Модель функционирования сети связи

Создание новых классов активных объектов

Построение модели начнём с создания новых классов активных объектов. Напомним, что согласно рис. 4.1 в сети связи выделены следующие сегменты (компоненты):

Реализуем эти сегменты средствами AnyLogic, а потом из них, как из созданных нами элементов, будем строить сеть на корневом объекте Main.

Создайте три новых класса активных объектов: Абонент, Канал, Маршрутизатор.

Создание областей просмотра

Последовательно переходите на классы объектов Main, Абонент, Канал, Маршрутизатор и создайте на каждом области просмотра. На них мы будем размещать элементы событийной части модели, а также исходные данные, переменные для промежуточных вычислений и результаты моделирования.

Значения свойств элементов Область просмотра установите согласно табл. 4.1.

Для всех областей просмотра оставьте Выравнивать по: Верхнему левому углу, установите из списка Масштабирование: Подогнать под окно.

Приступим к созданию сегментов сети связи.

Сегмент Абонент

Исходные данные

Откройте объект Абонент.

Перейдите на область просмотра viewData.

Перетащите из палитры Презентация элемент Скругленный прямоугольник. На странице Основные оставьте Имя:, предложенное системой.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 5, Y: 745, Ширина: 435, Высота: 365.

Перетащите два элемента text и на странице Основные панели Свойства в поле Текст: введите Исходные данные и Результаты соответственно (рис. 4.3). (рис 4.3) Размещение элементов Параметр и Простая переменная

Переход между областями просмотра в ходе моделирования организуйте позднее.

Перетащите из палитры Основная элементы Простая переменная, разместите и дайте им имена согласно рис. 4.3. Тип всех простых переменных, кроме tekEmkBuferVx, установите double. Тип tekEmkBuferVx - int. Простые переменные предназначены для промежуточных вычислений и сбора статистических данных за одного абонента.

Перетащите элементы Параметр, разместите и дайте имена как на рис. 4.3. Тип всех элементов Параметр, кроме emkBuferVx и numAbonent, double. Тип emkBuferVx и numAbonent - int. Значения свойств установите согласно табл. 4.2.

На рис. 4.2 видно, что элементы verKat, dlKat, dlKatO используются как массивы, размерность которых равна числу категорий сообщений. Создайте размерность KolKat.

Теперь создайте массив verKat.

Выделите элемент Параметр (см. рис. 4.3).

На странице Основные панели Свойства установите флажок Массив. Рядом появится значок {…}. Щёлкните по нему.

Откроется страница свойств Массив. В окошке Возможные размерности: выделите KolКат.

Щелкните кнопку . Размерность KolКат появится в окошке Выбранные размерности.

Вернитесь на страницу Основные панели Свойства.

В поле Значение по умолчанию: введите:

{0.3, 0.5, 0.7, 1.0}

Создайте также массивы dlKat, dlKatO одинаковой размерности KolKat. Данные в поле По умолчанию введите из табл. 4.2.

Для получения стандартной статистической информации о времени передачи сообщений по каждому источнику добавьте элемент сбора статистики.

Теперь можно было бы приступить к построению событийной части сегмента. Однако вы решили вывести результаты моделирования в более презентабельном виде. Поэтому целесообразнее организовать этот вывод, поскольку полученные при этом данные (имена, опции и др.) необходимы будут в дальнейшем при написании кода в событийной части сегмента.

Результаты моделирования по каждому абоненту

Вариант размещения элементов для вывода результатов моделирования показан на рис. 4.4.

Для вывода количественных показателей использован элемент Текстовое поле из палитры Элементы управления и элемент Гистограмма из палитры Статистика.

В Палитре выделите Презентация. Перетащите элемент Скругленный прямоугольник в область просмотра облАбонент.

На странице Основные в поле Имя: оставьте имя, предложенное системой. Сбросьте флажок Отображать имя.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 13, Y: 1250, Ширина: 447, Высота: 371. (рис 4.4) Размещение элементов для вывода результатов моделирования

Перетащите элемент text. В поле Текст: введите Результаты моделирования.

В Палитре выделите Элементы управления. Перетащите элементы Текстовое поле на элемент Результаты моделирования. Разместите их так, как показано на рис. 4.4. Значения свойств установите согласно табл. 4.3. У элементов editbox и editbox5 Ширина: 100, Высота: 31. У остальных - Ширина: 50.

Осталось поместить элемент для обработки и вывода статистической информации о времени передачи одного сообщения.

И снова, прежде чем перейти к построению событийной части сегмента Абонент, разместим на корневом объекте Main необходимые элементы для сбора статистических данных, обработки, расчёта показателей качества обслуживания сети и их вывода. Это необходимо сделать по той причине, что также имена этих элементов нужны будут при написании кода в сегменте Абонент.

Показатели качества обслуживания сети связи

Откройте корневой объект Main.

Перейдите на область просмотра ViewData.

Перетащите или скопируйте элементы Простая переменная, разместите и дайте имена согласно рис. 4.5. (рис 4.5) Элементы для сбора и обработки данных за сеть в целом

Тип всех переменных double. Переменные отпр11…отпр66 предназначены для накопления статистических данных о количестве отправленных сообщений абонент - абонент. Например, отпр23 - количество сообщений, отправленных абонентом 2 абоненту 3, а отпр32 - количество сообщений, отправленных абонентом 3 абоненту 2. По этим данным рассчитываются коэффициенты пропускной способности кПрСп12…кПрСп66 абонент - абонент.

Выровняйте элементы. Выделите нужные элементы, щелкните правой кнопкой мышки, выберите Выравнивание.

Перетащите элемент Данные гистограммы с палитры Статистика.

Задайте свойства элемента:

измените Имя: на врПередСооб;

сделайте Количество интервалов: равным 10;

задайте Нач. размер интервалов: 0.01.

Теперь организуем вывод в более презентабельном виде. На рис. 4.6 показаны элементы для вывода показателей качества обслуживания сети связи. Часть результатов моделирования будем выводить в таком же виде и такие же, как и для каждого абонента.

Перейдите на область просмотра ViewResult.

Откройте объект Абонент.

Скопируйте элементы в скруглённом прямоугольнике с именем Результаты моделирования.

Перейдите на корневой объект Main и вставьте скопированные элементы в верхнюю часть области просмотра ViewResult (см. рис. 4.6).

Добавьте элемент Текстовое поле (editbox10) для вывода коэффициента пропускной способности сети.

Внесите правки в текстовые сообщения согласно рис. 4.6.

В Палитре выделите Статистика. Перетащите элемент Гистограмма.

На странице Основные панели Свойства в поле Имя: оставьте имя, предложенное системой. Сбросьте флажок Отображать имя.

Щёлкните кнопку Добавить данные и введите в поле Данные: имя врПередачи.

В поле Заголовок: введите Время передачи.

Значения остальных свойств (цвет и др.) установите по собственному усмотрению.

В Палитре выделите Презентация. Перетащите элемент Скругленный прямоугольник в область просмотра результатов ViewResult. (рис 4.6) Вывод показателей качества обслуживания сети

На странице Основные в поле Имя: оставьте имя, предложенное системой. Сбросьте флажок Отображать имя.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 10, Y: 1000, Ширина: 420, Высота: 410.

Перетащите элемент text. В поле Текст: введите Коэффициенты пропускной способности абонент-абонент.

В Палитре выделите Элементы управления. Перетащите элемент Текстовое поле. Разместите X: 20, Y: 1078, Ширина: 48, Высота: 25. В поле Имя: введите КПрСп11. Сбросьте флажок Отображать имя.

Перетащите элемент text. В поле Текст: введите КПрСп11.

Скопируйте элементы text и Текстовое поле. Вставьте их пять раз согласно рис. 4.6. При этом в полях Имя: последовательно меняются имена КПрСп12… КПрСп16. Но поле Текст: останется неизменным, т.е. КПрСп11. Внесите правки в соответствии с рис. 4.6. Элемент text добавлен потому, что в ходе моделирования имя элемента Текстовое поле не отображается.

Аналогичным образом добавьте остальные элементы text и Текстовое поле согласно рис. 4.6.

Теперь можно перейти к построению событийной части сегмента.

Построение событийной части сегмента

Событийная часть сегмента, назовём её блок Абонент1, предназначена для имитации отправителя-получателя сообщений, поступления сообщений через случайные интервалы времени, розыгрыша параметров сообщений и счёта количества всего отправленных-полученных сообщений по категориям и абонентам, запоминания времени поступления каждого сообщения, используемого в последующем для расчёта минимального, максимального и среднего времени передачи одного сообщения.

Алгоритм блока Абонент1 приведен на рис. 4.7, а его реализация средствами AnyLogic - на рис. 4.8.

Из палитры Презентация перетащите элемент Прямоугольник.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 10, Y: 50, Ширина: 450, Высота: 380.

Перетащите элемент text и в поле Текст: введите Абонент1. (рис 4.7) Алгоритм блока Абонент1

Перетащите из Основной библиотеки (Enterprise Library) объект source. Поместите его так же, как на рис. 4.8. Остальные объекты блока Абонент1 вы будете размещать по мере необходимости.

При построении модели нам придётся воспользоваться Java-кодом, в котором потребуются дополнительные поля сообщений. Для этого мы должны создать нестандартный класс заявки с дополнительными полями для записи и хранения параметров, о которых мы упоминали ранее (см. п. 4.1.4).

Создайте класс заявки Message.

Выделите объект source.

В панели Проект щелкните правой кнопкой мыши элемент модели верхнего уровня дерева и выберите Создать/Java класс.

Появится диалоговое окно Новый Java класс. В поле Имя: введите имя нового класса: Message.

В поле Базовый класс: выберите из выпадающего списка Entity в качестве базового класса (в ранних версиях - anylogic.libraries.enterprise.Entity). Щелкните кнопку Далее.

Появится вторая страница Мастера создания Java класса. Добавьте поля Java класса, показанные на рис. 4.9. (рис 4.9) Дополнительные поля класса заявок Message

Оставьте выбранными флажки Создать конструктор и Создать метод toString ().

Щелкните Готово. Закройте редактор кода.

Продолжим построение блока Абонент1.

double a=0;
double b=kolAbonent;
   // Розыгрыш номера получателя сообщения
    a=uniform();
 for (int i=1; i<(kolAbonent+1); i++)
     {if (a<=((1/kolAbonent)*b))
        entity.numAbPol=i;
         b=b-1;}   
entity.timeOtpr=time();
entity.numAbOtpr=numAbonent;

Объект source будет генерировать сообщения с интервалами времени, распределёнными по экспоненциальному закону. Принято, что сообщения от данного абонента-отправителя с равной вероятностью могут быть отправлены любому абоненту сети. Поэтому разыгрывается номер абонента-получателя сообщения, и заносится в numAbPol. В поле timeOtpr заносится время отправления сообщения.

Отправляемое сообщение поступило в буфер. Дальше оно должно попасть в канал связи. Создайте порты для отправления и приёма сообщений.

Итак, отправляемое сообщение поступило в канал связи, подключённый к порту вых.

Через порт вх сообщения поступают из канала связи. Продолжим построение блока Абонент1.

Соедините его вход с выходом Т объекта selectOutput3.

Сегмент Маршрутизатор

Исходные данные

Событийная часть сегмента Маршрутизатор

Элементы событийной части сегмента Маршрутизатор показаны на рис. 4.11. Сегмент включает Вычислительный комплекс, Буфер 2, порты входа-выхода, Имитатор отказов вычислительного комплекса.

В свою очередь вычислительный комплекс содержит Блок контроля 1, Буфер 1, Блок обработки сообщений.

Приступим к построению событийной части сегмента Маршрутизатор.

Блок контроля 1

Блок предназначен для контроля текущей емкости буфера 1 маршрутизатора. Он анализирует наличие в буфере 1 свободной памяти, достаточной для хранения поступившего сообщения, и в зависимости от результата анализа сообщение либо помещается в буфер 1, либо уничтожается.

Алгоритм работы Блока контроля 1 представлен на рис. 4.12.

В AnyLogic этот алгоритм реализуется блоками selectOutput, hold и sink.

В Палитре выделите Презентация. Перетащите элемент Прямоугольник.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 26, Y: 50, Ширина: 154, Высота: 150.

Перетащите объекты selectOutput, hold и sink на диаграмму класса Маршрутизатор, разместите и соедините так, как показано на рис. 4.11.

Перетащите элемент text и на странице Основные панели Свойства в поле Текст: введите Блок контроля 1.

Выделите объект selectOutput.

В поле Имя: вместо selectOutput введите blokKontrol_1.

В поле Класс заявки: Entity замените Message. (рис 4.11) Событийная часть сегмента Маршрутизатор (рис 4.12) Алгоритм работы Блока контроля 1

Установите Выход true выбирается При выполнении условия.

В поле Условие введите условие:

(emkostBufer1-tekEmkostBufer1>=entity.dlina)
(hold.isBlocked()==false)

При выполнении условия заявка направляется на выход T (выходной порт для заявок, для которых выбирается выход true) и на выход F (выходной порт для заявок, для которых выбирается выход false), если условие не выполняется, соответственно.

Выделите объект sink. В поле Класс заявки: Entity замените Message.

В поле Действие при входе введите kolPotBK++; для счёта количества сообщений, потерянных при отказе вычислительного комплекса.

Выделите элемент hold. В поле Класс заявки: Entity замените Message.

Блок Буфер 1

Блок Буфер 1 предназначен для приема, размещения и хранения поступающих на обработку сообщений.

Алгоритм работы блока Буфер 1 приведен на рис. 4.13.

В AnyLogic алгоритм блока Буфер 1 реализуется объектом queue, который выполняет функции очереди (FIFO).

В Палитре выделите Презентация. Перетащите элемент Прямоугольник.

Перейдите на страницу Дополнительные панели Свойства. Введите в поля X: 190, Y: 50, Ширина: 126, Высота: 100.

На странице Основные панели Свойства в поле Имя: оставьте Rectangle. Не устанавливайте флажок Отображать имя.

Перетащите элемент text и на странице Основные панели Свойства в поле Текст: введите Буфер 1. (рис 4.13) Алгоритм работы блока Буфер 1

Выделите объект queue.

В поле Имя: вместо queue введите bufer1.

В поле Класс заявки: Entity замените Message.

В поле Вместимость введите emkBufer1.

При помещении сообщения в буфер его текущая емкость увеличивается, поэтому в поле Действие при входе введите:

tekEmkBufer1 += entity.dlina;

При выходе сообщения из буфера его текущая емкость уменьшается, поэтому в поле Действие при выходе введите:

tekEmkBufer1 = -entity.dlina;

Поставьте флажок Включить сбор статистики.

Блок обработки сообщений

Блок предназначен для имитации обработки сообщений.

Алгоритм работы блока приведен на рис. 4.14.

Для реализации алгоритма Блока обработки сообщений в AnyLogic используется объект delay.

exponential(1/entity.timeObr)

Блок контроля 2

Блок контроля 2 предназначен для распределения сообщений по направлениям и контроля текущих ёмкостей буферов (накопителей) направлений передачи сообщений.

Алгоритм работы Блока контроля 2 приведен на рис. 4.15.

Вначале определяется номер направления, по которому должно быть передано поступившее сообщение.

Затем определяется наличие достаточной свободной памяти в буфере этого направления. При отсутствии нужного объёма памяти сообщение теряется.

Для распределения сообщений по направлениям можно было бы использовать объекты selectOutput5 и sink. Однако мы используем другие объекты AnyLogic: exit и enter. Они позволяют организовать сложную маршрутизацию, вследствие чего на рис. 4.11 Блок контроля 2 не выделен, хотя функционально он существует.

int i;
  i=entity.numIstPol;
   {
      switch (i) 
{
        case 1:if (emkBuferNapr1-tekEmkNapr1>=entity.dlina) {
              enter1.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
              break;}  
        case 2:if (emkBuferNapr1-tekEmkNapr1>=entity.dlina) {
              enter1.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}  
        case 3:if (emkBuferNapr2-tekEmkNapr2>=entity.dlina) {
              enter2.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}  
        case 4:if (emkBuferNapr2-tekEmkNapr2>=entity.dlina) {
              enter2.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}
          case 5:if (emkBuferNapr3-tekEmkNapr3>=entity.dlina) {
              enter3.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}
        case 6:if (emkBuferNapr4-tekEmkNapr4>=entity.dlina) {
              enter4.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}     
      }
    }

Маршрутизатор настраивается определённым образом, например, таблицей маршрутизации. В данном случае он настраивается программным путём так, что сообщения первого и второго отправителей передаются по первому направлению, третьего и четвёртого отправителей - по второму направлению, пятого отправителя - по третьему и шестого отправителя - по четвёртому направлению. Такой вариант принят с учётом построения в дальнейшем сети связи (см. рис. 4.1).

Блок Буфер 2

Блок Буфер 2 предназначен для приема и хранения сообщений, передаваемых по каналам направлений. Он состоит из четырёх буферов - для каждого направления свой буфер.

Алгоритм работы буфера каждого из направлений такой же, как и алгоритм работы буфера 1 (см. рис. 4.13).

Реализуется каждый из буферов также объектом queue.

tekEmkNapr1 += entity.dlina;

tekEmkNapr1 -= entity.dlina;

tekEmkNapr2 += entity.dlina;

tekEmkNapr2 -= entity.dlina;

tekEmkNapr3 += entity.dlina;

tekEmkNapr3 -= entity.dlina;

tekEmkNapr4 += entity.dlina;

tekEmkNapr4 -= entity.dlina;

Организация входных и выходных портов

Также как и для источника сообщений, для маршрутизатора нужно создать выходы, через которые отправлять сообщения, и входы, по которым получать сообщения. Создайте эти входы и выходы.

Имитатор отказов вычислительного комплекса

Принято, что вычислительный комплекс может выходить из строя и отказывать в обработке сообщений. Можно было бы построить имитатор отказов так, что генератор вырабатывает заявки-отказы в количестве, определяемом длительностью времени моделирования. Однако мы сделаем так, что генератор вырабатывает одну заявку, а затем этот процесс повторяется через интервалы времени, равные наработке до очередного отказа.

hold.setBlocked(true);
if (computer.size()!=0) {
computer.remove((Message)computer.get(0));
kolPoterBK ++;}

hold.setBlocked(false)

Сегмент Канал

Данный сегмент предназначен для имитации передачи сообщений по каналам связи.

Для его реализации в AnyLogic используется имитационная модель направления связи (глава 2), которое состоит из основного и резервного каналов.

Исходные данные

Событийная часть сегмента Каналы

Перейдите на область просмотра облКаналы.

Перетащите элемент Прямоугольник.

На странице Дополнительные панели Свойства введите в поля X: 186, Y: 50, Ширина: 200, Высота: 135.

Перетащите два элемента hold, разместите как на рис. 4.17.

Оставьте имена, предложенные системой, и флажок Отображать имя.

В поле Класс заявки: Entity замените Message. (рис 4.16) Исходные данные сегмента Канал (рис 4.17) Объекты событийной части сегмента Канал

У элемента hold1 установите флажок Изначально заблокирован.

Перетащите объект delay, поместите сверху (см. рис. 4.16). В поле Имя: введите основной_канал.

Установите флажок Отображать имя.

В поле Класс заявки: Entity замените Message. Задержка задаётся установите Явно.

В поле Время задержки введите

exponential(1/entity.timePered)

В поле Вместимость введите 1.

Действие при входе entity.timePered=entity.dlina/ skorPeredKan;

Установите флажок Включить сбор статистики.

Скопируйте объект delay. Вставьте его один раз. При этом изменится имя на основной_канал, а остальные свойства останутся неизменными.

Замените имя основной_канал на резерв_канал.

В поле Действие при входе замените имеющийся там код следующим:

if (а==0)
entity.timePered=entity.dlina/skorPeredKanR;
if (а==1)
{entity.timePered=entity.dlina/skorPeredKanR +
timeBklResK;
а=0;} 

Действие при выходе

if (hold.isBlocked()== true)
hold1.setBlocked(false);

Соедините объекты hold и delay согласно рис. 4.17.

Организация входного и выходного портов

Имитатор отказов каналов связи

Имитатор отказов основного канала связи построен аналогично имитатору отказов вычислительного комплекса.

hold.setBlocked(true);
if (основной_канал.size()!=0) {
основной_канал.remove((Message)
основной_канал.get(0));
всего_потеряно_сообщ ++;}
hold1.setBlocked(false);
а=1;

hold.setBlocked(false);
hold1.setBlocked(true);

Построение модели сети связи

Все необходимое для построения модели сети из объектов классов активных объектов Абонент, Канал и Маршрутизатор нами создано. Приступим к построению модели сети.

Для того чтобы связь была между всеми абонентами и они могли бы обмениваться сообщениями, нам потребуется ещё один маршрутизатор. Однако мы не можем использовать второй элемент этого же класса, так как программно он настроен именно на наш вариант организации связи.

int i;
  i=entity.numAbPol;
   {
      switch (i) {
        case 1:if (emkBuferNapr1-tekEmkNapr1>=entity.dlina) 
{enter1.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
              break;}  
        case 2:if (emkBuferNapr2-tekEmkNapr2>=entity.dlina) {
              enter2.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}  
        case 3:if (emkBuferNapr3-tekEmkNapr3>=entity.dlina) {
              enter3.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}  
        case 4:if (emkBuferNapr4-tekEmkNapr4>=entity.dlina) {
              enter4.take(entity);
              break;}
            else {enter.take(entity);
                break;}
        }
    }

Построение модели сети связи завершено. Но надо ещё организовать переключение между областями просмотра.

Переключение между областями просмотра

Переключение между областями просмотра организуем так, чтобы можно было из сети переходить к любому абоненту, каналу, маршрутизатору и обратно. В каждом активном объекте - к данным и обратно или в сеть.

Для переключения используем элемент button из палитры Элементы управления.

Так как каналов 12, то давайте создадим ещё одну область просмотра облКан, и на ней разместим 12 кнопок (рис. 4.19).

Нам осталось добавить элементы для переключения между областями просмотра на классах активных объектов и возвращения на корневой объект Main на область просмотра облСеть.

Последовательно переходите от объекта к объекту, добавляя на них нужное число элементов button и устанавливая значения свойств согласно табл. 4.10. Размещение этих элементов было уже показано на рис. 4.3… 4.6, 4.8, 4.10, 4.11, 4.16… 4.18.

Запуск и отладка модели

Прежде чем запустить модель:

При правильном построении модели вы получите результаты, показанные на рис. 4.20.

Среди них показатели качества обслуживания сети связи: коэффициент пропускной способности 0,815 и среднее время передачи одного сообщения 6,050. Коэффициент пропускной способности, например, абонент 2- абонент 3 равен 0,816. Обратите внимание на существенную разницу между минимальным и максимальным временами передачи сообщения. Она объясняется принятым экспоненциальным законом распределения времени передачи сообщений: максимальное значение может отличаться от среднего значения в восемь раз.

Количество отправленных и полученных сообщений всего и по категориям рассчитано за один прогон модели, то есть за 3600 сек. Для расчёта, как вы помните, был введён параметр kolProg=1000 и в 1000 раз было увеличено модельное время. Всего отправлено сообщений 600,559, а получено всего абонентами - 490,035. Если разделить количество полученных сообщений на количество отправленных, то и будет получен коэффициент пропускной способности сети.

Точно такие же результаты моделирования, коэффициенты пропускной способности, выводятся и по каждому абоненту сети.

Перейдите в область просмотра Сеть, щёлкнув кнопку Сеть. Затем, щёлкните, например, кнопку Абонент2. Вы увидите результаты моделирования, показанные на рис. 4.21.

Модель в GPSS World

Состав GPSS-модели

Модель в GPSS World разработана согласно постановке и включает следующие элементы:

GPSS-программа

Ввод данных в виде массивов организован таким образом, во-первых, чтобы в программе было меньшее количество строк, во-вторых, чтобы удобнее было использовать эти данные при написании программы модели и, в-третьих, чтобы при изменении числа элементов массива требовалась бы незначительная коррекция. Для организации такого ввода использованы функции. Например, функцией S_ задаются средние вычислительные сложности (длины) сообщений. Выборка соответствующей средней длины в зависимости от категории осуществляется по аргументу, представляющему собой параметр транзакта Р1. В этот параметр заранее посредством розыгрыша заносится код категории.

Сообщения имитируются транзактами с параметрами, необходимыми согласно логике работы модели. Каналы связи и ВК имитируются одноканальными устройствами (ОКУ): основные каналы связи - ОКУ1…ОКУ12, резервные каналы - ОКУ13…ОКУ24, ВК1 - ОКУ25, ВК2 - ОКУ26.

Для одновременной проверки выполнения каких-либо условий используются булевы переменные. Например, булева переменная Prov2 проверяет исправность ВК1 и наличие свободной ёмкости входного буфера, достаточной для размещения поступившего сообщения. Эти проверки можно выполнить и по отдельности, но использование булевой переменной более эффективно. Булева переменная Prov1 используется для выделения сообщений, адресованных абонентам 5 и 6.

Количество отправленных сообщений каждым абонентом каждому абоненту сети накапливается в матрице Otpr, а количество полученных сообщений каждым абонентом от каждого абонента сети - в матрице Pol. По эти статистическим данным рассчитываются коэффициенты пропускной способности абонент-абонент и записываются в матрицу KPS.

Коэффициент пропускной способности сети (КПС) связи в целом сохраняется в ячейке VPerS. А среднее время передачи одного сообщения - в ячейке TimeS.

GPSS-программа приведена ниже.

; Модель функционирования сети связи
 Определение матриц
Otpr  MATRIX  ,6,6  ; Матрица для записи отправленных сообщений
Pol  MATRIX  ,6,6 ; Матрица для записи полученных сообщений
KPS  MATRIX  ,6,6 ; Матрица для записи коэффициентов пропускной способности
; Задание исходных данных
VrMod EQU    3600  ; Время моделирования,1 ед. мод. вр.=1с
KolAb EQU    6    ; Количество абонентов сообщений
Q_     EQU    40000  ; Производительность ВК, оп/c
V_     EQU  40000  ; Скорость передачи, бит/с
MaxKat  EQU  4  ; Количество категорий сообщений
NKan    EQU  12  ; Количество каналов передачи данных
KolNapr  EQU  4  ; Количество направлений в маршрутизаторе
KolBK  EQU  2  ; Количество ВК
T5    EQU  0.1  ; Время включения резервного канала
EmkBK1  EQU  5000000  ; Ёмкость входного буфера ВК1
EmkBK2  EQU  5000000  ; Ёмкость входного буфера ВК2
; Описание функций, задающих исходные данные
NaprM1  FUNCTION  P$NumPol,D6 ; Таблица адресов в маршрутизаторе 1
1,1/2,1/3,2/4,2/5,3/6,4
NaprM2  FUNCTION  P$NumPol,D4 ; Таблица адресов в маршрутизаторе 2
1,1/2,2/3,3/4,4
TOtkBK  FUNCTION  P4,D2  ; Среднее время между отказами ВК
1,3600/2,3600
TVosstBK  FUNCTION P4,D2; Среднее время восстановления ВК
1,3.7/2,3.7
TOtkKan   FUNCTION  P4,D12 ; Среднее время между отказами каналов
1,3600/2,3600/3,3600/4,3600/5,3600/6,3600/7,3600/
8,3600/9,3600/10,3600/11,3600/12,3600
TVosstKan  FUNCTION  P4,D12 ; Среднее время восстановления каналов
1,3.2/2,3.2/3,3.2/4,3.2/5,3.2/6,3.2/7,3.2/8,3.2/
9,3.2/10,3.2/11,3.2/12,3.2
TimeAb  FUNCTION  P$NumOtpr,D6 ; Среднее время передачи сообщений от абонентов
1,30/2,30/3,30/4,30/5,30/6,30
Kat  FUNCTION  RN897,D4 ; Вероятности видов категорий
.3,1/.5,2/.7,3/1,4
S_  FUNCTION  P1,D4  ; Средние вычислительные сложности сообщений (длины), оп (байт) по категориям
1,53000/2,86000/3,66000/4,50000
So_  FUNCTION  P1,D4  ; Среднеквадратические отклонения вычислительных сложностей (длин) сообщений, оп (байт) по категориям
1,6100/2,5000/3,7000/4,500
EmkNaprM1  FUNCTION  P$NumNapr,D4 ; Ёмкости накопителей направлений, байт
1,250000/2,250000/3,250000/4,250000
EmkNaprM2  FUNCTION  P$NumNapr,D4 ; Ёмкости накопителей направлений, байт
5,250000/6,250000/7,250000/8,250000
BufAb  FUNCTION  P$NumPol,D6  ; Ёмкости входных буферов абонентов
1,80000/2,80000/3,80000/4,80000/5,80000/6,80000
Prov1  BVARIABLE  (P$NumPol'E'5)'OR'(P$NumPol'E'6)
Prov2 BVARIABLE  (FV*NumBK1)'AND'(P2'LE'(EmkBK1-Q*NumBK1))
Prov3   BVARIABLE  (FV*NumBK2)'AND'(P2'LE'(EmkBK2-Q*NumBK2))
 Арифметические выражения вычисления
DL  VARIABLE  INT(NORMAL(897,FN$S_,FN$So_))  ; Длин (вычислительных сложностей) сообщений
VrPer  VARIABLE  (P2/V_) ; Времени передачи сообщения
VrObr  VARIABLE  P2/Q_  ; Времени обработки сообщения
; Сегмент имитации поступления сообщений от источников
  GENERATE  ,,,KolAb    ; Число транзактов по числу абонентов
  SAVEVALUE  Num+,1;Нумерация абонента-отправителя
  ASSIGN  NumOtpr,X$Num ; Номер абонента-отправителя в NumOtpr
Soob  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TimeAb))  ; Время отправления сообщений
  SPLIT  1,Soob  ; Создание двойника сообщения
 Розыгрыш абонентов-получателей сообщений
Met1  SAVEVALUE  VerAb,(RN897/1000); Получение РРСЧ
Met2  ASSIGN  NumPol+,1 ; В Р$NumPol номер абонента-получателя сообщения
  TEST LE  X$VerAb,(P$NumPol#(1/KolAb)),Met2
  TEST NE  P$NumOtpr,P$NumPol,Met6  ; Отправитель не себе ли отправляет?
 Розыгрыш категории сообщения и счёта сообщений
Met4  ASSIGN  1,FN$Kat  ; В Р1 код категории и счет сообщений всех категорий
  ASSIGN  TimeVxod,AC1 ; Запись времени входа сообщения в сеть
  ASSIGN  10,(200+P1) ; В Р10 номера Х для счета отправленных сообщений по категориям
  ASSIGN  11,(P10+MaxKat) ; В Р11 номера Х для счета полученных сообщений по категориям
  ASSIGN  12,(P11+MaxKat) ; В Р12 номера Х для счета потерянных сообщений по категориям
  ASSIGN  13,(P12+MaxKat) ; В Р13 номера Х для записи КПС полученных сообщений по категориям
  ASSIGN  14,(P13+MaxKat) ; В Р14 номера Х для записи КПС потерянных сообщений по категориям
  SAVEVALUE  *10+,1 ; Cчет отправленных сообщений по категориям
  MSAVEVALUE Otpr+,P$NumOtpr,P$NumPol,1 ; Запись в матрицу количества отправляемых сообщений абонентам
 Розыгрыш характеристик сообщений
Met02  ASSIGN  2,V$DL ; Занесение в Р2 длины (вычислительной сложности) сообщения
  ASSIGN  3,V$VrPer ; Занесение в Р3 времени передачи сообщения
  ASSIGN  8,V$VrObr ; Занесение в Р8 времени обработки сообщения
; Сегмент имитации работы основных каналов 1-6
OsnK1  GATE FV  P$NumOtpr,ResK1 ; Исправен ли канал?
  ASSIGN  Vsp1,P$NumOtpr  ; Запись в параметр Vsp1 номера абонента отправителя
  GATE NU  P$Vsp1;Свободен канал с номером в P$Vsp1?
  SEIZE  P$Vsp1; Занять канал с номером в P$Vsp1
  ADVANCE  P3      ; Имитация передачи сообщения
  RELEASE   P$Vsp1 ; Освободить канал с номером в P$Vsp1
; Сегмент имитации работы маршрутизатора 1
Met11  ASSIGN  NumBK1,(2#NKan+1); Запись в параметр номера маршрутизатора как ОКУ
  TEST E  BV$Prov2,1,Met5 ; Исправен ли ВК1 и есть ли место в его буфере?
  QUEUE  P$NumBK1,P2   ; Если есть, поместить в буфер ВК1
Met14  SEIZE  P$NumBK1     ; Занять ВК1
  DEPART  P$NumBK1,P2    ; Освободить буфер ВК1
  ADVANCE  P8      ; Имитация обработки сообщения
  ASSIGN  NumNapr,FN$NaprM1 ; Определение номера направления маршрутизатора 1  
  RELEASE  P$NumBK1  ; Освобождение ВК1
  TEST LE P2,(FN$EmkNaprM1-Q*NumNapr),Met5; Есть ли место в буфере направления
  QUEUE  P$NumNapr,P2 ; Поместить в буфер направления
  TEST NE P$NumPol,5,Met21 ; Выделение сообщения для абонента 5
  TEST NE P$NumPol,6,Met21 ; Выделение сообщения для абонента 6
  TRANSFER  ,Met15 ; Отправить на маршрутизатор 2 сообщения  для абонентов 1-4 
Met21  DEPART  P$NumNapr,P2 ; Покинуть буфер направления маршрутизатора 1
  TRANSFER  ,Met16 ; Отправить на каналы сообщения для абонентов 5 и 6
Met15  DEPART  P$NumNapr,P2 ; Покинуть буфер направления маршрутизатора 1
; Сегмент имитации работы маршрутизатора 2
  ASSIGN  NumBK2,(2#NKan+2)
  TEST E  BV$Prov3,1,Met5 ; Если маршрутизатор 2 исправен и есть место в его буфере, то
  QUEUE  P$NumBK2,P2 ; поместить в буфер маршрутизатора 2
  SEIZE  P$NumBK2  ; Занять BK2
  DEPART  P$NumBK2,P2 ; Покинуть буфер маршрутизатора 2
  ADVANCE  P8  ; Имитация обработки сообщения
  RELEASE  P$NumBK2  ; Освобождение BK2
  TEST E  P$NumPol,1,Met24
; Определить номер направления маршрутизатора 2
  ASSIGN  NumNapr,(KolNapr+1) 
  TEST LE  P2,(FN$EmkNaprM2-Q*NumNapr),Met5
  TRANSFER  ,Met25
Met24  TEST E  P$NumPol,2,Met26
  ASSIGN  NumNapr,(KolNapr+2) ; Определить номер направления маршрутизатора 2
  TEST LE  P2,(FN$EmkNaprM2-Q*NumNapr),Met5
  TRANSFER  ,Met25
Met26  TEST E  P$NumPol,3,Met27
  ASSIGN  NumNapr,(KolNapr+3) ; Определить номер направления маршрутизатора 2
  TEST LE  P2,(FN$EmkNaprM2-Q*NumNapr),Met5
  TRANSFER  ,Met25
Met27  TEST E  P$NumPol,4,Met24
  ASSIGN  NumNapr,(KolNapr+4) ; Определить номер направления маршрутизатора 2
  TEST LE  P2,(FN$EmkNaprM2-Q*NumNapr),Met5
Met25  QUEUE  P$NumNapr,P2 ; Поместить в буфер направления маршрутизатора 2
; Сегмент имитации работы основных каналов 7-10  
  ASSIGN  Vsp1,(KolAb+P$NumPol); Определение каналов 7-10
  DEPART  P$NumNapr,P2 ; Покинуть буфер направления маршрутизатора 2
  GATE FV  P$Vsp1,ResK2 ; Если исправен основной канал, 
  GATE NU  P$Vsp1  ; и свободен, то
  SEIZE  P$Vsp1  ; занять его
  ADVANCE  P3  ; Передача сообщения
  RELEASE  P$Vsp1  ; Освободить канал
  TRANSFER  ,Met17 ; Отправить для имитации получения сообщения
; Сегмент имитации работы основных каналов 11-12  
Met16  ASSIGN  Vsp1,(KolAb+P$NumPol); Определение каналов 11-12
  GATE FV  P$Vsp1,ResK2 ; Если исправен основной канал, 
  GATE NU  P$Vsp1       ; и свободен, то
  SEIZE  P$Vsp1       ; занять его
Met20  ADVANCE  P3         ; Передача сообщения
  RELEASE P$Vsp1       ; Освободить канал
; Сегмент имитации получения сообщений
Met17  ASSIGN  Vsp3,(2#KolNapr+P$NumPol); Запись в Vsp3 номера буфера абонента-получателя
  TEST LE P2,(FN$BufAb-Q*Vsp3),Met5 ; Есть ли место в буфере абонента получателя?
  QUEUE  P$Vsp3,P2 ; Поместить сообщение в буфер
  DEPART  P$Vsp3,P2 ; Освободить буфер
  TRANSFER  ,Met10  ; Отправить для счёта полученных сообщений
; Сегмент имитации работы резервных каналов 13-18
ResK1  ASSIGN  Vsp1,(NKan+P$NumOtpr)
  GATE NU  P$Vsp1  ; Свободен ли резервный канал?
  TEST E  X*Vsp1,1,Met7 ; Включить резервный канал
  ADVANCE  T5  ; Включение резервного канала
  SAVEVALUE  P$Vsp1,0 ; Признак того, что резервный канал включён
Met7  SEIZE  P$Vsp1   ; Занять резервный канал
  ADVANCE  P3  ; Передача
  RELEASE  P$Vsp1   ; Освободить резервный канал
  TRANSFER  ,Met11 ; Отправить на маршрутизатор 1
; Сегмент имитации работы резервных каналов 19-24
ResK2  ASSIGN  Vsp1,(NKan+KolAb+P$NumPol)
  TEST NE  P$NumPol,5,Met22 ; Выделение сообщения для абонента 5
  TEST NE  P$NumPol,6,Met22 ; Выделение сообщения для абонента 6
Met22  GATE NU  P$Vsp1 ; Свободен ли резервный канал?
  TEST E  X*Vsp1,1,Met8 ; Включить резервный канал
  ADVANCE  T5  ; Включение резервного канала
  SAVEVALUE  P$Vsp1,0 ; Признак включения ResK
Met8  SEIZE  P$Vsp1  ; Занять резервный канал
  ADVANCE  P3       ; Передача
  RELEASE  P$Vsp1  ; Освободить резервный канал
  TRANSFER  ,Met17 ; Отправить для имитации получения сообщения
; Сегмент имитации отказов ВК1
  GENERATE  ,,,1
  ASSIGN  4,(2#NKan+1) ; Номер BK в P4
Met50  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TOtkBK)) ; Розыгрыш времени до очередного отказа
  GATE FV  P4,Met50
  FUNAVAIL  P4,RE,Met117 ; Перевод ВК в неисправное состояние
  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TVosstBK))  ; Имитация восстановления
  FAVAIL  P4  ; Перевод ВК в исправное состояние
  TRANSFER  ,Met50   ; Отправить для розыгрыша очередного отказа
Met117  RELEASE  P$NumBK1 ; Освобождение ВК прерванным сообщением
  TRANSFER  ,Met5  ; Отправить для счета потерь
; Сегмент имитации отказов ВК2
  GENERATE  ,,,1
  ASSIGN  4,(2#NKan+2) ; Номер BK в P4
Met49  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TOtkBK)) ; Розыгрыш времени до очередного отказа
  GATE FV  P4,Met49
  FUNAVAIL  P4,RE,Met115 ; Перевод ВК в неисправное состояние
  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TVosstBK))  ; Имитация восстановления
  FAVAIL  P4  ; Перевод ВК в исправное состояние
  TRANSFER  ,Met49   ; Отправить для розыгрыша очередного отказа
Met115  RELEASE  P$NumBK2 ; Освобождение ВК прерванным сообщением
  TRANSFER  ,Met5  ; Отправить для счета потерь
; Сегмент имитации отказов каналов связи 1-6
  GENERATE  ,,,KolAb ; Число транзактов - по числу каналов связи
  SAVEVALUE  NumKan+,1 ; Записать в X$NumCan последовательно 1, 2, ..., KolAb
  ASSIGN  4,X$NumKan  ; Записать в Р4 последовательно 1, 2, ..., KolAb
Met19  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TOtkKan)) ; Розыгрыш времени до очередного отказа
  GATE FV  P4,Met19
  FUNAVAIL  P4,RE,Met112 ; Перевод канала в неисправное состояние
  ASSIGN  NumKan,(NKan+P4)
  SAVEVALUE  P$NumKan,1 ; Признак включения резервного канала
  ADVANCE  (Exponential(47,0,FN$TVosstKan)) ; Имитация восстановления канала
  FAVAIL  P4  ; Перевод в исправное состояние
  TRANSFER  ,Met19   ; Отправить для розыгрыша очередного отказа
Met112  RELEASE  P$Vsp1   ; Освобождение канала с номером в Р$Vsp1
  TRANSFER  ,Met5  ; Отправить для счета потерь
; Сегмент имитации отказов каналов связи 7-12
  GENERATE  ,,,KolAb  ; Число транзактов - по числу каналов связи
  SAVEVALUE  NumKan+,1 ; Записать в X$NumCan последовательно 1, 2, ..., KolAb
  ASSIGN  4,(X$NumKan+KolAb) ; Записать в Р4 последовательно KolAb+1, ...,KolAb+KolAb 
Met23  ADVANCE  (Exponential(897,0,FN$TOtkKan)) ; Розыгрыш времени до очередного отказа
  GATE FV   P4,Met23
  FUNAVAIL  P4,RE,Met113 ; Перевод канала в неисправное состояние
  ASSIGN  NumKan,(NKan+P4)
  SAVEVALUE  P$NumKan,1 ; Признак включения резервного канала
  ADVANCE  (Exponential(47,0,FN$TVosstKan)) ; Имитация восстановления канала
  FAVAIL  P4  ; Перевод в исправное состояние
  TRANSFER  ,Met23   ; Отправить для розыгрыша очередного отказа
Met113  RELEASE  P$Vsp1   ; Освобождение канала с номером в Р$Vsp1
  TRANSFER  ,Met5  ; Отправить для счета потерь
Met6  TERMINATE  ; Уничтожение сообщений, отправленных самим себе
; Сегмент счета переданных и потерянных сообщений и расчет вероятностей передачи сообщений
Met10  SAVEVALUE  *11+,1 ; Cчет в ячейке с номером в Р11 полученных сообщений всего и по категориям
  SAVEVALUE  *13,(X*11/X*10) ; Расчет и сохранение в ячейке с номером в Р13 КПС сети по категориям
  MSAVEVALUE Pol+,P$NumPol,P$NumOtpr,1 ; Счёт и запись в матрицу полученных сообщений
  MSAVEVALUE KPS,P$NumOtpr,P$NumPol, (MX$Pol(P$NumPol,P$NumOtpr)/MX$Otpr(P$NumOtpr,P$NumPol))
  TERMINATE  
Met5  SAVEVALUE  *12+,1 ; Cчет в ячейке с номером в Р12 потерянных сообщений всего и по категориям
  TERMINATE
; Задание времени моделирования и расчёт результатов
  GENERATE  VrMod  ; Задание времени моделирования
  TEST L  X$Prog,TG1,Met30 ; Если X$Prog<TG1,
  SAVEVALUE  Prog,TG1      ; то X$Prog=TG1
Met30  TEST E  TG1,1,Met32 ; Если TG1=1, расчёт и сохранение результатов
  SAVEVALUE  TimeS,(X$TimeSum/N$Met10) ; Расчёт и сохранение в TimeS среднего времени передачи одного сообщения
  SAVEVALUE  VPerS,(N$Met10/N$Met4)  ; Расчет и сохранение в ячейке VPerS КПС сети
  SAVEVALUE  VPotS,(N$Met5/N$Met4)  ; Расчет и сохранение в ячейке VPotS КПС сети
Met32 TERMINATE  1
  START  1000

Интерпретация результатов моделирования

Всего выполнено 6 экспериментов. Изменение параметров сети связи проводилось так же, как и в предыдущих моделях. То есть в каждом следующем эксперименте параметры, изменённые в предыдущем эксперименте, остаются такими же, если не указано их изменение. В шестом эксперименте кроме указанных параметров были также изменены средние интервалы поступления сообщений от всех абонентов с 30 до 20.

В Anylogic в поле Конечное время: было введено 3600000.0. Время моделирования увеличено в 1000 раз по числу прогонов модели. В GPSS указывается модельное время 3600 и 1000 прогонов модели.

Результаты экспериментов сведены в табл. 4.11. Видно, что результаты моделирования отличаются незначительно. Коэффициенты пропускной способности ($$\Delta_{11} … \Delta_{61}$$) отличаются на 0…0,001, а среднее время передачи одного сообщения ($$\Delta_{12} … \Delta_{62}$$) - на 0,075…1,085 с. Коэффициенты загрузки вычислительных комплексов также отличаются на 0…0,020, а коэффициенты загрузки основных каналов - на 0,000…0,001.

В четвёртом и пятом экспериментах в связи с уменьшением ёмкостей входных буферов ВК1 и ВК2 сообщения второй категории не передаются, так как их средняя длина из всех категорий максимальная.

Сравнительная оценка позволяет сделать вывод об адекватности результатов моделирования, полученных при использовании для построения моделей одной и той же системы инструментальных средств GPSS World и AnyLogic.

Машинное время выполнения модели в GPSS World составляет 22 … 24 с, а в AnyLogic примерно 5 мин.