Výsledky výzkumu a další informace nejen
z oblasti přístupových telekomunikačních sítí.
Access server ISSN 1214-9675
Server vznikl za podpory Grantové agentury ČR.
15. ročník
Dnešní datum: 24. 09. 2017  Hlavní stránka | Seznam rubrik | Ke stažení | Odkazy  

Doporučujeme
Knihu o FTTx

Matlab server - on-line výpočty a simulace

E-learning - on-line kurzy

Trainingpoint - školení z oblasti TELCO a ICT

Kontakt
KTT FEL ČVUT
Napište nám

Redakční rada - pokyny pro autory a recenzenty

Copyright

Optimalizace

* Simulace telekomunikační sítě

Vydáno dne 09. 12. 2005 (4965 přečtení)

Simulační program TSIM (Telecommunication Network Simulation) byl napsán pro ověření modelu telekomunikační sítě pracující na principu přepínání okruhů. Příspěvek objasňuje důvody vedoucí k napsání programu, obsahuje popis programu i příklad demonstrující funkčnost a použití simulace.


Communication network simulation
Abstract
Simulation program TSIM (Telecommunication Network Simulation) was written to verity telecommunication network model working on principle of circuit switching. This article explains reasons with led to writing this program, contains description of the program and example, which shows functionality and use of simulation.


Telekomunikační síť s přepojováním okruhů můžeme popsat pomocí matematického modelu vytvořeného propojením obsluhových systému se ztrátou. Tyto systémy představující uzlová zařízení mohou být za dodržení určitých zjednodušujích předpokladů [2] popsány pomocí analytických vztahů, které umožňují provedení dimenzování a optimalizaci sítě. Bohužel se snahou přiblížit se reálným sítím roste množství systémů v modelu použitých, což způsobuje, že analytický popis sítě se stává obtížný ne-li nemožný. Analytický popis je pak nutné nahradit simulací.

Motivace a cíle

Komerční simulační programy jsou poměrně drahé a neobsahují otevřený zdrojový kód, který by umožnil uživateli podívat se na vlastní algoritmus simulace. Bohužel právě vlastní algoritmus simulace je obvykle pro účely výuky a výzkumu velice důležitý. Z těchto důvodu se autoři rozhodli vytvořit jednoduchý univerzální nástroj umožňující simulovat libovolně propojené obsluhové systémy se ztrátou. Cílem projektu bylo vytvořit modulární program, který by umožnil snadné rozšíření podle potřeb a požadavků uživatele.

Popis programu TSIM

TSIM je simulační program popisující různě propojené obsluhové systémy se ztrátou. Do programu byla implementována podpora následujících obsluhových systémů dle Kendallovy klasifikace: M/M/N/0, Ek/M/N/0, Hk/M/N/0, D/M/N/0 a U/M/N/0 (viz též článek Kendallova klasifikace obsluhových systémů. Další typy obsluhových systému mohou být snadno doplněny dle požadavků uživatele. Tzn. uživatel si může zvolit libovolné rozložení doby mezi příchody požadavků a doby obsluhy.

Vývoj programu byl proveden s ohledem na modularitu, která umožňuje snadnou modifikaci podle požadavků uživatele. Z těchto důvodů byl vývoj programu rozdělen do tří samostatných částí. Program se skládá z následujících modulů:

TSIM

POSTPROCESS

TSIDRAW

TSIM je aplikace, která může být spuštěna buď v prostředí windows nebo z příkazové řádky. Následující obrázek ukazuje způsob použití programu TSIM v příkazové řádce.

tim1_prikaz

Obr. 1 Použití programu TSIM v příkazové řádce

TSIM je vlastní jádro simulačního programu, které zajišťuje simulaci libovolně propojených obsluhových systému. Provoz mezi systémy je směrován na základě údajů ve směrovací tabulce, která je implementována v každém uzlu. Směrovací tabulka obsahuje statické záznamy určující vedení, které se použije pro sestavení spojení do cílového uzlu. V tabulce mohou být uvedny i alternativní záznamy, které mohou být využity v případě obsazení odchozího vedení. Tím je zajištěn přeliv provozního zatížení v síti. Zdrojový kód je možné rozšířit o směrovací algoritmy dle požadavků uživatele.

Simulace je založena na metodě Monte Carlo. Vstupní parametry simulace jsou definovány v souboru s příponou *.net. Výstupem ze simulace je seznam událostí, který je ukládán do výstupního souboru s příponou *.sim. Podrobnější informace o struktuře vstupního a výstupního souboru mohou být nalezeny na webových stránkách projektu [1].

POSTPROCESS je aplikace, která statisticky zpracovává seznam událostí uložený ve výstupním souboru modulu TSIM. Vyhodnocují se pravděpodobnostní charakteristiky ztráty a výkonu (střední hodnota, rozptyl, konfidenční interval). Hlavním účelem POSTPROCESS je statisticky vyhodnotit výsledky simulace, které mohou být mimo jiné použity pro ověření funkčnosti programu. Následující obrázek ukazuje prostředí aplikace POSTPROCESS.

tsim2_post

Obr. 2 Prostředí aplikace POSTPROCESS

TSIDRAW je grafický nástroj, který umožňuje ze vstupního souboru simulace zobrazit topologii sítě. Tento nástroj má v sobě mimo jiné implementovanou podporu uživatelského popisu sítě a export topologie do souboru. Podporované formáty jsou BMP a JPEG. Následující obrázek zobrazuje okno aplikace TSIDRAW.

tsim3_draw

Obr. 3 Okno aplikace TSIDRAW

Příklad

Předpokládejme, že máme dvě ústředny propojené svazkem obsahujícím 10 vedení. Nabídka na svazek se mění v rozmezí 5 erl až 10 erl. Dále předpokládejme, že rozdělení doby mezi příchody a doby obsluhy je exponenciální. Střední doba obsluhy je 120 s. Zajímáme se o velikost ztráty na svazku.

Tato síť může být popsána pomocí obsluhového systému typu M/M/N/0, kde N je počet vedení (pozn. v našem případě N=10). Velikost ztráty tohoto systému je určena tzv. prvním Erlangovým vztahem. Platí

tsim_vzorec
(1)

kde E1,N(A) je ztráta, A je střední hodnota nabízeného provozního zatížení (nabídka) a N je počet vedení (obsluhových linek). Další informace viz [2].

S využitím rovnice (1) je možné vyřešit příklad analyticky. Jiný způsob řešení představuje použití programu TSIM. Následující tabulka zobrazuje výsledky příkladu získané jednak analytickým řešením a jednak s pomocí programu TSIM.

tsim_tab
tsim4_graf

Obr. 4 Grafické zobrazení výsledků příkladu

Grafické porovnání obou způsobů řešení je zobrazeno na obr. 4. Všimněme si, že výsledky dosažené analytickým řešením a simulací jsou s přihlédnutím ke konfidenčním intervalům stejné. Za účelem ověření funkčnosti programu TSIM byl záměrně zvolen jednoduchý příklad, který je možné řešit analyticky. Složitější příklady je možné nalézt na stránkách projektu [1].

Závěr

TSIM je program umožňující simulovat síť vytvořenou propojením obsluhových systémů se ztrátou. Mezi jeho největší klady patří jeho otevřený zdrojový kód, který umožňuje potenciálním uživatelům si program snadno přizpůsobit podle svých požadavků. Uplatnění najde hlavně při výuce předmětů zabývajících se teorií hromadné obsluhy a dimenzováním telekomunikačních sítí. Na jednoduchém příkladu bylo naznačeno použití a ověřena funkčnost programu.

Poděkování

Tento příspěvek vznikl za podpory grantu FRVŠ č. 2004/G1.

Literatura

[1] http://k332.feld.cvut.cz/tsim
[2] Novák, J., Křížovský, F. Spojovací systémy I - Přednášky. Praha:ČVUT.



Autor:        L. Konopka, O. Hudousek
Pracoviště: České vysoké učení technické v Praze, FEL

Informační e-mail Vytisknout článek
Projekty a aktuality
01.03.2012: PROJEKT
Výzkum a vývoj nového komunikačního systému s vícekanálovým přístupem a mezivrstvovou spoluprací pro průmyslové aplikace TA02011015

01.01.2012: PROJEKT
Vývoj adaptabilních datových a procesních systémů pro vysokorychlostní, bezpečnou a spolehlivou komunikaci v extrémních podmínkách VG20122014095

09.10.2010: PROJEKT
Výzkum a vývoj datového modulu 10 Gbit/s pro optické a mikrovlnné bezdrátové spoje, FR-TI2/621

09.01.2010: PROJEKT
Sítě s femtobuňkami rozšířené o řízení interference a koordinaci informací pro bezproblémovou konektivitu, FP7-ICT-2009-4 248891

09.11.2008: PROJEKT
Ochrana člověka a techniky před vysokofrekvenčním zářením, FI-IM5/202

20.06.2008: Schválení
Radou pro výzkum a vývoj jako recenzovaný časopis

01.04.2007: PROJEKT
Pokročilá optimalizace návrhu komunikačních systémů pomocí neuronových sítí, GA102/07/1503

01.07.2006: Doplnění sekce pro registrované

12.04.2005: Zavedeno recenzování článků

30.03.2005: Výzkumný záměr
Výzkum perspektivních informačních a komunikačních technologií MSM6840770014

29.11.2004: Přiděleno ISSN

04.11.2004: Spuštění nové podoby Access serveru

18.10.2004: PROJEKT
Optimalizace přenosu dat rychlostí 10 Gbit/s, GA102/04/0773

04.09.2004: PROJEKT
Specifikace kvalitativních kritérií a optimalizace prostředků pro vysokorychlostní přístupové sítě, NPV 1ET300750402

04.06.2004: PROJEKT
Omezující faktory při širokopásmovém přenosu signálu po metalických párech a vzájemná koexistence s dalšími systémy, GA102/03/0434

Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

NAVRCHOLU.cz

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.