Лабораторная работа №4. Исследование на имитационной модели частной телефонной станции

 

4.1 Цель работы: анализ модели работы частной АТС и приобретение навыков использования динамических окон системы GPSS WORLD для оптимизации функционирования системы для заданной нагрузки.

 

4.2 Подготовка к работе

4.2.1 Изучить пункты главного меню системы GPSS WORLD, необходимые в работе: меню: Window/Simulation, Window/Table/Storage/Expression/

4.2.2 Изучить блоки и команды необходимые в модели

 

4.3 Задание к работе

Изучить базовую модель простой АТС, освоить работу с базовой моделью, используя динамические окна. Внести изменения в базовую модель соответственно вашему варианту. Провести процесс моделирования, получить результаты и сделать анализ и выводы.

 

4.4 Порядок выполнения работы

4.4.1 Получить задание и вариант работы у преподавателя.

4.4.2 Осуществить ввод операторов базовой модели.

4.4.3 Отладить программу.

4.4.4 Проделать по шагам п.4.5.1 для своей модели/

4.4.5 Определить коэффициент использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, параллельных телефонов.

4.4.6 Определить количество внутренних и внешних звонков, обрабатываемых каждую минуту.

4.4.7 Определить, достаточно ли внутренних и внешних линий, сигнализаторов.

4.4.8 Получить результат моделирования в виде отчета, гистограмм и оперативного экрана.

4.4.9 Подготовить отчет о выполненной работе, где представить свою модель, результаты моделирования и сделать выводы.

 

4.5 Описание базовой имитационной модели

 

4.5.1 Описание объекта моделирования

На частном узле телефонной связи имеются 200 параллельных телефонов, 30 внутренних линий, 30 внешних линий, 8 сигнализаторов и 1 оператор. В среднем телефонные звонки длятся 150 секунд и распределены по нормальному закону со стандартным отклонением в 30 секунд. Время между поступлением внешних звонков обратно пропорционально количе­ству параллельных телефонов (2500 разделить на количество параллельных телефонов) и распределено по экспоненциальному закону. Время между поступлением внутренних звон­ков обратно пропорционально количеству свободных параллельных телефонов (1260 раз­делить на количество свободных параллельных телефонов плюс 1). Направление этих звон­ков может быть внутренним (66.6%) и внешним (33,3%). Для звонков, поступающих с внутренних телефонов, оператор не нужен. Для внутренних звонков требуется сигнализа­тор и внутренняя линия, для внешних звонков - внешняя линия.

При звонке 15% параллельных телефонов занято, 20% - не отвечают.

Время, требуемое для сигнализации, равно 7±2 секунд, для звонка через параллельный те­лефон - 6±2 секунд. Звонящий слушает сигнал «занято» 4+1 секунду. Работа оператора зани­мает 9±3 секунды.

Необходимо смоделировать работу частного узла телефонной связи в течение 1 часа, а также:

1. Определить коэффициент использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, параллельных телефонов.

2. Определить количество внутренних и внешних звонков, обрабатываемых каждую минуту.

4. Определить, достаточно ли внутренних и внешних линий, сигнализаторов.

 

4. 5. 2 Листинг базовой модели

*******************************************************************

* Модель частной телефонной системы

* Время в секундах

*******************************************************************

Transit TABLE Ml,20,20,20

*******************************************************************

Extensions STORAGE 200

Extlines STORAGE 30

Intlines STORAGE 30

Signals STORAGE 8

Operator STORAGE 1

*******************************************************************

* Определение переменных

Internal VARIABLE 1260/(l+R$Extensions)

External VARIABLE 2500/(R$Extensions+S$Extensions)

*

* Таблицы количества звонков

Callsint TABLE S$Intlines,2,2,20

Callsext TABLE S$Extlines,2,2,20

*****************************************************************************

* Генерируются звонки, поступающие с внутренних телефонов.

GENERATE (Exponential (1,0,V$Internal)), 0,20;Вн. звонки.

ENTER Extensions;Снята трубка телефона.

QUEUE Inside;Очередь на сигнализатор.

ENTER Signals;Занимается сигнализатор.

DEPART Inside;Выход из очереди.

ADVANCE 7,2;Время для сигнализации.

LEAVE Signals;Сигнализатор освобождается.

TRANSFER.333,,Intout;44% звонков на внешние линии.

Intint TEST GE R$Intlines,1,Breakoff;Проверка доступности.

ENTER Intlines;Занимается внутренняя линия.

ADVANCE 4,1;Проводится проверка, занят ли телефон.

TRANSFER.15,,Busy;Некоторые парал. телефоны заняты.

Aline ENTER Extensions;Другие не заняты.

ADVANCE 6,2;Время для звонка по парал. телефону.

TRANSFER.2,,Nogood;20% не отвечают.

ADVANCE (Normal (2,150,30));Продолжительность звонка.

Nogood LEAVE Extension;Парал. телефон освобождается.

Busy LEAVE Intlines;Внутренняя линия освобождается.

TRANSFER,Breakoff

* Модель звонков с внутренних телефонов на внешние линии.

Intout TEST GE R$Extlines, 1,Breakoff;Доступна ли внешняя линия?

ENTER Extlines;Занимается внешняя линия.

ADVANCE 4,1;Время для проверки на занятость.

TRANSFER.200,,Nobody;20% заняты.

ADVANCE 6,2;Время для ответа.

TRANSFER.200,,Nobody;20% не отвечают.

ADVANCE (Normal (2,150,30));Продолжительность звонка.

TABULATE Transit;Запись транзитного времени.

Nobody LEAVE Extlines,;Внешняя линия освобождается.

Breakoff LEAVE Extensions;Паралл. телефон свободен.

TERMINATE

*****************************************************************************

* Обработка внешних звонков.

GENERATE (Exponential(1,0,V$External));Внешние звонки.

TEST GE R$Extlines,1,Nonefree;Доступна ли внешняя линия?

ENTER Extlines;Занимается внешняя линия.

QUEUE Outsider;Очередь к оператору.

ENTER Operator;Занимается оператор.

DEPART Outsider;Выход из очереди.

ADVANCE 9,3;Оператор обслуживает звонок.

LEAVE Operator;Оператор освобождается.

ADVANCE 4,1;Заняты ли телефоны?

TRANSFER.15,,Engaged;Некоторые парал. заняты.

ENTER Extensions;Занимается парал. телефон.

ADVANCE 6,2;Время для звонка.

TRANSFER.200,,Noperson;20% не отвечают.

ADVANCE (Normal(2,150,30));Время звонка.

TABULATE Transit;Запись транзитного времени.

Noperson LEAVE Extensions;Паралл. телефон освобождается.

Engaged LEAVE Extlines;Внешняя линия освобождается.

Nonefree TERMINATE

GENERATE 3600;Транзакт каждый час.

TERMINATE 1;Счетчик завершения.

GENERATE 60;Транзакт каждую минуту.

TABULATE Callsint;Количество внутренних звонков.

TABULATE Callsext;Количество внешних звонков.

TERMINATE

******************************************************************

Эта модель состоит из нескольких сегментов. После определения памятей, таблиц и пере­менных в модели идут еще три сегмента. Транзакты в верхнем сегменте представляют внут­ренние звонки, транзакты второго сегмента представляют внешние звонки, транзакты третье­го сегмента подсчитывают звонки, происходящие каждую минуту, и определяют время выполнения процесса моделирования путем уменьшения счетчика завершения на единицу за один моделируемый час.

 

4.5.3 Запуск процесса моделирования

Выберите Command / Create Simulation (Ко­манда / Создать процесс моделирования) и Command / START (Команда / START). Так как мы хотим использовать 1 в качестве значения счетчика завершения, в диалоговом окне нажмите ОК.

Процесс моделирования завершится, когда транзакт войдет в блок TERMINATE 1, что пред­ставляет 1 час работы.

После завершения процесса моделирования GPSS World выводит отчет в файл отчета, за­данного по умолчанию. Сделаем анализ полученых результатов.

Коэффициенты использования оператора, сигнализаторов, внутренних и внешних линий, па­раллельных телефонов составили 69%, 12%, 41%, 44% и 15% соответственно.

Среднее количество внутренних звонков составило 9.47, а внешних - 14.17 (выборка произ­водилась каждую моделируемую минуту). Информация взята из раздела стандартного отче­та, посвященного таблицам.

Из коэффициентов использования очевидно, что конфигурация линий достаточна для такого количества звонков. Больше всего используются внешние линии. Интересно выяснить, при­ведет ли увеличение количества внешних линий к значительному уменьшению времени за­держки звонков. В любом случае достаточность пропускной способности системы в случае значительного увеличения трафика находится под сомнением. Если такое изменение трафи­ка возможно, необходимо поэкспериментировать с увеличением количества звонков и кор­ректирующими действиями.

Теперь исследуем конечное состояние процесса моделирования, сгенерировавшего стандар­тный отчет. Если процесс моделирования не был завершен, повторно оттранслируйте мо­дель и запустите ее снова.

Откройте несколько графических окон. Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В выпадающем списке диалогового окна выберите TRANSIT. Нажмите ОК.

Каждое окно «Table» («Таблица») дает информацию об одной из таблиц или Q-таблиц, определенных в модели. Таблица GPSS с именем TRANSIT показывает распределение времени выполнения звонков. Оно составило в среднем 174 секунды. Посмотрим на сле­дующую таблицу.

 

Рисунок 4.1 – Таблица TRANSIT

 

Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»). В выпадающем списке диалогового окна выберите CALLSINT. Нажмите ОК.

 

Рисунок 4.2 – Таблица CALLSINT

Таблица GPSS с именем CALLSINT показывает распределение внутренних звонков в процес­се моделирования (выборка производилась каждую моделируемую минуту).

Выберите Window / Simulation Window / Table Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Таблица»), Таблица CALLSEXT уже выбрана в выпадающем блоке диалогового окна, нажмите ОК.

 

Рисунок 4.3 – Таблица CALLSEXT

 

Таблица GPSS, которую назвали CALLSEXT, показывает распределение внешних звонков в процессе, моделирующем каждую минуту.

Теперь посмотрим на использование ресурсов. Выберите Window /Simulation Window /Storages Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Памяти»). Окно «Storages» («Памяти») показывает статистику, связанную с оператором, параллельными телефонами, внешними и внутренними линиями, сигнализаторами. Из всего оборудования больше всего использовал­ся набор внешних линий. Вы можете увеличить размер окна, чтобы увидеть всю информа­цию. Память, представляющая оператора, показывает нам, что оператор был занят 69% времени (обведено на рис.4).

 

Рисунок 4.4 – Окно памяти

 

Прежде чем заново запустить процесс моделирования, закроем открытые окна. Помните, что лучше всего держать открытыми только те окна, которые вы активно используете.

Посмотрим, как изменяются очереди по мере поступления звонков. Выберите Window / Simulation Window / Blocks Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Блоки»).

Мы также можем наблюдать за различными значениями в ходе процесса моделирования.

Выберите Window / Simulation Window / Expression Window (Окно / Окно процесса моделирования / Окно «Выражения»). Открывается окно «Edit Expression» («Редактор выражения»).

Для ввода значения в пустое поле диалогового окна необходимо поместить указатель мыши в его начало и нажать один раз левую кнопку. Не используйте клавишу [Enter] для перехода от одного поля ввода к другому, так как в этом случае GPSS World решит, что все значения были введены. Для перемещения от поля к полю можно использовать клавишу [Tab]. Теперь в поле «Label» («Метка») диалогового окна наберите Время, а в поле «Expression» («Выражение») - АС1.

Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).

Если выражение было запомнено, то можно закрыть это окно, позже открыть его снова и восстановить все значения. Если процесс моделирования был сохранен, значения в окне «Expression» («Выражения») сохраняются вместе с ним, если ранее они были запомнены.

В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите:

- Внутренние линии;

- в поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Intlines;

- нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).

В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите Внешние линии.

В поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Extlines. Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить).

Также мы будем наблюдать за параллельными телефонами. В поле «Label» («Метка») вместо текущего значения наберите «Параллельные телефоны». В поле «Expression» («Выражения») вместо текущего значения наберите S$Extensions. Нажмите кнопки View (Просмотр) и Memorize (Запомнить). Нажмите ОК.

Теперь запустим процесс моделирования и проследим за значениями в окне «Expression» («Выражения»), а также за количеством входов в блоки в окне «Blocks» («Блоки»). Убедитесь, что вы поместили окна так, чтобы могли видеть соответствующие части обоих окон. Для этого лучше всего свернуть окно «Model» («Модель»), а затем окно «Expression» («Выражения») поместить в нижнем левом углу поверх окна «Blocks» («Блоки»).

Выберите Command / START (Команда / START), в диалоговом окне вместо 1 наберите 15. Нажмите ОК. Когда вы изучите параметры модели в достаточной степени, остановите про­цесс моделирования. Для этого нажмите [F4].

4.6 Варианты заданий

 

Т а б л и ц а 4.1

№ варианта	Число параллельных телефонов	Число внутренних линий	Число внешних линий	Число сигнализато- ров