Введение к работе
Актуальность теми. Интенсивное развитие радиосетей передачи данных (РСПД) с коммутацией пакетов вызвано все возрастающей потребностью в обеспечении связи с подвижными и удаленными абонентами в вычислительных сетях, сетях связи и в автоматизированных управляющих системах. Привлекательность РСПД об'ясияется возможностью сочетания достоинств широковещательной радиосвязи и коммутации пакетов.
В процессе проектирования РСПД приходится решать ряд сложным образом взаимосвязанных проблем, связанных с необходимостью выбора отдельных вариантов построения и решимов работы РСПД по.критерию качества (производительности и достоверности). При этом основными методами оценки соответствующих критерию показателей являются аналитическое и имитационное моделирование. Другая задача моделирования -сопровождение системы при эксплуатации с целью управления связью и ее развития. Эта задача особенно важна для РСПД, так как радиосвязность их абонентов далека от стационарности и необходим постоянный прогноз качества доведения сообщений как между отдельными абонентами, так и в среднем по всем возможным информационным потокам сети с учетом ее конкретной топологии, конкретного трафика для каждого узла и условий связи в районах размещения узлов.
В последнее время видна тенденция снятия многих ограничений аналитических моделей, связанных с упрощениями и допущениями, с помощью имитации. Только с помощью имитации с достаточной степенью точности можно решить вторую из рассмотренных выше задач, поставленных перед моделированием. Однако существующие программные средства анализа и имитационного моделирования РСПД имеют ограниченные возможности в отображении таких реальных условий функционирования сетей, как многопролетность, ошибки в канале коллективного пользования, потоки сообщений различных типов, различные типы и качество линий связи в конкретных географических районах размещения оборудования сети, различные алгоритмы обслуживания в узлах и т.п. Таким образом актуальность темы определяется потребностями в программных средствах для исследования функционирования РСПД в реальных условиях методом имитационного моделирования.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы "Моделирование радиоэлектронных систем (технология, математические и программные средства)" (1986-90), И ГР-018ВО125734, входящей в план работ ВЦ СО АН СССР, работ включенных в координационный план сотрудничества СО АН СССР и МПСС, в рамках хоздоговорных работ, выполняемых по постановлениям СМ СССР, а также научно-исследовательского проекта N 260 ГКНТ СМ СССР.
Целью работы является построение алгоритмической модели многопролетных РСПД с протоколами свободного доступа и разработка на ее основе программ, позволяющих проводить имитационные эксперименты для оценки вероятностно-временных характеристик (ВВХ) качества доведения сообщений между любыми абонентами сети с учетом реальных условий функционирования.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
і. Обосновать выбор агрегативных моделей для оценки ВВХ РСПД.
2. Разработать формализованную агрегативную алгоритмическую
модель многопролетных РСПД с протоколами свободного доступа.
3. Разработать систему моделирования РСПД в реальных
условиях функционирования, включающую программы, реализующие
агрегативные модели радиосети и численные модели радиоканалов.
4. С помощью системы моделирования РСПД исследовать ВВХ
специальной системы связи с удаленными подвижными объектами.
Методы исследований. При разработке и исследовании моделей РСПД использовавались методы: теории массового обслуживания, моделирования дискретных систем, теории автоматов. При создании программных средств применялись принципы объектно-ориентированного программирования, общие принципы программирования на универсальных алгоритмических языках и языках моделирования.
Научная новизна.
1. Разработана агрегативная модель РСПД, основными моментами которой является стандартный межагрегатный интерфейс и набор Формализованных агрегатов для имитации устройств и процессов в РСПД, позволяющие исследовать потоки сообщений различных типов ппи разных режимах связи.
-
Разработана унифицированная агрегативная модель для имитации радиоканала коллективного пользования с различными протоколами свободного доступа, учитывающая синхронизацию в канале, контроль несущей, конфликты пакетов, захват по мощности, ошибки разных типов.
-
Разработана и реализована методика обработки результатов моделирования отдельного потока сообщений с учетом качества доведения каждого сообщения и инвариантная по отношению к изменениям модели РСПД.
-
Разработана архитектура и структура построения "открытой" системы моделирования РСПД, ядром и интегрирующим элементом которой является база данных и которая об'единяет средства имитации с аналитико-численньмл моделями радиоканалов.
-
Разработаны интерпретатор языка описания блок-схем,
позволяющий автоматизировать сборку иерархических
агрегативных схем, а также средства проектирования процедурно -
независимого диалога, составляющего основу языка общения с
> пользователем системы моделирования РСПД.
Практическая ценность работы. Научные результаты, полученные в диссертационной работе, были и могут быть использованы на стадии эскизного проектирования РСПД для выбора ее структуры и параметров, а также при эксплуатации с целью обеспечения управления связью и развития сети. Результаты работы были использованы при выполнении хоздоговорной работы "ТАХТА-СО-1", система моделирования внедрена в НИИ (г.Ленинград), используется в ИИТПМ СО АН СССР.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции "Проблемы функционирования информационных сетей" (г.Новосибирск, 1951г.), 1 и 2 Всесоюзных конференциях "Моделирование систем информатики" (г.Новосибирск, 1988 и 1990гг.), Всесоюзной научно-технической школе "Имитационные эксперименты с моделями сложных систем" (г.Калининград, 1989г.), Второй Всесоюзной конференции по информационным системам множественного доступа (г.Минск, 1991г.), Всесоюзной конференции "Компьютерные методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам" (г.Евпатория, 1990г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, перечень которых приводится l- конце автореферата.
Структура и об-ьем рдпг.ть. Диссертация изложена на 147 страницах, содержит 40 рисунков и 3 таблицы. Б текста диссертации выделены введение, четыре главы и заключение. Диссертацию завершает список литературы из 136 наименований и приложение.