Модель канала передачи со случайной задержкой и потерей пакетов данных для сетевых систем управления
Автор: Битюков В.К., Емельянов А.Е.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Информационные технологии, моделирование и управление
Статья в выпуске: 3 (65), 2015 года.
Бесплатный доступ
Системы управления с использованием сетевого канала для связи между элементами называются сетевыми системами управления. Использование сетей для подключения территориально-распределенных компонентов системы обладает рядом преимуществ, таких как снижение затрат на монтаж системы, компактность размеров и веса, простоты диагностики и обслуживания системы, и повышенной гибкости системы. Тем не менее, использование сетей также создает новые проблемы, которые не существовали у традиционных систем управления. К таким проблемам следует отнести случайное время передачи по сетевому каналу от одного устройства к другому сетевому устройству, возможную потерю пакта данных при передаче, асинхронный режим функционирования элементов системы управления. Сетевые характеристики делают анализ, моделирование и управление сетевыми системами управления более сложной и трудной задачей. Эта сложность обусловлена в первую очередь тем, что такие системы требуют комплексных исследований, включающих в себя исследования по теории связи и теории управления. Одной из трудных задач при моделировании таких систем управления является моделирование канала передачи. В данной работе предложен подход для моделирования частного случая процесса передачи. Рассмотрен сетевой канал передачи со случайной задержкой и потерей пакетов данных. При этом предполагается, что по каналу одновременно может передаваться несколько пакетов данных. Время случайной задержки моделируется законом распределения Эрланга соответствующего порядка. Вероятность потери пакета зависит как от частоты поступления пакетов данных в канал передачи, так и от параметров закона распределения Эрланга. Предложена модель канала в виде последовательного соединения дискретных элементов. Дискретные элементы производят независимое квантование входного сигнала. Такое представление позволяет моделировать случайную передачу данных. Получена формула для определения вероятности потери пакета в процессе передачи.
Сетевой канал, случайная задержка, вероятность потери пакета
Короткий адрес: https://sciup.org/14040490
IDR: 14040490 | УДК: 681.322
The channel model with random transmission delays and loss of data packets for networked control systems
Control systems using a network channel for communication between the elements are called network management systems. Using networks to connect geographically distributed components of the system has a number of advantages, such as reducing the cost of system installation, compact size and weight, ease of diagnostics and system maintenance, and increased flexibility. Nevertheless, the use of networks has also created new problems that did not exist in conventional control systems. These issues should include a random time transmission over the network from one device to another network device, possible loss of data packets during transmission, an asynchronous mode of operation control system components. Network features make analysis, modeling, and management of network management systems more complex and difficult task. This complexity is due primarily to the fact that such systems require complex research, including research on the theory of communication and control theory. One of the challenges in the modeling of management systems, is a simulation of the transmission channel. In this paper we propose an approach for modeling the particular case of the transfer process. Considered a network channel with a random delay and packet loss. It is assumed that the channel can simultaneously transmit multiple data packets. Time delay is modeled random distribution law Erlang appropriate order. The probability of packet loss depends on the arrival rate of data packets in the channel transmission and the parameters of the law Erlang distribution. A model of the channel as a series connection of discrete elements. Discrete produce independent quantization of the input signal. This representation allows to model the random data. The formula for determining the probability of packet loss during transmission.
Список литературы Модель канала передачи со случайной задержкой и потерей пакетов данных для сетевых систем управления
- Битюков В. К., Емельянов А. Е. Обобщенная математическая модель сетевой системы управления с передачей данных по каналу с конкурирующим методом доступа//Вестник ТГТУ. 2012. Т. 18. № 2. С. 319 -326.
- Абрамов Г.В., Емельянов А.Е., Ивлиев М. Н. Математическое моделирование цифровых систем управления с передачей информации по каналу множественного доступа.//Системы управления и информационные технологии. Москва-Воронеж. 2007. № 3 (29). С. 27 -32.
- Колмогоров А. Н., Журбенко И. Г., Прохоров А. В. Введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1982. 160 с.
- Wu H., Lou L., Chen C.-C., Hirche S., Kuhnlenz K. Cloud-Based Networked Visual Servo Control//IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2013. V. 60. P. 554-566.
- Zhang L, Gao H., Kaynak O. Network-Induced Constraints in Networked Control Systems -A Survey//IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2013. V. 9. P. 403-416.
