Введение

При эксплуатации, проектировании и модернизации систем телекоммуникации аналитическое решение ряда задач часто становится невозможным из-за серьезных математических затруднений, а проведение экспериментальных исследований требует больших финансовых и временных затрат.

Эффективным средством в таких ситуациях  является моделирование случайных процессов с использованием вычислительной техники и соответствующего программного обеспечения.

Методами моделирования решаются важнейшие задачи анализа и синтеза телекоммуникационных систем (ТС). Моделирование дает возможность разработчику системы экспериментировать с системой (существующей или предполагаемой) в тех случаях, когда делать это на реальном объекте нецелесообразно или невозможно. По результатам моделирования могут быть построены исчерпывающие зависимости между параметрами ТС и функционалами, характеризующими её свойства; исследованы закономерности и решены задачи, сведенные с выбором оптимальных параметров и построения рациональной стратегии управления.

Методологически математическое моделирование разбивается на два вида: аналитическое и имитационное моделирование.

При аналитическом моделировании математическая модель реализуется в виде такой системы уравнений относительно искомых величин, которая допускает получение нужного результата аналитически (в явном виде) или численным методом. В некоторых случаях аналитическое описание системы становится чрезмерно сложным, что затрудняет получение требуемых результатов. В данной ситуации следует переходить к использованию имитационных моделей.

Имитационная модель в принципе позволяет воспроизвести весь процесс функционирования ТС с сохранением логической структуры, связи между явлениями и последовательности протекания их во времени.

При имитационном моделировании на компьютере имитируется работа проектируемой системы. Математическая модель при этом реализуется в виде программы для компьютера. В результате экспериментов на компьютере собирается статистика, обрабатывается и выдается необходимая информация. Таким образом, можно получить характеристики проектируемой системы, исследовать факторы, влияющие на них.

Для имитационного моделирования разработаны специальные системы моделирования. Системы моделирования имеют специализированные средства, позволяющие организовать модельные эксперименты на компьютере, учитывающие в моделях фактор времени. В них имеются языки моделирования, ориентированные на определенную предметную область.

 

В настоящем пособии рассмотрены вопросы имитационного моделирования информационных телекоммуникационных систем на основе моделирующей системы GPSS (GENERAL PURPOSE SIMULATIONS SYSTEM). Система направлена на решение задач статистического моделирования  процессов с дискретными событиями. Такими процессами хорошо описывается функционирование систем массового обслуживания произвольной структуры и сложности: систем   связи, систем обработки данных,  а также функционирование вычислительных систем и разного рода автоматизированных систем.  

Система имитационного моделирования GPSS World является одной из наиболее известных и широко используемых для работы на персональных компьютерах под управлением ОС Windows. Система обладает специальными средствами, которые делают процесс моделирования эффективным и наглядным. GPSS World включает в себя языки программирования GPSS и PLUS и компилятор.

Основными объектами системы имитационного моделирования GPSS World, которые всегда используются при моделировании, являются:

программа, написанная на языке GPSS (GPSS-модель), исполняемый объект, создаваемый в результате трансляции GPSS-модели и реализующий процесс моделирования на ЭВМ, отчёт с результатами моделирования.

GPSS-модель представляет собой последовательность операторов, описывающих логику работы моделируемой системы, которые могут быть разбиты на две группы: GPSS-операторы и PLUS-операторы.

Реализация процесса моделирования заключается в перемещении в модели транзактов, которые последовательно переходят от блока к блоку в заданной алгоритмом моделирования последовательности. Одной из самых сильных сторон GPSS World является автоматически создаваемый объект – отчет,  в котором представлены результаты  работы модели, а также приведена информация   о всех объектах,  приведенных в модели.

          Цель пособия - раскрыть основы построения, принципы функционирования системы моделирования GPSS World и ее возможности при имитационном моделировании телекоммуникационных систем.

Пособие состоит из пяти разделов. В первом разделе  раскрыты основы построения системы моделирования GPSS World, показаны особенности языка моделирования. Второй раздел посвящен проблемам организации  процесса моделирования в среде GPSS.  Команды GPSS рассмотрены в третьем разделе. В четвертом разделе описаны основные блоки системы. Применение системы моделирования GPSS  World для моделирования, анализа и исследования различных систем телекоммуникации представлено в пятом разделе.  Пособие ориентировано на студентов и магистрантов специальности «Радиотехника, электроника и телекоммуникации», изучающих курс «Моделирование систем телекоммуникаций».