Моделирование телекоммуникационных устройств — это формирование модели телекоммуникационного устройства с целью изучения его свойств при помощи исследования данной модели.
Общие сведения о математическом моделировании
Главной современной методикой изучения телекоммуникационных систем на всех этапах их формирования, создания и модернизации считается моделирование. Модель выступает в качестве представления объекта, системы или понятия в определенной форме, которая отличается от формы их реального воплощения.
Модель объекта может являться как точной копией данного объекта, так и просто представлять определенные наиболее типичные свойства объекта в абстрактном формате. Модель, как правило, может служить средством, которое помогает специалистам понять или усовершенствовать рассматриваемую систему. Сегодня моделирование стало не только эффективной методикой научных исследований сложных объектов, но и мощнейшим инструментальным набором, предназначенным для конструирования и проектирования сложных систем.
Качественный уровень решений задач, которые получены при помощи математического моделирования, должен определяться уровнем соответствия модели реальному объекту. То есть, в какой степени итоговые результаты моделирования могут соответствовать итогам работы реального объекта. Результат моделирования определяется уровнем адекватности модели, правильностью начальных предпосылок, умения специалистов правильно использовать выбранные методы, а также умения правильно интерпретировать полученные результаты.
Моделирование телекоммуникационных устройств
При помощи методов моделирования могут решаться наиболее важные задачи анализа и синтеза телекоммуникационных систем. Моделирование предоставляет возможность разработчикам системы проводить эксперименты с системой (уже имеющейся или проектируемой) в тех случаях, когда выполнение этого на реальном объекте является нецелесообразным или просто невозможным.
В качестве цели математического моделирования может быть принято определение зависимостей между параметрами телекоммуникационной системы и функциональным набором, который характеризует ее свойства. По итогам моделирования можно исследовать закономерности и решать задачи, связанные с определением оптимальных параметров и построением рациональной стратегии управления.
Математическая модель телекоммуникационной системы должна представлять собой математическое описание главных процессов функционирования системы. По своей структуре математическая модель системы имеет в своем составе модель взаимодействия компонентов между собой, а также модель внешних воздействий на систему.
Самым важным свойством метода математического моделирования считается его универсальность. Для данного метода в принципе не нужно создавать специальную аппаратуру для каждой новой задачи, он предоставляет возможность сравнительно простого изменения числовых значений параметров, начальных условий и режимов работы, изучаемой или создаваемой телекоммуникационной системы. С точки зрения методологии математическое моделирование подразделяется на следующие виды:
- Аналитическое моделирование.
- Имитационное моделирование.
При выполнении аналитического моделирования математическая модель должна быть реализована в форме такой системы уравнений относительно искомых величин, которая предполагает определение требуемого итогового результата аналитически (в явной форме) или при помощи численных методов. В отдельных случаях аналитическое описание системы может стать достаточно сложным, что может затруднить получение необходимых результатов. В таком случае необходимо перейти к применению имитационной модели.
Имитационная модель в принципе предоставляет возможность воспроизведения всего процесса функционирования телекоммуникационной системы при сохранении логической структуры, связи между явлениями и последовательности протекания их во времени. При имитационном моделировании на компьютерном оборудовании может имитироваться работа создаваемой системы. Математическая модель в таком случае представляет собой программу для компьютера. В результате экспериментов на компьютере набирается статистика, осуществляется обработка и выдача необходимой информации. Это означает, что могут быть получены характеристики создаваемой системы, исследованы факторы, которые влияют на них.
В сравнении с непосредственным экспериментом на станции или сети связи моделирование на компьютерном оборудовании имеет следующие преимущества:
- Моделирование может быть применено к новым, только еще разрабатываемым системам распределения информации.
- Работа изучаемой системы может быть проверена в самых разных условиях.
Имитационное моделирование в сфере телекоммуникаций используется, как правило, в следующих случаях:
- В случае изучения уже эксплуатируемой системы коммуникации или сети связи, с целью определения пропускной способности, характеристик качества обслуживания.
- В случае проектирования новой системы, что позволяет определить структурные оптимальные параметры и осуществить апробацию алгоритмов.
- В случае создания обучающих тренажеров.
Моделирование должно начинаться с формирования задания на его проведение. В нем должна быть сформулирована цель, а также задачи исследования на компьютере, определены требования к точности и объему получаемых результатов, подробно описаны все компоненты исследуемой модели, такие как:
- Структура системы телекоммуникации.
- Набор ее изменяемых параметров.
- Описание модели потока вызовов.
- Дисциплина обслуживания и выводимые статистические характеристики.
По материалам задания должен быть разработан алгоритм и написана программа модели. Так как алгоритм моделирования обязан отображать случайную природу имитируемого процесса, то в нем должны использоваться случайные числа и события.
