Диссертация (1137104), страница 12
Текст из файла (страница 12)
, при этом условиемt2нормировки является: Λ = ∫ λ ( t ) dt = a (t 2 − t1 ),(2.4)tiгде а - постоянная величина во всем интервале времени t 2 − t1 и означаетколичество заявок, поступающих в единицу времени. Тогда для выполненияусловия временного ограничения и обслуживания t - заявок в интервалеt0 необходимо принять:2 × рЏ a × p0 → ∞1 / λi = 0 × рЏ a × p0 → 0.(2.5)Среднее время задержки информации в СМОБ найдено из выражения,приведенного в [66], с учетом того, что в момент поступления i − го сообщенияиз m′ сообщений очередь в СМОБ составляет:T 2 (i ) =1µi ci+m′.µi ci(2.6)При большом числе i - пользователей, т.е. n ≥ 100, с учетом (2.6) и условия(2.5), второй член выражения будет значительно отличаться от первого члена, аТогда T 2m′ = a .(i )=a.µi ci(2.7)Среднее время ожидания обслуживания в очереди СМОА примем из [89]:nT3(i )= (1 − π 0 ) Pm+1 + ∑ Pi t i ,i =1(2.8)(i )где t i − время обслуживания i – г требования в СМОА, т.е.
t i = T 4 ;Pi − вероятность того, что поступающее (очередное) требование находит всистеме i требований; π 0 - вероятность того, что обслуживающая системасвободна.83(i )Среднее время обслуживания T 4в СМОА, найденное в работе [66]недостаточно полно учитывает обслуживание в мультипрограммном режиме.Для вычисленияI(i )T4PPза основу прием выражения, полученные в работе [95]:T4 = t A + tW +νIIγT4 = t A + tW +Λ0KT λTPTPPt γ PT + t ν +t ν + t γPP ,Λ 0 + KT λTΛ 0 + KT λT()()(2.9)KT λTΛ0TPTPγTγTtG + tγ +tγ + tν ,Λ 0 + KT λTΛ 0 + KT λT()()где T 4 − означает, что приоритет отдан на обслуживание заявок (требований)IМСЗ, а T 4 − приоритет отдан обслуживанию заявок, поступающих от i –IIпользователей.Одной из особенностей является периодическое поступление i –пользователям сообщений о результатах обработки информации. Это означает,что в процессе обслуживания СМО существует время, в течение которого от i –пользователя не поступают заявки на обслуживание.
Второй особенностьюявляется то, что выдачу сообщений, при использовании ЭВМ, целесообразнопроводить резидентно - для нескольких i - пользователей одновременно,распределенных на m групп (m - количество i – пользователей с близкимитезаурусами, обычно m ≤ 10 ). Разбиение по группам должно происходить длякаждой t- заявки:c=n,m(2.10)где c − среднее число сгруппированных i - пользователей. Величина c означаеттакже, что на данную величину сокращается объем передаваемой информациииз ЭВМ к i - пользователю и объем обрабатываемой информации в СМОБ.Третьейособенностьюявляетсято,чтопотокзаявок,имеющийдетерминированный характер, можно организовать в стационарный потокзаявок (как было сказано выше), действующий в течение определенного84интервала времени.
Объем информации, содержащейся в сообщении (в кодахeЭВМ) будет иметь, с учетом [106], значение: N = k × log z × ∏ xi ,(2.11)i =1где N − число разрядов; xi − система задания сообщений; k − коэффициентизбыточности, определяющий степень защиты информации от ошибок, k=1,2,3,как правило, достаточно, еслимажоритарноедекодированиеk ≤ 3.Приинформации,k=3обычно используетсяповышающеедостоверностьпередачи информации в десятки раз; l − количество элементов xi , содержащихсяв сообщении; z − код на котором работает ЭВМ (для ЭВМ z = 2 ).При(десятичнойx = 10N ≥ k × l × log 2 10.Длясистемеоднозначныхсчисления)сообщенийl = 1,получим:значит:N ≥ k × log 2 10. Средняя интенсивность поступления t - заявок µ в единицувремени равна µ =N×nn, но c = и с учетом (10), тогдаmR×ceµ=k × m × log z × ∏ xii =1R.(2.12)Четвертая особенность характеризует поступающие t - заявки.
На каждуюt - заявку из соображений повышения вероятности i - пользователь долженполучить подкрепление (сообщение) от ЭВМ. В зависимости от протокола,подкрепление может быть в сложном или простом виде. Выдача подкрепленийтакже организуется резидентно. При сложной форме сообщений количествогрупп равно m.Время нахождения p - заявки в системе СМОА будет определятьсяхарактером распределения математического ожидания (V p ) правильностипоступления сообщений i – пользователю (распределяются в пределах от 1 дот ). Наиболее приемлемым являются два алгоритма распределения V p :85а) равномерное распределение, когда значениеVri′ отличается отV p′aσ = , где σ p2′ − дисперсия величины p. Тогда: V p′ = a ∑ i .mi =1 iV p′i −1 и V p′i +1 наm2′p(2.13)При этом т = 1, n, откуда следует, что для выявления p - заявокпотребуется высокая точность матрицы Pnl - эталонных p - заявок размерностьюn × l.
Тогда время обработки p - заявок Tp будет равно:Tp′ = P′ t pi =p11p12p21⋅p22 ... p2 et pi / n 3 ,⋅ ... ⋅pn 2 ... pnlpn1...p1e(2.14)где рnl последняя правильная p - заявка (в битах); t p − среднее времяiвыполнения операции сравнивания одного бита, t pi =t pih, где h - разрядностьЭВМ, t p − время выполнения операции сравнения конкретной ЭВМ. Нетрудноiубедиться, что объем памяти Np необходимый для хранения матрицы Р, будет'иметь значение N 034 = P nxl − где Np=P’nl - при формировании t - заявок отдатчика и других дополнительных устройства.'Тогда N 034 a = P nxlp11p= 12 ,⋅pnl(2.15)где N pa = матр. столбца при формировании t - заявок с датчика;б) распределение по двоичному закону в этом случае V p′′i отличается от V pi −1 иV pi +1 наn2σ = m ,22′pт.е.
σ2′′ђ=1 × рЏ σ p2′′ → minn / 2 × рЏ σ p2′′ → max .(2.16)86Тогдаматематическоеожиданиераспределенияt-заявокi-пользователей (Vγ′′), подчиняющихся двоичному закону, имеет значение:m3 V p′′ = ∑ 1 − i +1 n.2 i =1 (2.17)При т = 1, а , где а ≤ 8, так как согласно двоичному закону распределенияn = 2 m , а при m = 8, n0 = 2 8 = 256, получили n0 − количество i - пользователей, t заявки которых можно сгруппировать вт = 8 групп. Вообще, числоодновременно выставленных t - заявок i - пользователями в одной СТС более n0в практике встречается редко.
Дисперсия распределения ответов, по двоичному22′′закону σ p , исходя из (2.16) равна σ pi ≤n, где i = 1... a .2 i +1(2.18)В данном случае матрица эталонных p - заявокразмерностьюОткудаP"′ × t p / n.m × l и по аналогии с (2.14): Tp′′ = Rmxeiследует,чтообъемпамятизапоминающего устройства сократится в тN034′′ =nN034′ ,mбудет уже(2.19)т.е.объемраз, время, затрачиваемое навычисления, будет на n / m меньше, чем при равномерном распределении.С учетом вышесказанного, можно провести некоторые упрощения ввыражениях (2.9), исходя из следующих соображений: периодическогохарактера работы СМО в телекоммуникационной системы беспроводнойсенсорной сети; прогнозирования, с определенной вероятностью, вариантов t заявок; детерминированного характера потока t - заявок; возможностиодновременного обслуживания группы пользователей, при формировании имквитанций.Из этого следует, что во время обслуживания (опроса) i - пользователейисключается работа, связанная с обращением в СМО - дисковый накопитель,87т.к.
загрузка ЭВМ может быть организована в перерывах между обслуживаниемt - и p - заявок, т.е. t w = 0, t v = 0, где l ∈{ p, T},eeТакже, в связи с (2.18) и (2.20),(2.20)KT λT = rnk × n(2.21)и с (2.17) и (2.18) и малым значением т параметр t G будетeeet G , << t p , гдеl ∈{ p, T} (2.22). Значит величиной t G можно пренебречь, тогда T4I и T4IIeпримут следующие значения:IPT4 = t A +IITT4 = t A +KT λTΛ0PTpp× tV +× tγ ,Λ 0 + KT λTΛ 0 + KT λTKT λTTTTP× tγ + tγ .Λ + KT λT(2.23)(2.24)Детерминированный характер потока t-заявок позволяет так подобратьпроизводительность ЭВМ, чтобы удовлетворялось условие:1KT λT≥1MЭВМ,(2.25)а значит в СМОА отсутствовала, очередь, в противном случае исключаетсявозможность организации периодичности в процессе оценке t-заявок.
Тогда изet γ = t ∈ + t n , для всех l ∈{ p, T}, где t ∈ с учетом (2.21)e[106] следует, чтоeeи (2.22) будетPePt ∈ = π AIO×tATTt∈ =TtAKT −1(2.26)/ 1 − ∑ π IAO .n=0ЗначитPPPPt γ = (1 + π AIO)t A ,TTt j = (1 +1KTTT)t A .(2.27)1 − ∑ π AIOn=088PTАналогично имеем для t rTPPTPи trTPTTt r = t c (1 − π AIO) + t A = (2 − π AIO)t c ,TPtr=Tt A (1 +P(1 − π AIO))= (2(2.28)TP− π AIO)t c .Полученные выражения для нахождения среднего времени реакции i пользователяпозволяютпроанализироватьСМОсенсорнойтелекоммуникационной системы контроля утечек газа, как на основестандартных средств вычислительной техники, так и специализированныхсистем.
Процессы, происходящие в СМО СТС, можно исследовать взависимости: от роста числа i - пользователей; от скорости передачи данных поканалу связи, т.е. фактически от выбранного способа передачи цифровойинформации между ЭВМ и i - пользователями; от объема мультипрограммнойiсмеси задач. Для исследования полученных зависимостей T p = f (T s , n, v, r ) , гдеS ∈{I , II }, n > 0, v > 0, воспользуемся методом внутренних штрафных функций[95,106]. Для чего необходимо найти:min f (T s , n, v, r ), r = 1, n, гдеn → ∞, v → ∞, T s → ∞,(2.29)при следующих условиях,1.f (T s , n, v, r ) = A(T ′, n, v) + r − B(T ′′),2.f (T s , n, v, r ) = A(T ′′, n, v) + r × B(T ′),3.f (T s , n, v, r ) = A(T s , v) + rB(n),4.f (T s , n, v, r ) = A(T s , n) + rB(v),5.f (T s , n, v, r ) = A(T I , v) + rB(T ′′, n), где r − коэффициент штрафа r = 1, n .(2.30)Таким образом, получим семейство кривых функцийTpi , когда приоритетsотдается какому-то одному параметру из набора ( T , n, v).89Как показывает исследование, наиболее предпочтительной является СМОтелекоммуникационной системы беспроводной сенсорной сети, в котором приувеличении числа i – пользователей (т.е.
n>100) должен уменьшаться объемвыполняемой мультипрограммной смеси задач, это означает, что обработкуМСЗ необходимо вести в другой СМОА (СМО по обработке p - заявок).НаиболееоптимальнымрешениемСМОБструктурыбудетсенсорнойтелекоммуникационная система, в основу которой должны быть заложеныфункции управления процессом обмена и преобразования информации между i– пользователями и ЭВМ. Таким устройством может быть сервер, функциикоторого могут быть запрограммированы и в ЭВМ.2.5.
Выводы по главеДляэффективногорешениявопросаприменениясенсорнойтелекоммуникационной системы контроля утечек газа из газовой магистрали наоснове беспроводных модулей были сформулированы основные требования иприведены характеристики аппаратно-программных средств.Была представлена концепция построения СТС в соответствии стребованиями цифрового открытого стандарта беспроводной связи ZigBee, итребованиями к аппаратно-программным средствам, используемым в даннойсистеме,новизнойявляетсятерриториальноразнесенныхдиагностическихиобъединениетехнических,информационныхвединомпространстветелекоммуникационных,средствдляорганизациицентрализованного управления ТС, обслуживанием и ремонтом ЛУ МГ.Система представлена так, чтобы сбалансировано дополнять существующие иразрабатываемые сети, охватывая с различной плотностью ЕСГ России.Разработанная инфологическая модель, посредством CASE-средства,помогла визуализировать структуру предметной области и обеспечитьэффективный процесс управления, организации и администрирования таких90аспектов деятельности газотранспортного предприятия, как диагностирование имониторинг технического состояния ЛУ МГ.Описаны три основных уровня управления: локальный, аппаратный,клиентский, данной автоматической системой, которые осуществляются на базетелекоммуникационныхиинформационныхтехнологий,позволяющихосуществлять сбор, обработку, анализ, отображение, распространение ипрогнозирование информации посредством программно-аппаратных средств.На стадии технического проектирования, была разработана структурамодели сенсорной сети, позволившая используя возможности диаграммыIDEF0, графически отразить связи, потоки данных между элементами системы ивнешней средой, бизнес-процессы, происходящие в системе.Что в свою очередь позволило разработать структуру СТС КУГ, котораяпостроена на основе совокупности различных аппаратно-программных средстви, представляет собой беспроводную сенсорную сеть, состоящую из множествараспределенных в пространстве БМ, точек сбора информации, серверов, Webсайта клиента, и предназначена для постоянного контроля и оценки ТС МГ, атакже параметров окружающей среды.На основе анализа вычислительных средств СМО была проведенааналитическаяоценкаСТСКУГ,позволившаясделатьвыводопредпочтительном использовании БСС при данной реализации, в основукоторой должны быть заложены функции управления процессом обмена ипреобразования информации между различными устройствами.91Глава 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
