Моделирование работы системы передачи цифровой информации
Основы моделирования процессов в Q-схемах. Структурная схема модели в символике Q-схем. Переменные и уравнения имитационной модели. Обобщенная схема моделирующего алгоритма. Моделирование системы передачи цифровой в среде разработки Borland Delphi 7.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 16.01.2018 |
Размер файла | 468,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию РФ
Рязанский Государственный Радиотехнический Университет
Кафедра АСУ
Курсовой проект
по дисциплине: «Моделирование систем»
Выполнил: ст. гр. 7030
Юдаев А.И.
Проверил:
Одиноков В.Ф.
Рязань 2011 г.
Аннотация
В курсовом проекте рассматривается система передачи цифровой информации, в который речевые пакеты передаются через два транзитных канала, буферируясь в накопителях перед каждым каналом. Система представляется в следующем виде: поступление пакета в канал связи, передача пакета по нему, поступление пакета в декодер. Целью данной работы является моделирование работы система передачи цифровой информации в течении 10 секунд, определение числа потерянных пакетов и не допустить уничтожения более 30 % пакетов. В процессе работы разработана структурная схема моделируемой системы. При решении данной задачи используется детерминированный моделирующий алгоритм, реализующий «принцип ?t».
Программная реализация выполнена в интегрированной среде разработки Borland Delphi 7.
Содержание
- Введение
- 1. Постановка задачи
- 2. Структурная схема процесса функционирования
- 3. Структурная схема модели в символике Q-схем
- 4. Переменные и уравнения имитационной модели
- 4.1 Эндогенные (зависимые) переменные
- 4.2 Экзогенные (независимые) переменные
- 4.3 Входные и выходные данные
- 5. Обобщённая схема моделирующего алгоритма
- 6. Особенности программирования
- 6.1 Краткая характеристика технологии реализации
- 6.2 Описание функций программы
- 6.3 Описание интерфейса
- 7. Результаты моделирования и их анализ
- Заключение
- Список использованной литературы
- Приложение А (псевдокод)
- Приложение В (листинг программы)
Введение
Целью данной курсовой работы является овладение технологией и приёмами практического решения задач моделирования процессов функционирования системы на ЭВМ, что необходимо для того, чтобы научиться моделированию и полностью освоить широкий круг его возможностей.
В настоящей курсовой работе рассматривается проблема моделирования процессов в Q-схемах - одном из важнейших, с точки зрения применения на практике, классов математических схем, разработанных для формализации процессов функционирования систем массового обслуживания (СМО) в теории массового обслуживания. Предметом изучения в теории массового обслуживания являются системы, в которых появление заявок (требований) на обслуживание и завершение обслуживания происходит в случайные моменты времени, т.е. характер их функционирования носит стохастический характер. Следует отметить, что СМО описывают различные по своей физической природе процессы функционирования экономических, производственных, технических и других систем, например потоки поставок продукции некоторому предприятию, потоки деталей и комплектующих изделий на сборочном конвейере цеха, заявки на обработку информации в ЭВМ от удаленных терминалов и т.д.
1. Постановка задачи
В системе передачи цифровой информации передается речь в цифровом виде. Речевые пакеты передаются через два транзитных канала, буферируясь в накопителях перед каждым каналом. Время передачи по каналу составляет 5 мс. Пакеты поступают через 6+-3 мс. Пакеты, передававшиеся более 10 мс, на выходе системы уничтожаются, так как их появление в декодере значительно снизит качество передаваемой речи. Уничтожение более 30% пакетов недопустимо. При достижении такого уровня система за счет ресурсов ускоряет передачу до 4 мс па канал. При снижении уровня до приемлемого происходит отключение ресурсов.
Смоделировать 10 с работы системы. Определить частоту уничтожения пакетов и частоту подключения ресурса.
2. Структурная схема процесса функционирования
Рисунок 1 - Структурная схема процесса функционирования
моделирование передача цифровой информация
3. Структурная схема модели в символике Q-схем
Рисунок 2 - Структурная схема модели в символике Q-схем
? Источник И имитирует процесс поступления сообщений от оборудования связи.
? Накопитель Н1 имитирует буфер, где содержится сообщение до поступления на первый транзитный канал.
? Накопитель Н2 имитирует буфер, где содержится сообщение до поступления на второй транзитный канал.
? К имитирует передачу по транзитному каналу.
4. Переменные и уравнения имитационной модели
4.1 Эндогенные (зависимые) переменные
SumTimePac - время передачи информации
SumPac- количество пакетов
TimeBuf - время передачи пакета по каналу связи
Poter - число потерянных пакетов
timePoter - число подключения ресурса
Buf - время задержки
4.2 Экзогенные (независимые) переменные
TimePac - время до прихода следующего пакета
Time - время работы системы
4.3 Входные и выходные данные
TimePac, Time, TimeBuf являются входными данными, а SumTimePac, SumPac, Poter, timePoter, Buf это выходные данные полученные в результате работы системы.
5. Обобщённая схема моделирующего алгоритма
Рисунок 3 - Блок схема
6. Особенности программирования
6.1 Краткая характеристика технологии реализации
Программа разработана на языке программирования Borland Delphi 7. Программа запускается с KC.exe.
6.2 Описание функций программы
Программа реализует моделирование работы системы передачи цифровой информации. Программа позволяет выбрать два варианта поступления пакетов, 6+-3мс, и 3мс.
Это позволяет сделать сравнительный анализ работы системы.
В процедуре Timer1Timer происходит имитация поступления пакетов от источника с интервалом 6+-3мс, и вычисление: количество поступивших пакетов, количество потерянных пакетов, частота подключения ресурса, частота уничтожения пакетов, вероятность уничтожения пакетов .
В процедуре Timer2Timer происходит заполнение буфера.
В процедуре Timer3Timer происходит определение числа потерянных пакетов, и если их больше 30% передача ускоряется до 4 мс за счет внутренних ресурсов, при снижении уровня до приемлемого происходит отключение ресурсов.
6.3 Описание интерфейса
После запуска программы открывается окно, в котором можно наблюдать режим работы системы. Теперь краткая информация предназначения каждой кнопки:
«Вычислить» - после нажатия происходит запуск данной системы и можно в последующем наблюдать показатели изменяющиеся в реальном времени.
Рядом с этой кнопкой находиться текстовое поле, в которой задается время работы системы.
Рисунок 4 - Интерфейс основного окна программы КС
«Задание» - выдает условие задания на курсовую работу и отображает структурную схему модели в символике Q-схем.
Рисунок 5 - Интерфейс окна «Задание»
«О программе» - выводит информацию о разработчике и проблеме, решенную в данной работе.
Рисунок 6 - Интерфейс окна «О программе»
«Выход» - выход из системы.
Слева на форме находиться текстовое поле, в котором отображается время поступления каждого пакета.
7. Результаты моделирования и их анализ
Результат моделирования системы при обработке 3 речевых сообщений.
Таблица 1
Результат первого моделирования
Параметр |
Значение |
|
Время работы системы |
9999 мс |
|
Число потерянных пакетов |
117 шт |
|
Всего передано пакетов |
1670 шт |
|
Ресурс подключен |
0 раз |
|
Частота подключения ресурса |
0 раз/с |
|
Частота уничтожения пакетов |
12 шт/с |
|
Время поступления пакета |
6+-3 мс |
Рисунок 7 - диаграмма при первом моделировании
Таблица 2
Результат второго моделирования
Параметр |
Значение |
|
Время работы системы |
9994 мс |
|
Число потерянных пакетов |
107 шт |
|
Всего передано пакетов |
1642 шт |
|
Ресурс подключен |
0 раз |
|
Частота подключения ресурса |
0 раз/с |
|
Частота уничтожения пакетов |
11 шт/с |
|
Время поступления пакета |
6+-3 мс |
Рисунок 8 - диаграмма при втором моделировании
Таблица 3
Результат третьего моделирования
Параметр |
Значение |
|
Время работы системы |
9999 мс |
|
Число потерянных пакетов |
1000 шт |
|
Всего передано пакетов |
3333 шт |
|
Ресурс подключен |
333 раз |
|
Частота подключения ресурса |
33 раз/с |
|
Частота уничтожения пакетов |
100 шт/с |
|
Время поступления пакета |
3 мс |
Рисунок 9 - диаграмма при третьем моделировании
В результате моделирования был спроектирован процесс работы системы для передачи 3 порций цифровой информации. Определено число поступления пакетов и потерь. Из первых двух результатов видно что при поступления пакетов со скоростью 6+-3мс потери составляют порядка 6,5%, для достижения 30% необходимо поступление пакетов со скоростью 3 мс, что видно на третьем примере.
Заключение
Результатом данной работы стало построение программы, моделирующего процесс функционирования заданной системы. Также были построены схемы моделирующего алгоритма и рассчитаны следующие показатели эффективности данной системы: количество поступивших пакетов, количество потерянных пакетов, частота подключения ресурса, частота уничтожения пакетов, вероятность уничтожения пакетов.
По результатам моделирования видно что при поступления пакетов со скоростью 6+-3мс потери составляют порядка 6,5%, для достижения 30% необходимо поступление пакетов со скоростью 3 мс.
Таким образом, показано, что машинное моделирование - это эффективное средство решения задач в системе управления технологическим процессом, где появление сообщений (сигналов) на обработку происходит в случайные моменты времени, т.е. характер их функционирования носит стохастический характер.
Список использованной литературы
1. Б.Д.Гнеденко, И.Н.Коваленко “Введение в теорию массового обслуживания”- М.:Наука, 1987 год.
2. Б.Я.Советов, С.А.Яковлев “Моделирование систем”, Москва “Высшая школа” 2001год.
3. Б.Я.Советов, С.А.Яковлев “Моделирование систем. Лабораторный практикум”, Москва “Высшая школа”1989 год.
4. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов для студентов специальностей 210300 “Роботы и робототехнические системы”, 220200 “Автоматизированные системы обработки информации и управления”, 210100 “Управление и информатика в технических системах”. Уфа 1997 год.
5. Н.П.Бусленко “Моделирование сложных систем”,- М.:Наука, 1987 год.
Приложение А (псевдокод)
Алгоритм моделирования работы заданной системы:
начало
скаляр Time,i,SumPac,TimePac,SumTimePac,Buf,TimeBuf,Poter: целая;
массив a[ 6 ]: целый;
ввод (Time:=10000);
для i = 1 до SumPac
повторять
ввод (TimePac:= a[random(7)]);
TimeBuf:=5;
пока SumTimePac< Time выполнять
начало
если TimePac < TimeBuf то
начало
Buf:= TimeBuf- TimePac все;
если Buf > 5 то
начало
Poter:= Poter+1; Buf:=0;
все;
все;
если Poter>(SumPac*0.3) то
начало
TimeBuf:=4;
timePoter:=timePoter+1;
иначе
TimeBuf:=5;
все;
SumPac:=SumPac+1;
SumTimePac:=SumTimePac+ TimePac;
вывод (timePoter, Poter, SumPac)
конец;
Приложение В (листинг программы)
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, Buttons;
type
TForm1 = class(TForm)
Timer1: TTimer;
Timer2: TTimer;
Timer3: TTimer;
Edit1: TEdit;
Button1: TButton;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Label3: TLabel;
Memo1: TMemo;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
Label6: TLabel;
Label7: TLabel;
GroupBox1: TGroupBox;
RadioButton1: TRadioButton;
RadioButton2: TRadioButton;
Label8: TLabel;
BitBtn1: TBitBtn;
BitBtn2: TBitBtn;
BitBtn3: TBitBtn;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
procedure Timer2Timer(Sender: TObject);
procedure Timer3Timer(Sender: TObject);
procedure BitBtn1Click(Sender: TObject);
procedure BitBtn2Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
SumPac,Pac,TimePac,Buf,TimeBuf,TimeTrans,Poter,timePoter: integer;
Time,i:integer;
a1:PAnsiChar;
const a: array[0..6] of char = ('3', '4', '5', '6', '7', '8', '9');
implementation
{$R *.dfm}
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled:=true;
SumPac:=0;
SumTimePac:=0;
TimePac:=0;
Buf:=0;
TimeBuf:=0;
TimeTrans:=5;
Poter:=0;
timePoter:=0;
end;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
randomize;
if radiobutton1.Checked=true then
TimePac:=strtoint(a[random(7)]) else
TimePac:=strtoint(a[0]);
timer1.Interval:=TimePac;
timer2.Interval:=TimePac;
if TimePac<timer3.Interval then
TimeBuf:=TimeBuf+(timer3.Interval-TimePac);
if SumTimePac<=(strtoint(edit1.Text)*1000) then begin
timer1.Enabled:=true;
timer2.Enabled:=true;
timer3.Enabled:=true;
label1.Caption:='Число потерянных пакетов='+floattostr(poter)+' шт';
label2.Caption:=Время:'+floattostr(SumTimePac)+'мс';
label3.Caption:='Всего пакетов='+floattostr(SumPac)+'шт.';
label6.Caption:=Ресурс подключен:'+floattostr(timePoter)+' раз';
label7.Caption:='Частота подключения ресурса:'+floattostr(Round(timePoter/strtoint(edit1.Text)))+'раз/с';
label8.Caption:='Частота уничтожения пакетов:'+floattostr(Round(poter/strtoint(edit1.Text)))+ 'шт/с';
end else
if SumTimePac>1000 then begin
timer1.Enabled:=false;
timer2.Enabled:=false;
timer3.Enabled:=false;
end;
if Poter>(SumPac*0.3) then begin
timer3.Interval:=4;
timePoter:=timePoter+1;
end else
timer3.Interval:=5;
end;
procedure TForm1.Timer2Timer(Sender: TObject);
begin
Buf:=Buf+1;
SumPac:=SumPac+1;
SumTimePac:=SumTimePac+timer2.Interval;
memo1.SelText:=inttostr(SumPac)+'-пакетов-'+inttostr(TimePac)+'мс'#10;
end;
procedure TForm1.Timer3Timer(Sender: TObject);
begin
if Buf>0 then
Buf:=Buf-1 else
if Buf>=1 then begin
Buf:=Buf-1; Poter:=Poter+1;
end else
if Buf<=0 then
Buf:=0;
if TimeBuf>=5 then begin
Poter:=Poter+1;
TimeBuf:=0;
end;
end;
end.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Моделирование работы вычислительной системы из двух процессоров и общей оперативной памяти. Структурная схема модели системы. Укрупненная схема моделирующего алгоритма. Результаты моделирования и их анализ. Машинная программа объекта исследования.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.06.2011Описание моделируемой системы. Структурная схема модели системы. Q-схема системы и её описание. Математическая модель и укрупнённая схема моделирующего алгоритма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 02.07.2011Рассмотрение проблемы моделирования процессов в Q-схемах – математических схемах, разработанных для формализации процессов функционирования систем массового обслуживания. Разработка моделирующего алгоритма, машинная реализация и математическое описание.
курсовая работа [781,9 K], добавлен 03.07.2011Понятие стратегического планирования, разработка схем программных блоков и основной программы. Структурная схема имитационной модели, создание модели на языке моделирования General Purpose Simulation System. Математическое описание моделируемой системы.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 12.08.2017Структурная схема модели системы, временная диаграмма, блок-схема моделирующего алгоритма, математическая модель, описание машинной программы решения задачи, результаты моделирования. Сравнение имитационного моделирования и аналитического расчета.
курсовая работа [209,7 K], добавлен 28.06.2011Построение имитационной модели системы массового обслуживания в среде Borland Delphi 7.0 с учетом того, что параметры модели – детерминированные величины. Моделирование случайных независимых величин и процессов. Оптимизация системы массового обслуживания.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.05.2013Построение концептуальной модели системы и ее формализация. Алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация. Построение логической схемы модели. Проверка достоверности модели системы. Получение и интерпретация результатов моделирования системы.
курсовая работа [67,9 K], добавлен 07.12.2009Расчет параметров моделирования в системе Fortran. Описание алгоритма и математической модели системы, их составляющих. Моделирование шума с заданной плотностью распределения вероятностей. Выполнение моделирования работы системы при входном сигнале N(t).
курсовая работа [896,3 K], добавлен 20.06.2012Сущность понятия "имитационное моделирование". Подклассы систем, ориентированных на системное и логическое моделирование. Способы построения моделирующего алгоритма. Имитационные модели производственных процессов. Структура обобщенной имитационной модели.
реферат [453,5 K], добавлен 26.10.2010Структурная схема модели системы и её описание. Временная диаграмма и Q-схема системы обмена пакетами данных, описание блоков моделирующего алгоритма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчёта характеристик системы.
курсовая работа [376,9 K], добавлен 03.07.2011