Т. 325, № 5 : Информационные технологии

Применение параллельных вычислений в имитационном моделировании сетей массового обслуживания

Модели сетей массового обслуживания являются одним из популярных инструментов математического моделирования различных реальных систем - телекоммуникационных сетей, систем распределенной обработки данных, транспортных сетей, сетевых моделей финансовых потоков и т. д. К сожалению, аналитические результаты исследования таких моделей могут быть получены лишь в некоторых, достаточно частных случаях, поэтому задачи анализа сетей массового обслуживания сложных конфигураций обычно решаются с помощью механизмов имитационного моделирования. Однако, в отличие от простых систем массового обслуживания, сети предполагают множество блоков обслуживания и их взаимодействие между собой. Таким образом, при моделировании сетей массового обслуживания увеличивается размерность задач, исполняемых на одном вычислительном узле, и настольные компьютеры уже не справляются с необходимым объемом моделирования за адекватное время. Отсюда возникает актуальная задача применения механизмов параллельных вычислений и выполнения имитационного моделирования с использованием суперкомпьютерных кластеров. Цель исследования: разработка и программная реализация объектной модели системы имитационного моделирования сетей массового обслуживания, а также реализация в рамках данной программы возможности параллельных вычислений и статистической обработки с целью выполнения моделирования сетей массового обслуживания на суперкомпьютерных кластерах. Методы исследования: имитационное моделирование на основе дискретно-событийного подхода, математические модели потоков событий: пуассоновский поток, рекуррентный, MAP, полумарковский поток; статистическая обработка данных; методы объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования, технология MPI. Результаты. Представлена объектная модель системы имитационного моделирования сетей массового обслуживания. Разработанное на ее основе приложение позволяет моделировать сети достаточно произвольной конфигурации. Выполнена реализация параллельных вычислений и последующей статистической обработки данных. Проведены вычислительные эксперименты исполнения приложения на суперкомпьютерном кластере ТПУ для различных размерностей задачи, которые показали высокую эффективность применения параллельных вычислений для задач моделирования сетей массового обслуживания.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, иммитационное моделирование, сети массового обслуживания, объектно-ориентированный подход, параллельные вычисления, MPI, технологии,

Авторы:

Мещеряков Роман Валерьевич

Моисеев Александр Николаевич

Дёмин Антон Юрьевич

Дорофеев Вадим Анатольевич

Матвеев Сергей Анатольевич

Скачать PDF