Отправить статью по E-mail Вычислительная и имитационная модели системы с управлением на Modelica
- Авторы: Апреутесей А.Ю.1, Завозина А.В.1, Королькова А.В.1, Кулябов Д.С.1,2
-
Учреждения:
- Российский университет дружбы народов
- Объединённый институт ядерных исследований
- Выпуск: Том 26, № 4 (2018)
- Страницы: 371-382
- Раздел: Информатика и вычислительная техника
- URL: https://journals.rcsi.science/2658-4670/article/view/329029
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-9735-2018-26-4-371-382
- ID: 329029
Цитировать
Полный текст
Аннотация
При моделировании сетевых протоколов является проблемой выбор модельного подхода и средства программной реализации. Специфика данной предметной области состоит в том, что для описания протоколов обычно используют дискретно-событийный подход. Однако дискретный модельный подход имеет ряд недостатков. Он плохо масштабируем, недостаточно хорошо подходит для описания динамических систем. Как альтернативу дискретному подходу обычно рассматривают непрерывный подход. Но при моделировании дискретных событий непрерывное описание становится излишне сложным и тяжеловесным. События принимают форму некоторых ограничений на непрерывную систему, которые зачастую не входят явно в непрерывную модель, а имеют форму дополнительных семантических описаний. Авторы предлагают использовать при моделировании подобных систем гибридный (непрерывно-дискретный) подход. В рамках гибридного подхода дискретная система записывается в непрерывном виде, а события принимают вид присущих подходу дискретных переходов. Кроме того, если брать за основу именно описание событий, на основе гибридного подхода можно получить и имитационную модель. В работе демонстрируется применение гибридного подхода для описания системы с управлением на примере взаимодействия протокола TCP и алгоритма RED. Демонстрируется простота создания как вычислительной, так и имитационных моделей системы. В качестве языка реализации используется язык Modelica.
Об авторах
Анна Мария Юрьевна Апреутесей
Российский университет дружбы народов
Автор, ответственный за переписку.
Email: miphj@rudn.university
студент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН
ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198Анна Васильевна Завозина
Российский университет дружбы народов
Email: miphj@rudn.university
студент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН
ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198Анна Владиславовна Королькова
Российский университет дружбы народов
Email: miphj@rudn.university
доцент, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН
ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198Дмитрий Сергеевич Кулябов
Российский университет дружбы народов; Объединённый институт ядерных исследований
Email: miphj@rudn.university
доцент, доктор физико-математических наук, доцент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН
ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198; ул. Жолио-Кюри, д. 6, г. Дубна, Московская область, Россия, 141980Список литературы
- S. Floyd, V. Jacobson, Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance, IEEE/ACM Transactions on Networking 1 (4) (1993) 397–413. doi: 10.1109/90.251892.
- E. Altman, T. Jim´enez, NS Simulator for Beginners, Synthesis Lectures on Communication Networks 5 (1) (2012) 1–184. doi: 10.2200/S00397ED1V01Y201112CNT010.
- T. Issariyakul, E. Hossain, Introduction to Network Simulator NS2, Springer US, Boston, MA, 2012. doi: 10.1007/978-1-4614-1406-3.
- A. V. Demidova, A. V. Korolkova, D. S. Kulyabov, L. A. Sevastyanov, The Method of Constructing Models of Peer to Peer Protocols, in: 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), IEEE Computer Society, 2015, pp. 557–562. arXiv:1504.00576, doi: 10.1109/ICUMT.2014.7002162.
- E. G. Eferina, A. V. Korolkova, M. N. Gevorkyan, D. S. Kulyabov, L. A. Sevastyanov, One-Step Stochastic Processes Simulation Software Package, Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series “Mathematics. Information Sciences. Physics” (3) (2014) 46–59. arXiv:1503.07342.
- C.-W. Feng, L.-F. Huang, C. Xu, Y.-C. Chang, Congestion Control Scheme Performance Analysis Based on Nonlinear RED, IEEE Systems Journal (2015) 1– 8doi: 10.1109/JSYST.2014.2375314.
- W. Lautenschlaeger, A. Francini, Global Synchronization Protection for Bandwidth Sharing TCP Flows in High-Speed Links, in: Proc. 16-th International Conference on High Performance Switching and Routing, IEEE HPSR 2015, Budapest, Hungary, 2015. arXiv:1602.05333.
- Karmeshu, S. Patel, S. Bhatnagar, Adaptive Mean Queue Size and Its Rate of Change: Queue Management with Random Dropping (2016) 1–17arXiv:1602.02241.
- V. Paxson, S. Floyd, Why We Don’t Know How to Simulate the Internet, in: Proceedings of the 29th conference on Winter simulation WSC ’97, ACM Press, New York, USA, 1997, pp. 1037–1044. doi: 10.1145/268437.268737.
- V. Paxson, S. Floyd, Wide Area Traffic: the Failure of Poisson Modeling, IEEE/ACM Transactions on Networking 3 (3) (1995) 226–244. doi: 10.1109/90.392383.
- W. E. Leland, M. S. Taqqu, W. Willinger, D. V. Wilson, On the Self-Similar Nature of Ethernet Traffic (Extended Version), IEEE/ACM Transactions on Networking 2 (1) (1994) 1–15. doi: 10.1109/90.282603.
- O. Maler, Hybrid Systems and Real-World Computations, in: Workshop on Theory of Hybrid Systems, Springer-Verlag, Lyndby, Denmark, 1992.
- O. Maler, Control from Computer Science, Annual Reviews in Control 26 (2) (2002) 175–187. doi: 10.1016/S1367-5788(02)00030-5.
- D. F¨arnqvist, K. Strandemar, K. H. Johansson, J. P. Hespanha, Hybrid Modeling of Communication Networks Using Modelica, in: The 2nd International Modelica Conference, 2002, pp. 209–213.
- J. P. Hespanha, S. Bohacek, K. Obraczka, J. Lee, Hybrid Modeling of TCP Congestion Control, in: Lncs, no. 2034, 2001, pp. 291–304. doi: 10.1007/3-540-45351-2_25.
- S. Bohacek, J. Lee, Analysis of a TCP Hybrid Model, in: Proc. of the 39th Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing, 2001, pp. 1–10.
- A. V. Korolkova, T. R. Velieva, P. A. Abaev, L. A. Sevastianov, D. S. Kulyabov, Hybrid Simulation Of Active Traffic Management, Proceedings 30th European Conference on Modelling and Simulation (2016) 685–691doi: 10.7148/2016-0685.
- P. Fritzson, Principles of Object-Oriented Modeling and Simulation with Modelica 2.1, Wiley-IEEE Press, 2003.
- P. Fritzson, Introduction to Modeling and Simulation of Technical and Physical Systems with Modelica, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 2011. doi: 10.1002/9781118094259.
- K. Fall, S. Floyd, Simulation-Based Comparisons of Tahoe, Reno and SACK TCP, ACM SIGCOMM Computer Communication Review 26 (3) (1996) 5–21. doi: 10.1145/235160.235162.
- M. Allman, V. Paxson, E. Blanton, TCP Congestion Control (sep 2009). doi: 10.17487/rfc5681.
- R. Brockett, Stochastic Analysis for Fluid Queueing Systems, in: Proceedings of the 38th IEEE Conference on Decision and Control (Cat. No.99CH36304), Vol. 3, IEEE, 1999, pp. 3077–3082. doi: 10.1109/CDC.1999.831407.
- V. Misra, W.-B. Gong, D. Towsley, Stochastic Differential Equation Modeling and Analysis of TCP-Windowsize Behavior, Proceedings of PERFORMANCE 99.
- V. Misra, W.-B. Gong, D. Towsley, Fluid-Based Analysis of a Network of AQM Routers Supporting TCP Flows with an Application to RED, ACM SIGCOMM Computer Communication Review 30 (4) (2000) 151–160. doi: 10.1145/347057.347421.
- T. R. Velieva, A. V. Korolkova, D. S. Kulyabov, Designing Installations for Verification of the Model of Active Queue Management Discipline RED in the GNS3, in: 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), IEEE Computer Society, 2015, pp. 570–577. arXiv:1504.02324, doi: 10.1109/ICUMT.2014.7002164.
- J. Padhye, V. Firoiu, D. Towsley, J. Kurose, Modeling TCP Throughput, ACM SIGCOMM Computer Communication Review 28 (4) (1998) 303–314. doi: 10.1145/285243.285291.
Дополнительные файлы
