N | K |
| 2, 3 | 8,1 | 7,2 | 5,2 | ||||
| 3,3 | 8,2 | 8,1 | 2,1 | ||||
| 5,1 | 8,3 | 8,2 | 4,2 | ||||
| 5,2 | 8,4 | 8,3 | 6,1 | ||||
| 2,1 | 8,5 | 8,4 | 6,2 | ||||
| 4,2 | 8,6 | 8,5 | 6,3 | ||||
| 6,1 | 1,1 | 8,6 | 6,4 | ||||
| 6,2 | 2,3 | 1,1 | 4,1 | ||||
| 6,3 | 6,5 | 2,3 | 4,3 | ||||
| 6,4 | 7,3 | 6,5 | 5,3 | ||||
| 4,1 | 7,4 | 7,3 | 5,4 | ||||
| 4,3 | 7,5 | 7,4 | 7,1 | ||||
| 5,3 | 7,6 | 7,5 | 7,2 | ||||
| 5,4 | 9,2 | 7,6 | 8,1 | ||||
| 7,1 | 5,2 | 9,2 | 8,2 |
Задание 2. Моделирование одноканальной СМО с простейшими потоками
Одноканальная СМО представляет собой одну телефонную линию. На вход системы обслуживания поступает простейший поток заявок (вызовов) с интенсивностью λ. Время обслуживания распределено по показательному закону с параметром μ. Разработать модель одноканальной СМО с ожиданием в среде GPSS.
С помощью разработанной модели необходимо выполнить следующее:
а) установить зависимость между коэффициентом использования канала 
и интенсивностью входящего потока λ, при этом необходимо изменять значения λ с шагом 0,01 для 10 испытаний; построить график зависимости 
б) установить зависимость между средней длиной очереди 
и интенсивностью времени обслуживания μ, при этом необходимо изменять значения μ с шагом 0,01 для 10 испытаний; построить график зависимости 
Исходные данные приведены в таблице 2.
Т а б л и ц а 2 – Исходные данные к заданию 2
| Номер варианта | Параметр μ | Интенсив-ность λ | Номер варианта | Параметр μ | Интенсив-ность λ |
| 0,31 | 0,21 | 0,46 | 0,36 | ||
| 0,32 | 0,22 | 0,47 | 0,37 | ||
| 0,33 | 0,23 | 0,48 | 0,38 | ||
| 0,34 | 0,24 | 0,49 | 0,39 | ||
| 0,35 | 0,25 | 0,50 | 0,40 | ||
| 0,36 | 0,26 | 0,51 | 0,41 | ||
| 0,37 | 0,27 | 0, 27 | 0,22 | ||
| 0,8 | 0,28 | 0,28 | 0,23 | ||
| 0,39 | 0,29 | 0,29 | 0,34 | ||
| 0,40 | 0,30 | 0,30 | 0,45 | ||
| 0,41 | 0,31 | 0,31 | 0,46 | ||
| 0,42 | 0,32 | 0,32 | 0,35 | ||
| 0,43 | 0,33 | 0,33 | 0,27 | ||
| 0,44 | 0,34 | 0,34 | 0,28 | ||
| 0,45 | 0,35 | 0,47 | 0,36 |
Задание 3. Моделирование многоканальной системы
На вход многоканальной СМО поступают заявки двух типов, первый тип требует для своего обслуживания m каналов обслуживания, второй n каналов обслуживания. Промежуток между поступлениями соседних заявок распределен по равномерному закону и составляет (А±В) единиц времени. Время обслуживания является случайным, распределено по равномерному закону и составляет (С±D) единиц времени. Общее время работы системы равно Т.
Разработать модель многоканальной СМО на языке GPSS. В результате моделирования определить следующие показатели качества работы СМО (QoS):
а) среднее время ожидания в очереди для каждого типа заявок;
б) количество заявок каждого типа, поступивших на ремонт;
в) максимальное число заявок каждого типа, ожидавших в очереди;
г) среднее число заявок каждого типа, ожидавших в очереди.
Исходные данные приведены в таблице 3.
Т а б л и ц а 3 – Исходные данные к заданию 3
| № варианта | m | n | A,B для 1 типа | A,B для 2 типа | C,D для 1 типа | C,D для 2 типа | Т |
| 20,5 | 10,1 | 25,1 | 12,1 | ||||
| 21,6 | 10,2 | 25,2 | 12,2 | ||||
| 22,7 | 11,3 | 25,3 | 12,3 | ||||
| 23,8 | 12,4 | 25,4 | 12,4 | ||||
| 24,9 | 12,5 | 25,5 | 12,5 | ||||
| 25,1 | 13,1 | 25,6 | 13,6 | ||||
| 26,2 | 13,2 | 25,7 | 13,7 | ||||
| 27,3 | 14,3 | 25,8 | 15,8 | ||||
| 28,4 | 15,4 | 25,9 | 16,2 | ||||
| 29,5 | 16,5 | 26,1 | 17,5 | ||||
| 30,6 | 17,6 | 36,2 | 18,2 | ||||
| 31,7 | 18,7 | 36,3 | 19,1 | ||||
| 32,8 | 19,1 | 36,4 | 20,5 | ||||
| 33,9 | 19,2 | 36,5 | 20,6 | ||||
| 34,1 | 19,3 | 36,7 | 20,7 | ||||
| 35,2 | 19,4 | 36,8 | 20,8 | ||||
| 36,3 | 19,5 | 36,9 | 21,2 | ||||
| 38,5 | 19,6 | 40,1 | 22,3 | ||||
| 39,6 | 19,7 | 40,2 | 23,4 | ||||
| 40,7 | 19,8 | 40,8 | 25,1 | ||||
| 41,8 | 19,9 | 42,1 | 25,3 | ||||
| 42,9 | 20,1 | 43,5 | 25,4 | ||||
| 43,1 | 20,2 | 44,2 | 25,6 | ||||
| 44,2 | 20,3 | 44,5 | 25,7 | ||||
| 45,3 | 20,4 | 46,7 | 26,3 | ||||
| 46,4 | 10,3 | 47,9 | 15,4 | ||||
| 47,5 | 10,4 | 48,5 | 15,5 | ||||
| 48,6 | 10,5 | 49,2 | 15,6 | ||||
| 49,7 | 10,6 | 50,2 | 15,7 | ||||
| 50,1 | 10,7 | 50,5 | 15,8 |
Задание 4. Построение гистограмм
В Call – центр телекоммуникационной компании поступают вызовы от абонентов. Промежутки времени между поступлениями вызовов распределены по экспоненциальному закону и в среднем составляют А единиц времени. Время разговора с оператором распределено по равномерному закону распределения и находится в промежутке (В±С). Число операторов равно N, длина очереди ограничена величиной K. Если при поступлении вызова длина очереди превышает 10, то вызов теряется.
Разработать модель функционирования Call – центра в течение рабочего времени (8 часов) в системе GPSS World. В результате моделирования выполнить следующее:
а) определить вероятность потери вызова;
б) построить гистограммы времени обслуживания абонентов, длины очереди и времени пребывания в очереди;
в) построить зависимость вероятности потери вызова от значения К, изменяя значение К с шагом 1.
Т а б л и ц а 4 – Исходные данные к заданию 4
| Номер вар. № | A (сек) | B (сек) | C (сек) | N | K | Номер вар. № | A (сек) | B (сек) | C (сек) | N | K |
Задание 5. Расчет характеристик одноканальной СМО с отказами
В справочную службу поступает простейший поток вызовов с параметром λ выз/час. Продолжительность ответа на запрос в среднем составляет t минут. Рассматривая справочную службу как СМО, определить ее относительную и абсолютную пропускную способность. Сколько телефонов должно быть в справочной службе, чтобы относительная пропускная способность была не менее 0,75. Исходные данные представлены в таблице 5.
Т а б л и ц а 5 – Исходные данные к заданию 5
| Номер варианта | λ, выз/час. | t, мин. | Номер варианта | λ, выз/час. | t, мин. |
| 1,5 | |||||
| 1,6 | 2,1 | ||||
| 1,7 | 2,2 | ||||
| 1,8 | 2,3 | ||||
| 1,9 | 2,4 | ||||
| 2,5 | |||||
| 2,1 | 2,7 | ||||
| 2,2 | 2,8 | ||||
| 2,3 | 2,9 | ||||
| 2,4 | |||||
| 2,5 | 1,5 | ||||
| 2,7 | 1,6 | ||||
| 2,8 | 1,7 | ||||
| 2,9 | 1,8 | ||||
| 1,9 |
Задание 6. Расчет характеристик многоканальной СМО с отказами
На многоканальную СМО с отказами поступает простейший поток вызовов, следовательно промежутки между поступлениями вызовов распределены по экспоненциальному закону. Число каналов равно N, время обслуживания является случайной величиной, распределенной по экспоненциальному закону. В среднем за сутки поступает А заявок, средняя длительность обслуживания составляет В минут. Если при поступлении вызова все каналы заняты, то вызов теряется.
Определить следующие характеристики обслуживания СМО в стационарном режиме:
а) вероятность отказа в обслуживании;
в) среднее число занятых каналов;
д) абсолютную пропускную способность;
е) относительную пропускную способность.
Задача вперые поставлена и решена датским математиком
А.К.Эрлангом и является классической задачей теории телетрафика.
Исходные данные представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Исходные данные к заданию 6
| Номер варианта № | N | A | B | Номер варианта № | N | A | B |
| 2,2 | 2,2 | ||||||
| 2,4 | 2,4 | ||||||
| 2,6 | 2,6 | ||||||
| 2,8 | 2,8 | ||||||
| 3,0 | 3,0 | ||||||
| 3,2 | 3,2 | ||||||
| 3,4 | 3,4 | ||||||
| 3,6 | 3,6 | ||||||
| 3,8 | 3,8 | ||||||
| 4,0 | 4,0 | ||||||
| 4,2 | 4,2 | ||||||
| 4,6 | 4,6 | ||||||
| 4,8 | 4,8 | ||||||
| 5,0 | 5,0 |
Методические указания к заданиям курсовой работы
