Рекомендуем

Корпоративные сети: технологии, протоколы, алгоритмыКорячко В.П., Перепелкин Д.А. Корпоративные сети: технологии, протоколы, алгоритмы
Протоколы InternetСеменов Ю. А. Протоколы Internet
Современные сетевые технологииБашлы П.Н. Современные сетевые технологии

Книга

Моделирование информационных систем

Учебное пособие для вузов
2-е изд., перераб. и доп.
2014 г.
536 стр.
Тираж 1000 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в мягкой обложке
ISBN 978-5-9912-0193-3
ББК 32.882
УДК 621.395
Гриф УМО
Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Сети и системы коммутации», «Многоканальные телекоммуникационные системы»
Аннотация

Рассмотрены алгоритмы моделирования дискретных и непрерывных случайных величин и процессов. Изложены принципы и алгоритмы моделирования информационных сигналов, описываемых Марковскими процессами с дискретным и непрерывным времени Рассмотрены принципы моделирования систем массового обслуживания. Описаны особенности описания и использования фрактальных и мультифрактальных процессов для моделирования телекоммуникационного трафика. Анализируются методы и примеры моделирования информационных систем с использованием специализированных пакетов прикладных программ Matlab, Opnet, Network simulator.

Для студентов, обучающихся по специальностям "Сети и системы коммутации", "Многоканальные телекоммуникационные системы", "Информационные системы и технологии".

Оглавление

Введение

1 Общие принципы моделирования систем
1.1. Общие понятия модели и моделирования
1.2. Классификация моделей
1.3. Структура моделей
1.4. Методологические основы формализации функционирования сложной системы
1.5. Моделирование компонентов
1.6. Этапы формирования математической модели
1.7. Имитационное моделирование
Контрольные вопросы

2 Общие принципы построения систем и сетей связи
2.1. Концепция построения систем и сетей связи
2.2. Многоуровневые модели сети
2.2.1. Трехуровневая модель
2.2.2. Архитектура протоколов ТСР/IР
2.2.3. Эталонная модель OSI
2.3. Структура сетей связи
2.3.1. Глобальные сети
2.3.2. Локальные вычислительные сети
2.3.3. Топологии вычислительной сети
2.3.4. Локальные сети Ethernet
2.4. Сети Frame Relay
2.5. IP-телефония
Контрольные вопросы

3 Моделирование случайных чисел
3.1. Общие сведения о случайных числах
3.2. Программные методы генерирования равномерно распределенных случайных чисел
3.3. Формирование случайных величин с заданным законом распределения
3.3.1. Метод обратных функций
3.3.2. Приближенные методы преобразования случайных чисел
3.3.3. Метод отсеивания (метод генерации Неймана)
3.4. Методы, основанные на центральной предельной теореме
3.5. Алгоритмы моделирования часто употребляемых случайных величин
3.6. Алгоритмы моделирования коррелированных случайных величин
3.7. Формирование реализаций случайных векторов и функций
3.7.1. Моделирование n-мерной случайной точки с независимыми координатами
3.7.2. Формирование случайного вектора (в рамках корреляционной теории)
3.7.3. Формирование реализаций случайных функций

4 Моделирование дискретных распределений
4.1. Распределение Бернулли
4.2. Биномиальное распределение
4.3. Распределение Пуассона
4.4. Моделирование испытаний в схеме случайных событий
4.4.1. Моделирование случайных событий
4.4.2. Моделирование противоположных событий
4.4.3. Моделирование дискретной случайной величины
4.4.4. Моделирование полной группы событий
4.5. Потоки событий
4.6. Обработка результатов моделирования
4.6.1. Точность и количество реализаций
4.6.2. Первичная статистическая обработка данных
Контрольные вопросы

5 Алгоритмы моделирования стохастических сигналов и помех в системах связи
5.1. Алгоритм моделирования нестационарных случайных процессов
5.2. Алгоритмы моделирования стационарных случайных процессов
5.3. Методы моделирования сигналов и помех в виде стохастических дифференциальных уравнений
5.4. Примеры моделей случайных процессов в системах связи
5.4.1. Модели информационных процессов
5.4.2. Модели помех
5.4.3. Характеристика основных видов помех
Контрольные вопросы

6 Марковские случайные процессы и их моделирование
6.1. Основные понятия марковского случайного процесса
6.2. Основные свойства дискретных цепей Маркова
6.3. Непрерывные марковские цепи
6.3.1. Основные понятия
6.3.2. Полумарковские процессы
6.3.3. Процессы гибели и размножения
6.4. Модели непрерывнозначных марковских случайных процессов на основе стохастических дифференциальных уравнений
6.5. Моделирование марковских случайных процессов
6.5.1. Моделирование дискретных процессов
6.5.2. Моделирование скалярных непрерывнозначных процессов
6.5.3. Моделирование непрерывнозначных векторных процессов
6.5.4. Моделирование гаусcовского процесса с дробно-рациональной спектральной плотностью
6.5.5. Моделирование многосвязных последовательностей
6.5.6. Моделирование марковских процессов с помощью формирующих фильтров
6.5.7. Алгоритм статистического моделирования марковских цепей
Контрольные вопросы

7 Примеры марковских моделей
7.1. Марковские модели речевого диалога абонентов
7.1.1. Состояния речевого сигнала
7.1.2. Модели диалога
7.2. Марковские модели речевого монолога
7.3. Пуассоновский процесс, управляемый марковским в моделях речи
7.4. Марковские модели цифровых последовательностей на выходе кодека G.728
7.5. Статистическое уплотнение источника речевых пакетов с учетом марковской модели телефонного диалога
7.6. Марковская модель беспроводного канала с механизмом ARQ/FEC
7.7. Пакетирование ошибок
7.8. Расчёт характеристик потока ошибок по параметрам модели
7.8.1. Оценка параметров потока ошибок
7.8.2. Оценка адекватности модели потока ошибок
7.9. Марковские модели оценки QoS мультимедийных сервисов реального времени в Интернете
7.9.1. Понятие мультимедийных сервисов реального времени
7.9.2. Анализ и моделирование задержек и потерь
7.10. Модели потоков мультимедийного трафика
Контрольные вопросы

8 Системы массового обслуживания и их моделирование
8.1. Общая характеристика систем массового обслуживания
8.2. Структура системы массового обслуживания
8.3. Системы массового обслуживания с ожиданием
8.3.1. Система обслуживания M/M/1
8.3.2. Система обслуживания M/G/1
8.3.3. Сети с большим числом узлов, соединенных каналами связи
8.3.4. Приоритетное обслуживание
8.3.5. Система обслуживания M/M/N/m
8.4. Системы массового обслуживания с отказами
8.5. Общие принципы моделирования систем массового обслуживания
8.5.1. Метод статистических испытаний
8.5.2. Блочные модели процессов функционирования систем
8.5.3. Особенности моделирования с использованием Q-схем
Контрольные вопросы

9 Моделирование информационных систем с использованием типовых технических средств
9.1. Моделирование систем и языки программирования
9.2. Основные сведения о языке GPSS
9.2.1. Динамические объекты GPSS. Транзактно-ориентированные блоки (операторы)
9.2.2. Аппаратно-ориентированные блоки (операторы)
9.2.3. Многоканальное обслуживание
9.2.4. Статистические блоки GPSS
9.2.5. Операционные блоки GPSS
9.2.6. Другие блоки GPSS
9.3. Имитационное моделирование сети ETHERNET в среде GPSS
Контрольные вопросы

10 Моделирование систем передачи информации
10.1. Типовая система передачи данных
10.2. Помехоустойчивость передачи дискретных сигналов. Оптимальный прием
10.3. Оценка вероятности ошибочного приема дискретных сигналов с полностью известными параметрами
10.4. Помехоустойчивость дискретных сигналов со случайными параметрами
10.5. Помехоустойчивость дискретных сигналов при некогерентном приеме
10.6. Помехоустойчивость дискретных сигналов со случайными существенными параметрами
10.7. Алгоритмы формирования дискретных сигналов
10.8. Алгоритм формирования помехи
10.9. Алгоритм демодуляции дискретных сигналов
10.10. Структура имитационного комплекса и его подпрограмм
10.11. Программная среда Mathworks Matlab и пакет визуального моделирования Simulink
10.11.1. Техническое описание и интерфейс
10.11.2. Пакет визуального моделирования Simulink
10.11.3. Создание и маскирование подсистем
10.11.4. Пакет расширений Communications Toolbox
10.12. Моделирование блоков системы передачи данных стандарта WiMAX
10.12.1. Моделирование передатчика
10.12.2. Моделирование канала передачи
10.12.3. Моделирование приемника
10.12.4. Реализация модели в системе Mathlab
10.13. Результаты имитационного моделирования системы WiMAX
Контрольные вопросы

11 Самоподобные процессы и их применение в теле- коммуникациях
11.1. Основы теории фрактальных процессов
11.2. Мультифрактальные процессы
11.3. Оценка показателя Херста
11.4. Мультифрактальный анализ с использованием программного обеспечения
11.4.1. Описание программного обеспечения
11.4.2. Примеры оценки степени самоподобия
11.5. Алгоритмы и программное обеспечение для мультифрактального анализа
11.6. Влияние самоподобия трафика на характеристики системы обслуживания
11.7. Методы моделирования самоподобных процессов в теле-трафике
11.8. Исследование самоподобной структуры трафика Ethernet
11.9. Перегрузочное управление самоподобным трафиком
11.10. Фрактальное броуновское движение
11.10.1. RMD-алгоритм генерации ФБД
11.10.2. SRA-алгоритм генерации ФБД
11.12. Фрактальный гауссовский шум
11.12.1. БПФ-алгоритм синтеза ФГШ
11.12.2. Оценка результатов моделирования
Контрольные вопросы

12 Моделирование узла телекоммуникационной сети
12.1. Основные положения протокола Frame Relay
12.2. Проектирование узла сети Frame Relay
12.3. Результаты имитационного моделирования маршрутизатора FR с кодеками G.728 на входе
12.4. Влияние самоподобия трафика на QoS
Контрольные вопросы

13 Специализированные системы имитационного моделирования вычислительных сетей
13.1. Общая характеристика специализированных пакетов прикладных программ сетевого моделирования
13.2. Общие принципы моделирования в среде OPNET Modeler
13.3. Примеры применения OPNET
13.3.1. Модель для оценки качества обслуживания
13.3.2. Реализация модели локальной сети
Контрольные вопросы

14 Имитационное моделирование с помощью сетевого имитатора Network simulator 2
14.1. История создания и архитектура пакета NS2
14.2. Создание объекта имитатора
14.3. Создание топологии сети
14.4. Задание параметров генераторов
14.4.1. Exponential On/Off
14.4.2. Pareto On/Off
14.5. Два основных алгоритма организации очереди
14.6. Адаптивная маршрутизация в NS2
14.6.1. Интерфейс прикладного программирования на пользовательском уровне
14.6.2. Внутренняя архитектура
14.6.3. Расширения на другие классы
14.6.4. Недостатки
14.6.5. Список команд, используемых для имитации динамических сценариев в NS2
14.6.6. Пример динамической маршрутизация в NS2
14.7. Запуск программы сценария в NS2
14.8. Процедура обработки результатов моделирования
14.9. Пример моделирования беспроводной сети
14.10. Пример имитационного моделирования качества передачи потокового видео с использованием пакета NS 2
14.10.1. Структура программно-аппаратного комплекса для оценки качества потокового видео
14.10.2. Функциональные модули ПАК
14.10.3. Оценка качества видео

Литература