Разработки СО РАН - каталоги программ и БД

Назначение: Программа позволяет исследовать влияние значения параметров механизмов передачи данных, описанных в стандарте IEEE802.11aa, на качество принимаемого видеопотока при заданной вероятности успешной передачи пакета между двумя беспроводными станциями. Может использоваться при настройке параметров протокола передачи видео по сети Wi-Fi для выполнения требуемого качества.

Область применения: Современные сети связи. Сети IEEE 802.11 (Wi-Fi). Настройка параметров протокола передачи видео по сети Wi-Fi.  

Используемый алгоритм: Рассматривается беспроводная сеть стандарта Wi-Fi. Станция A передает станции B поток мультимедийных данных, которые представляют собой видеопоток MPEG-4 Part 2. Станция B осуществляет прием видеопотока. При вероятности успешной передачи пакета меньшей единицы некоторые из передаваемых пакетов будут теряться, в результате чего качество принимаемого видеопотока ухудшается. Необходимо исследовать эффективность механизмов доступа к каналу, повышающих надежность передачи мультимедийных данных, то есть определить качество видео-изображения при различных параметрах механизмов, описанных в стандарте IEEE802.11aa.

1. Пользователь создает файл конфигурации, в котором указываются параметры запуска эксперимента (параметры беспроводной сети, в том числе вероятность успешной передачи пакета между двумя беспроводными станциями, путь и название видеофайла, который должен быть передан по сети и др.)

2. В момент запуска программы параметры эксперимента считываются из файла конфигурации. Согласно значениям данных параметров создается сеть, и начинается передача видеопотока между парой станций. Формирование и прием видеопотока на станциях осуществляется с помощью проигрывателя VLC. При указании соответствующий опции в файле конфигурации, принимаемое видео может быть сохранено в файл.

3. Если в файле конфигурации выбрана опция передачи видео с отказом от передачи B-кадров (наименее приоритетные видеокадры) в моменты насыщения сети, то при поступлении нового пакета для передачи в очередь на источнике осуществляется следующая  последовательность действий:

   1. Проверяется возраст самого старого пакета в очереди на передачу. Если он не превышает величину, заданную в конфигурационном файле, то текущий пакет поступает в конец очереди для последующей передачи.

   2. Иначе анализируется содержимое пакета, поступившего для передачи в очередь. Если в пакете обнаруживается последовательность байт, по которой однозначно определяется, что данный пакет содержит в себе B-кадр, то пакет отбрасывается и не добавляется в очередь для передачи. Если такая последовательность в пакете не найдена, то пакет поступает в конец очереди для последующей передачи.

Функциональные возможности: Формат видеопотока  MPEG-4 Part 2. Вероятность успешной попытки передачи пакета - любая. Моделируемый стек протоколов: RTP/UDP/IP/MAC IEEE 802.11. Рекомендуемое ограничение на интенсивность потока - менее 6 Мбит/с

Инструментальные средства создания: Языки програмирования: С++, python. Среда разработки: Eclipse Библиотеки: ns-3, NETNS

Назначение:   моделирование больших систем с дискретными событиями. Если система хорошо представляется в виде отдельных элементов с индивидуальными проведениями, то для исследования этой системы можно создать модель в СИМ AGNES.

Область применения:

• локальные компьютерные сети
• беспроводные сенсорные сети
• вычисления на суперЭВМ

Используемый алгоритм:   Используя мультиагентный подход и платформу JADE, было создано программное обеспечение для моделирования систем с дискретными событиями. Система  AGNES – это агенты, работающие на платформе JADE, и скрипты для конфигурирования и запуска моделей. Агентов можно разделить на две группы: управляющие агенты (УА), которые создают среду моделирования, и функциональные агенты (ФА), которые образуют модель, работающую в среде моделирования. Основная задача функциональных агентов - это имитирование работы исследуемой системы. Управляющие агенты занимаются контролем хода эксперимента и сохранением результатов.

Основные задачи УА:

• Инициализация и запуск модели
• Сбор и хранение информации о ходе моделирования
• Синхронизация модельного времени
• Балансировка нагрузки между вычислительными узлами, участвующими в моделировании
• Взаимодействие с пользователем (вывод отчетов, предоставление возможности влиять на ход моделирования)
• Обеспечение отказоустойчивости, восстановление модели

Система AGNES обладает следующими особенностями:

• Кроссплатформенность. (JAVA приложение)
• Возможность распределенного запуска. (на локальной сети или вычислительном кластере)
• Возможность полунатурного моделирования. (при наличии реальных объектов поддерживающих спецификацию FIPA)
• Отказоустойчивость.
• «Простота» освоения системы моделирования.

 Иерархия основных управляющих агентов, входящих в AGNES, представлена на рисунке

Более подробное описание AGNES можно получить в статье Подкорытова Д.И. «Агентно-ориентированная среда моделирования сетевых систем AGNES» // Ползуновский вестник, 2012. № 2/1, C. 94-99. (электронный доступ)

 Функциональные возможности: Количественные характеристики моделирования  зависят от модели, запускаемой в AGNES. Например, модели, описанные в статье «АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ИМИТАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ СУПЕРЭВМ ЭКЗАФЛОПСНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ В ПРИЛОЖЕНИИ К РАСПРЕДЕЛЕННОМУ СТАТИСТИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ» (авторы: Глинский Б.М., Родионов А.С., Марченко М.А., Подкорытов Д.И., Винс Д.В.)  запускались на гибридном кластере НКС-30Т в Сибирском Суперкомпьютерном центре коллективного пользования СО РАН. В этих моделях возможен запуск порядка 25,000 агентов на одном многоядерном вычислительном узле, при этом идет использование значительной части ресурсов. В этой задаче реальное время работы модели сопоставимо со временем счета реальных вычислениях.

 Пример создания модели (с демонстрацией возможностей системы) находится в файле example.pdf

Agnes запускается как обычное JAVA приложение. Пример запуска команды запуска:

java -jar AGNES.jar model.xml options

где model.xml – это конфигурационный файл модели. Если явно не указать имя конфигурационного файла модели, то Agnes попытается открыть файл с именем model.xml.

Также могут быть указанны дополнительные опции options. Доступные опции:

• -h HOSTNAME: имя или адрес главного контейнера.
• -p PORT: порт главного контейнера.
• -nm: подключаемый контейнер.
• -ng: не запускать RMA JADE агента (графическую утилиту JADE).
• -nh: не выводить служебные/отладочные сообщения.

 Пример запуска главного контейнера:

java -jar AGNES.jar my.xml -h localhost -p 1099 -nh

 Пример запуска подключаемого контейнера

java -jar AGNES.jar my.xml -h 192.168.0.3 -p 1099 -ng -nm

Инструментальные средства создания:    Система состоит из агентов, написанных на JAVA. В качестве базовой мультиагентной платформы использована JADE (http://jade.tilab.com/). 

 Использование: AGNES распространяется бесплатно по лицензии LGPL. Для получения консультации и помощи в развертывании и применении AGNES, можно обращатся к автору.

Назначение: Программа предназначена для умножения  сверхбольших чисел, представленных в памяти ЭВМ линейными динамическими массивами. 
Область применения: Теория чисел - программа может использоваться при определении сверхбольших чисел Мерсенна, чисел Евклида, простых чисел, при определении закономерности распределения простых чисел. Также программа может использоваться в теоретической физике, при тестировании мощности вычислительных систем.

Используемый алгоритм. В программе реализован алгоритм, разработанный автором. Пользователь вводит разрядность двух чисел, а затем последовательность их десятичных цифр, начиная с разряда единиц ( в демонстрационной версии ввод цифр с консоли заменен на использование генератора псевдослучайных чисел). В памяти ЭВМ числа хранятся в форме линейных динамических массивов. Арифметические операции при таком представлении чисел выполняются по правилам длинной арифметики, например, по схеме умножения столбиком -  множимое умножается на очередную цифру множителя и полученный результат записывается в столбик со смещением вправо на один разряд по отношению к предыдущей записи. Когда все записи сформированы, выполняется суммирование всех цифр столбика по вертикали в каждом из разрядов итога, а его переполнение переносится в старшие разряды. Вычислительный процесс по этой схеме выполняется существенно быстрее, если предварительно сформировать в виде линейных динамических массивов  результаты умножения множимого на цифры 2, 3, 4, 5. 6, 7, 8 и 9.  В схеме умножения столбиком они многократно используются  с соответствующим сдвигом в зависимости от номера разряда множимого.  После суммирования цифр по вертикали столбика переполнения разрядов не учитываются. Полученный результат умножения  затем преобразуется в линейный  динамический массив с учетом переноса в старшие разряды переполнения. Для разрядности чисел порядка 10 млн трудоемкость по алгоритму ускоренного умножения меньше в 2,5 раза по сравнению с традиционным алгоритмом и снижается с увеличением разрядности множителя.

Функциональные возможности. Функциональные возможности могут быть ограничены размером свободной динамической памяти ЭВМ. В демонстрационном примере для чисел множимого и множителя предполагается разрядность до 50 млн, а для результата их умножения - 100 млн.

Инструментальные средства создания - Microsoft  Visual Studio 2010, Visual C++.