CC BY
18
погрешности с известными подходами позволяет более, чем на порядок, сократить объем входных данных для системы автоматического управления электрообогревом мундштука, повысить вычислительную эффективность обработки входных данных температурных измерений в 5-7 раз. Таким образом, можно существенно снизить требования, предъявляемые к аппаратным средствам автоматизированной системы управления по вычислительным ресурсам и объему памяти, повысить качество управления электрообогревом прессового оборудования, качество заготовок доменных и подовых блоков и сократить производственные затраты.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Математика и САПР. Кн. 2. Вычислительные методы. Геометрические методы / Под ред. Волкова Н. Г. - М.: Мир, 1989. - 260 с.
2. Шелевицький I. В. Методи та засоби сплайн-технологи обробки сигнал1в складноТ форми - Кривий Р1 г: бвропейський ушверситет, 2002. - 304 с.
3. Андриенко П. А., Ярымбаш А. С. Особенности моделирования температурного состояния технологической системы как объекта управления // Електромашино-будування та електрообладнання. - Одесса, 2006. -№ 66. - С. 291-293.
4. Ярымбаш С. Т., Ярымбаш А. С., Тютюнник А. В. Особенности контроля электрических параметров, мощности и энергопотребления во время кампании графи-
тации в печах переменного тока // Вюник Кремен-чуцького державного пол1техшчного ушверситету. -Кременчук, 2006. - Вип. 3 (38), частина 1. - С. 91-95.
5. Ярымбаш А. С,, Тютюнник О, В., Загруный О, Л. Моделирование температурных режимов электротехнологической системы «индукторы - мундштук» на подготовительном этапе тура прессования // Электротехника и электроэнергетика. - Запорожье: ЗНТУ, 2006. - № 1. - С. 56-60.
Надшшла 27.01.07
Запропонована методика dunaMinnoï обробки дискрет-них даних, яка скорочуе об'ем exidmï iнфoрмaцiï, забез-печуе розрахункову ефективтстъ i точтстъ опису, дозволяв тдвищити якктъ автоматичного керування. Представлена ïï реaлiзaцiя для температурних вuмi-рюванъ у мундштущ пресу i вuмiрювaнъ струмiв тдук-тoрiв у сuстемi автоматичного керування режимами електрooбiгрiву при пресу вант заготовок подових та доменних блoкiв.
The method of dynamic analysis of the digital data is proposed. The input data compression, the numerical computation efficiency, the mathematical transformation accuracy and the high quality of automatic control. Implementation of this method for the temperature measuring data of pulp press die and current measuring in the heating inductor in the automatic-control system of the pulp pressing electric heating regime of the bottom and the blast-furnace graphite block production are presented.
УАК 004,7
Г. П. Коломоец
«
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ АНАЛИЗАТОР СЕТЕЙ ETHERNET» ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОЛЛИЗИЙ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ ETHERNET
Выполнено исследование построенной с помощью программы «Анализатор сетей Ethernet» модели сети и ее сравнение с разработанной моделью возникновения коллизий в сегменте с двумя рабочими станциями. Выявлено хорошее соответствие для зависимости времени возникновения первой коллизии от длины сегмента, однако обнаружены некоторые ограничения программы.
ВВЕДЕНИЕ
Технология Ethernet используется в компьютерных сетях уже более 30 лет и сегодня является самой распространенной технологией локальных сетей. За это время скорость передачи данных посредством этой технологии возросла в 1000 раз. При этом для большин-
© Коломоец Г. П., 2007
ства современных реализаций Ethernet остаются едиными формат пересылаемых кадров и используемый метод доступа к среде передачи - метод множественного доступа с обнаружением несущей и детектированием коллизий (CSMA/CD) [1]. Характерной чертой этого метода является возникновение коллизий (столкновений кадров разных рабочих станций) в совместно используемой несколькими рабочими станциями передающей среде и обработка этих коллизий. Поскольку от интенсивности коллизий зависит производительность сети, исследованию метода доступа CSMA/CD и процесса возникновения коллизий посвящено достаточно много работ [2, 3].
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Благодаря значительному росту производительности персональных компьютеров в последнее время стали достаточно распространенными специализированные программы, позволяющие выполнять исследование процессов в компьютерных сетях путем моделирования. В то же время алгоритмы, на которых базируется такое программное обеспечение, как правило, неизвестны, поэтому нам представляется достаточно интересным тестирование подобных средств моделирования с помощью разработанной нами для простейшей конфигурации сети аналитической модели.
МОДЕЛЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ коллизий В СЕГМЕНТЕ ETHERNET С ДВУМЯ РАБОЧИМИ СТАНЦИЯМИ
Рассмотрим сегмент сети Ethernet на коаксиальном кабеле (спецификация 10Base2) длиной L, состоящий из двух рабочих станций WS1 и WS2 (рис. 1). Здесь L -длина сегмента сети; LiK, L2K - длины переданных в сеть станциями WS1 и WS2 частей кадров в момент столкновения.
Пусть в момент времени t^ = 0 (начало отсчета времени) станция WS1 начинает передачу кадра, высылая первый бит информации в передающую среду. Через
некоторое время t° (относительно начала отсчета), за которое высланный первой станцией кадр еще не достигает второй (поэтому вторая станция считает, что среда свободна), станция WS2 высылает свой кадр. Очевидно, что в данном случае произойдет коллизия, искажающая битовые сигналы обоих кадров. С учетом скорости распространения сигналов по кабелю V = c ■ k, где с - скорость света в вакууме (с = 3108 м/с), k -зависящий от используемой среды передачи коэффициент (для коаксиального кабеля k = 0,66) [4], время возникновения коллизии % (относительно начала отсчета) находится в интервале:
0 < tK < L/V.
(1)
Рисунок 1 - Схема возникновения коллизии в совместно используемом сегменте сети Ethernet
В момент возникновения коллизии длина находящейся в кабеле части кадра станции WS1 равна:
LjK = V^ tK
(2)
а длина находящейся в кабеле части кадра станции WS2 равна:
L2K = V ■(tK - t0) .
(3)
Сумма этих длин кадров равна длине кабеля, соединяющего рабочие станции L = L1K- + L2K, откуда:
tK =
L + L2 2 V +
t 2 2
(4)
Из выражения (4) следует, что в случае, если обе станции начинают передачу своих кадров одновременно
(t? = t2 = 0), время возникновения коллизии равно:
t = L
tK = 2 V,
(5)
т. е. коллизия происходит посредине сегмента. Если же станция WS2 начинает передачу непосредственно перед получением первого бита кадра, посланного
WS1 (t° и V), то время возникновения коллизии:
t ~ L
tK ~ V,
(6)
т. е. примерно равно времени распространения сигнала по всей длине сегмента.
Ситуация, когда коллизия возникает ближе к станции Ш81, также может иметь место, однако она не соответствует сделанному предположению о том, что станция Ш81 первой начинает передачу кадра.
На практике важными процессами являются регистрация и обработка коллизий. Первой коллизию зарегистрирует станция, расположенная ближе к месту столкновения кадров, в нашем случае это станция
Ш82. Момент времени регистрации £р0 представляет собой время, необходимое первому биту кадра Ш81 для достижения места коллизии, плюс время, за которое первый бит кадра Ш81 (уже искаженный) пройдет от места возникновения коллизии до Ш82:
tp0 = tK + (tK -1°) = 2 tK -12. (7)
Очевидно, что станция WS1 узнает о коллизии через время:
(8)
tP0 = 2t M 2tK.
Станция WS2, узнав о коллизии, в соответствии с алгоритмом CSMA/CD [1] высылает JAM-кадр длиной 32 бита, первый бит которого достигнет станции
P
WS1 в момент времени ti:
tp tp + — 2 tK -
t2+L =
2 V
2L 2 —
2t0
- t0 + L = —
2L V ' (9)
Аналогично, станция WS1, получив сигнал колли-
xPO
зии в момент времени ti , также вышлет JAM-кадр, первый бит которого достигнет станции WS2 в момент P
времени t2 :
и длины кадра. Поскольку для сегмента сети 10Base2 длиной 100 м время двойного оборота равно:
2 L
V
2•100 м
0, 66 • 3 • 10° м/c
= 1, 01 мкс,
(14)
то максимальная задержка для второй передачи кадра согласно выражению (13) определяется временем задержки повторной высылки и примерно равна 103 мкс. За это время по сети без коллизии может быть передан кадр длиной 103 мкс / 1 ВТ = 103 / 0,1 = 1030 байт. В случае же передачи кадра большей длины (или/и уменьшения длины сегмента), должна произойти повторная коллизия.
t2 t1
P0 , L
2L , J> , L
V 2 V
+ U + -
2L
VV
+t .
(10)
После получения сигнала коллизии обе станции начинают отсчет времени задержки t^, которое согласно алгоритму CSMA/CD выбирается случайным образом [1]:
t3 = RAND(0, 2min(N10))- 512BT, (11)
где RAND - генератор случайных целых чисел в интервале от 0 до 2N, N - номер попытки повторной высылки претерпевшего коллизию кадра (максимальное значение N = 10), BT - Bit Time - время передачи одного бита (для Ethernet 1 BT = 1/107 бит/с = = 0,1 мкс).
Вероятность возникновения коллизий для повторно отправляемых кадров снижается с ростом номера попытки повторной передачи N (за счет расширения диапазона целых чисел, из которого производится случайный выбор).
Общая задержка времени t\3°л в результате возникновения коллизии складывается из времени регистрации коллизии, времени случайной задержки и равна для станции WS1:
а для станции WS2:
t31 = tP+14 = 2L +1,
V
(12)
132 tо + t^ — - + 19 + t^ .
V
(13)
Очевидно, что при повторной высылке кадров станциями также может возникнуть их коллизия. При этом вероятность возникновения коллизии зависит от выбранной задержки (для N = 1 (0, 51,2, 102,4) мкс)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МОДЕЛИРОВАНИЯ КОЛЛИЗИЙ В ПРОГРАММЕ «АНАЛИЗАТОР СЕТЕЙ ETHERNET»
Мы использовали приведенную выше аналитическую модель для исследования времен возникновения коллизий в модели простейшей сети, аналогичной показанной на рис. 1, построенной с помощью программы «Анализатор сетей Ethernet» (версия 1.1.0 Демо) [5].
Эта достаточно простая в использовании программа позволяет выполнять моделирование сетей Ethernet (а также Fast и Gigabit Ethernet) с заданием таких параметров, как длина сегмента, количество рабочих станций в сегменте, задаваемое для каждой станции начальное время высылки кадров, размер и количество высылаемых кадров, интервал времени между высылаемыми кадрами. В качестве регистрируемых параметров программа позволяет выбрать времена возникновения коллизий в сегменте, число переданных и потерянных кадров, среднюю длину буфера передачи, среднее время ожидания кадров в буфере и др.
Мы построили модель сегмента Ethernet с двумя рабочими станциями на его концах и установили для обеих станций параметры, приведенные на рис. 2. После этого запускался процесс моделирования и фиксировалось время возникновения в сегменте первой коллизии. Такая процедура повторялась для различных длин сегмента и в результате была получена зависимость модельного времени возникновения первой коллизии от длины сегмента (рис. 3).
Видно, что эта зависимость линейна, что согласуется с выражением (4). Тангенс угла наклона прямой равен 1/2V = 5,0067-10-9 с/м, откуда можно получить V = 1 ■ 108 м/с и коэффициент k = 0,33 для V = c ■ k, где с - скорость света в вакууме (с = 3 ■ 108 м/с), k -зависящий от используемой среды передачи коэффициент (для коаксиального кабеля k = 0,66). И хотя по-
Рисунок 2 - Модель сегмента Ethernet с двумя рабочими станциями и используемые параметры для трафика рабочих станций
Рисунок 3 - Зависимость времени возникновения первой коллизии от длины сегмента
Рисунок 4 - Зависимость времени возникновения второй коллизии от длины сегмента
лученное значение коэффициента k в два раза ниже упоминаемого в [4] значения для коаксиального кабеля, линейный характер зависимости вполне соответствует выражению (4) и мы можем сделать вывод о соответствии результатов моделирования разработанной нами аналитической модели. Кроме того, очевидно, что используемые в программе для длин сегмента безразмерные величины (в диапазоне от 0 до 99) соответствуют метрам.
Следующим шагом была попытка исследования зависимости времени возникновения коллизий от време-
0
ни задержки начала передачи кадра второй станцией t2 и проверка полученных данных на соответствие выражению (4). Однако выполнить такое исследование не удалось, т. к. при установлении времени задержки 0
t2 в минимально возможное в программе значение (0,001 с) коллизия не происходила даже для максимально возможной в программе длины сегмента (L = = 99 м) и максимально возможной длины передаваемых кадров (9999 байт). В то же время, как известно [1], для кадра Ethernet максимальной длины в 1522 байта время его передачи при скорости передачи данных 10 Мбит/с составляет 1522 • 8 • 100 нс = 1,218 мс 0
и при t2, меньшем или равном этому значению, должна возникать коллизия. Гипотетический кадр размером 9999 байт должен передаваться за 9999 • 8 • 100 нс = = 7,999 мс и, тем более, должна происходить коллизия при задержке начала передачи второй станцией в 1 мс.
После этого мы попытались определить зависимость времени возникновения второй коллизии от размера передаваемого кадра при одновременной высылке обеими станциями первых единичных кадров для фиксированных длин сегмента и зависимость времени возникновения второй коллизии от длины сегмента. Для длины сегмента L = 5 м были получены времена возникновения первой и второй коллизий при одновременной передаче по одному кадру размером 100 байт станциями WS1 и WS2. Фиксировались результаты (20 отсчетов) в случае возникновения более одной коллизии (были случаи возникновения только одной коллизии). Полученное среднее время возникновения второй коллизии не зависело от длины передаваемых кадров и составило 19,2884 ± 0,0082 мкс. Зависимость времени возникновения второй коллизии от длины сегмента была обнаружена (рис. 4).
Однако абсолютные значения разницы между временем возникновения первой и второй коллизии не превышали 20,5 мкс, в то же время, если повторная передача кадра начинается обеими станциями не одновременно, разница времен возникновения второй коллизии должна составлять не менее 51,2 мкс.
Полученные результаты свидетельствуют в пользу одновременной повторной высылки кадров обеими станциями после первой коллизии. При увеличении
М. В. Михайлова: ПОР1ВНЯННЯ АЛГОРИТМ1В НЕЧ1ТКОГО ПОШУКУ В ТЕКСТАХ УКРАШСЬКОЮ МОВОЮ
длины передаваемых кадров картина наблюдалась аналогичная. Наносекундный разброс времен возникновения второй коллизии в этом случае, скорее всего, связан с разбросом задержек кадров в буферах рабочих станций.
ВЫВОДЫ
Основываясь на стандартных положениях метода доступа к разделяемой среде CSMA/CD, используемого в сетях Ethernet, разработана простая аналитическая модель, позволяющая рассчитать время возникновения коллизий и временные задержки при передаче кадров в сегменте сети Ethernet с двумя рабочими станциями. С использованием этой модели выполнено исследование программы моделирования «Анализатор сетей Ethernet». Полученная в программе зависимость времени возникновения первой коллизии от длины сегмента демонстрирует хорошее соответствие разработанной аналитической модели. Однако зависимость времени возникновения коллизий от задержки начала передачи кадра второй станцией в программе установить не удалось, что, очевидно, следует отнести к ограничениям используемых в ней алгоритмов. Также получена зависимость времени возникновения второй коллизии от длины сегмента для случая одновременной повторной высылки кадров.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 992 с.
2. Абросимов Л. И. Анализ и проектирование вычислительных сетей: Учебное пособие. - М.: Издательство МЭИ, 2000. - 52 с.
3. Wang J. and Keshav S. Efficient and accurate Ethernet simulation // Technical Report TR99-749, Department of Computer Science, Cornell University (USA). - 1999. -Pp. 182-191.
4. Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. - М.: ЭКОМ, 2000. - 312 с.
5. Анализатор сетей Ethernet - официальный сайт [Электронный ресурс] / Авт. Яшкин Д. - Электрон. дан. (7 файлов). - [Рязань?], [200-?]. - Режим доступа: http://yd.ryazan.ru/index.html, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
Надшшла 22.09.06 Шсля доробки 1.12.06
Виконано досл1дження побудованоЧ за допомогою про-грами «Анал1затор мереж Ethernet» модел1 мереж1 та 'i'i пор1вняння з розробленою моделлю виникнення кол1зш у сегмент1 i3 двома робочими станщями. Отримано добру в1дпов1дтстъ для залежностi часу виникнення першоЧ колiзi'i вiд довжини сегмента, однак виявлет деякi обме-ження програми.
Research of the model constructed with the "Analyzer of Ethernet network" program and its comparison with the developed model of collisions occurrence in a segment with two workstations is carried out. Good correspondence for the dependence of the first collision occurrence time on segment length is detected, some restrictions of the program however are found out.
УДК 025.4.03
М. В. Михайлова
П0Р1ВНЯННЯ АЛГОРИТМА НЕЧ1ТК0Г0 ПОШУКУ В ТЕКСТАХ УКРА1НСЬК0Ю МОВОЮ
У роботi проведено теоретичне та експерименталъне порiвняння ефективностi роботи ряду методiв нечiткого пошуку у текстових документах укратсъкою мовою. Показано, що найшвидшим та найефективтшим методом для пошуку слiв з помилками е пошук за метрикою Левен-штейна, найефективтшими для пошуку стлънокореневих слiв - пошук за регулярним виразом та метод пошуку максималъного стлъного рядка з лтерами, що розташо-ван постлъ, розроблений автором.
ВСТУП
Розвиток теори i практики створення та використан-ня баз даних приводить до поняття сховища даних -централiзованоl бази рiзнорiдних даних, отриманих з рiзних джерел, яю часто збертаються у текстовому
© Михайлова М. В., 2007
виглядi [1]. Основною мовою даних сховища звичайно е нацюнальна мова.
Одним з основних засобiв створення запипв у схо-вищах даних е алгоритми пошуку в текстових документах необхщно! шформацп за рядом ознак: власне за змштом документа або за вторинними ознаками (дата, обсяг, розташування, природа). Найефективтшим засобом перевiрки релевантносп (вщношення до теми) документу е пошук у ньому ключових ^в.
За рядом причин точний пошук за ключовими словами (пошук у текст безпосередньо заданих ^в) не дае бажаних результапв, тому провщне мшце серед ал-горитмiв пошуку за ключовими словами займають алгоритми нечикого пошуку. Головна щея нечикого пошуку полягае у тому, що у тексп зустрiчаються слова,
