»A modellezés és szimuláció (M&S) módszertani. »Az ImiNet/ImiFlow M&S rendszer és. »Dr. Muka László»2012. Szimuláció módszertana és alkalmazása I.

Átírás

1 Szimuláció módszertana és alkalmazása I.»A modellezés és szimuláció (M&S) módszertani kérdései»az ImiNet/ImiFlow M&S rendszer és esettanulmányok»dr. Muka László»2012 1

2 A modellezés és szimuláció (M&S) módszertani kérdései 2

3 Az eredmények felhasználása Stratégiai szint Stratégiai tervezés- és üzleti tervezéstámogatás Taktikai szint Rendszertervezés támogatása Operatív szint Üzemeltetés-támogatás 3

4 A modellekkel elérhető előnyök Stratégiai szint IT stratégia terv trendekre építve Katasztrófatervek modelljei (BCP, DRP) Beruházás tervezéstámogatás Kockázatcsökkentés Taktikai szint IT változás menedzsment Erőforrások optimális allokálása Tartalék optimalizálás Költségcsökkentés Operatív szint Optimális konfigurációk beállítása Rendelkezésre állás prognózis Extrém helyzetek kezelése 4

5 A modellezés és szimuláció: lépések és outputok Statisztikák Általános modellek Speciális modellek Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós tervek Eredményfájlok 5

6 A modellezés és szimuláció: lépések részletesebben Céldefiniálás Adatgyűjtés Elemzés Modellkészítés Verifikálás Futtatások (What-if) Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós-terv Bevezetés Elemzések Következtetések Javaslatok 6

7 A szimulációs modellek jellemzői» A diszkrét, esemény vezérelt számítógépes modellekkel vizsgálhatók az ICT rendszerek gazdasági és műszaki jellemzői.» Lehetőség van a hardver, a szoftver és a felhasználók viselkedésének modellezésére, az üzleti folyamatok elemzésére.» A modellekben lehetséges, a valós folyamatok visszajátszása és elképzelt folyamatok beillesztése.» A modellek a rendszer teljes életciklusa alatt használhatók.» Rendszeres alkalmazásuk folyamatosan termel hozzáadott értéket. 7

8 A szimulációs modellek jellemzői» Különösen jelentős a what-if szcenáriók lejátszásának lehetősége» amikor még nem létezik a vizsgálandó rendszer» amikor a mérés költséges, vagy nem kivitelezhető (pl. extrém helyzetek, katasztrófa szituációk vizsgálata)» A modellek futtatásakor a következő lehetőségeink vannak» programozhatjuk a gyűjtendő jellemzőket, a gyakoriságot, az időtartamot, a helyszínt» változtathatjuk a rendszer terhelésének mértékét» megváltoztathatjuk a rendszer topológiáját 8

9 A modellezés és szimuláció: előkészítés Céldefiniálás Adatgyűjtés Elemzés Modellkészítés Verifikálás Futtatások (What-if) Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós-terv Bevezetés Elemzések Következtetések Javaslatok 9

10 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés» Terv-változatok elemzése» Költségek» Kritikus terhelések» Routing elemzések: becsorgó forgalom» Bekapcsolási jelenség: szinkronizáció» Rendelkezésre állás» Anomáliák 10

11 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Stratégiai szint IT stratégia tervezés Katasztrófatervek modellezése Beruházás tervezéstámogatás Kockázatcsökkentés Taktikai szint IT változás menedzselés Erőforrások allokálása Tartalék optimalizálás Költségcsökkentés Operatív szint Optimális konfigurációk beállítás Rendelkezésre állás vizsgálat Extrém helyzetek kezelése 11

12 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Fióklista Fiókok összeköttetései Telephelyenkénti hang forgalom Hang forgalom típusonkénti megoszlása Fiók LAN alapstruktúrája Fiókokban lévő hostok száma Fiókokban lévő hostokon futó alkalmazások hálózati forgalma VoIP-ra -ra áthelyezhető telefonbeszélgetések aránya Nem VoIP adatforgalom az egyes összeköttetéseken Egy tranzakció hossza Igényelt válaszidő Híváshossz profil Hívásgyakoriság profil Hívásirány profil Forrás: *** megrendelő Forrás: *** megrendelő Forrás: *** megrendelő Forrás: *** megrendelő Forrás: *** megrendelő Forrás: benchmark megrendelő Forrás: mérés/benchmark Forrás: benchmark Forrás: benchmark Forrás: mérés/benchmark Forrás: megrendelő/benchmark Forrás: benchmark Forrás: benchmark Forrás: benchmark Els?dleges Elsődleges összeköttetések, tartalék összeköttetések kapacitásokkal Adott fiókból hány percnyi beszélgetést kezdeményeztek egy konkrét hónapban Helyi, belföldi, nemzetközi, mobil, stb. Alapvető eszköztípusok állnak rendelkezésünkre 3-5 kbyte 0,1 sec A hossz, gyakoriság és irány profil leírja a teljes hangforgalmat 12

13 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Változó Lehet?ségek Lehetőségek Fióklista Fiókok összeköttetései Telephelyenkénti hang forgalom Hang forgalom típusonkénti megoszlása Fiókokban lévő hostok száma Fiókokban lévő hostokon futó alkalmazások hálózati forgalma VoIP --ra áthelyezhető telefonbeszélgetések aránya Igényelt válaszidő Híváshossz profil Hívásgyakoriság profil Hívásirány profil B?vítés Bővítés / Megsz?ntetés Megszüntetés / Költöztetés Kapacitás változtatás Alkalmazottak számának változása Hívásprofilok módosítása B?vítés Bővítés / Megsz?ntetés Megszüntetés Új alkalmazások felvétele Arányszám módosítása - módosítható - - módosítható - - módosítható - - módosítható - 13

14 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Híváshossz sűrűség Híváshossz eloszlás 35,00% 120,00% 30,00% 29,50% 100%* 100,27% 104,28% 112,18% 100,00% 93,79% 25,00% 80,62% 80,00% 20,00% 19,64% 70,64% 15,00% 55,47% 15,18% 13,16% 60,00% 10,00% 5,00% 6,34% 25,97% 9,98% 6,49% 4,00% 7,91% 40,00% 20,00% 0,00% 6,34% s s s s s s s s s 0,00% * A modellben figyelembe vett 14

15 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00: Terminálok által foglalt logikai csatornák hétfő szombat

16 Átvitt adatmennyiség óránkéti átlaga(byte) Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Átvitt adatmennyiség _00 (Nap_Óra) Egy hónap, órás felbontásban 16

17 Előkészítés Céldefiniálás, adatgyűjtés, elemzés Hívások januártól decemberig (trend) Új rendszer belépése Régi rendszer február március április május június július augusztus szeptember október november december 17

18 A modellezés és szimuláció: szimuláció Céldefiniálás Adatgyűjtés Elemzés Modellkészítés Verifikálás Futtatások (What-if) Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós-terv Bevezetés Elemzések Következtetések Javaslatok 18

19 Szimuláció Modellkészítés, verifikálás, futtatások, what-if, ( as-is )» Top-down módszer» Aggregált modellek» Részletes modellek» Fókuszált vizsgálat» Háttérforgalom» Bottom-up módszer» BP elemzésekből Business Impact 19

20 Szimuláció Modellkészítés, verifikálás, futtatások, what-if, ( as-is )» What-if szcenáriók» Hálózatbővítés» VoIP bevezetése» Új alkalmazások bevezetése (hálózatmenedzsment eszközök, távfelügyelet, intranet bevezetése)» Központ áthelyezés» Extrém, katasztrófa helyzetek» Tartalékolási kérdések» Stb. 20

21 A modellezés és szimuláció: kiértékelés Céldefiniálás Adatgyűjtés Elemzés Modellkészítés Verifikálás Futtatások (What-if) Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós-terv Bevezetés Elemzések Következtetések Javaslatok 21

22 7:00:00 7:30:00 8:00:00 8:30:00 9:00:00 9:30:00 10:00:00 10:30:00 11:00:00 11:30:00 12:00:00 12:30:00 13:00:00 13:30:00 14:00:00 14:30:00 15:00:00 15:30:00 16:00:00 16:30:00 17:00:00 17:30:00 18:00:00 18:30:00 Kiértékelés Elemzések, következtetések, javaslatok Server Out Bit Thruput max Server Out

23 Kiértékelés Elemzések, következtetések, javaslatok 8 7 Csatornánkénti kapcsolatok alakulása Num Conn max 129[0]-> >669[0] 129[3]-> >669[1] 660[6]->64000->669[2]

24 A modellezés és szimuláció: implementáció Céldefiniálás Adatgyűjtés Elemzés Modellkészítés Verifikálás Futtatások (What-if) Előkészítés Szimuláció Implementáció Kiértékelés Korrekciós-terv Bevezetés Elemzések Következtetések Javaslatok 24

25 Implementáció A korrekciós tervezés és a bevezetés támogatása modellezéssel» Korrekciós terv-változatok készítése» Eszközök kiválasztása» A bevezetés tervezése» funkcionális szempontok» költség szempontok 25

26 Átvitt adatmennyiség óránkéti átlaga (byte) Példa Átkapcsolási vizsgálat Átkapcsolás - átvitt adatmennyiség = átkapcsolási időpont _00 Nap_Óra 26

27 Az ImiNet/ImiFlow M&S szakértői rendszer» Domain-specifikus szakértői támogató rendszer (expert-fitted system)» ImiNet ICT (Information and Communication Technology) modellezés» ImiFlow BP (Business Process) modellezés

28 Rendszerkomponensek HÁLÓZAT MODELLEK TRANSZPORTER ADATBÁZIS IMINET ÉS IMIFLOW SZIMULÁTOROK TERHELÉS MODELLEK BIZTONSÁGI MODUL GAZDASÁGI MODUL RIPORT MODUL RENDSZER SZEKENNELÉS 28

29 A rendszerhez felhasznált technológia» Objektum-orientált technológia» Rendszertervezés» Unified Modelling Language» Microsoft Visio» Rendszerfejlesztés» Borland C++ Builder 6 (Professional Edition)» Adatbázisok» MSSQL, Microsoft Access (lecserélhető, rugalmas ODBC-n keresztül megvalósított)» Együttműködés, interfészek» NetViz» Microsoft Visio» Microsoft Excel» Hozzáférési jogosultságok kezelése» HASP kulcsos védelem» Login Password védelem 29

30 ICT Modellezés» ImiNet

31 Topológia Legfelső hierarchia szint 31

32 Topológia Legfelső hierarchia szint 32

33 Topológia Alsóbb hierarchia szintek 33

34 Topológia Alsóbb hierarchia szintek 34

35 Modellelemek Felhasználható elemek» A felhasználható elemek listája» Applikáció, Telefon» MCU» Call Switch (Call Manager)» Router» Firewall (Router)» Gateway (Router)» Switch» Host» Összetett modul» Telephely (Összetett modul)» LAN (Összetett modul)» Link 35

36 Modellelemek tulajdonságai Router - routing 36

37 Modellelemek Statisztikai paraméterek bevitele 37

38 Modellelemek Statisztikai paraméterek bevitele» Egyszerű profilok» Normál» Konstans» Exponenciális» Csonkolt normál» Egyenletes» Egész értékű egyenletes» Poisson» Összetett profilok Az összetett profilok segítségével tetszőleges pontossággal leírhatók az egyes valószínűségi jellemzők 38

39 Modellelemek Összekötési szabályok» Tetszőleges számú router összekapcsolható egymással.» Routerrel - routeren, firewall-on, és gateway-en kívül - csak switch elem köthető össze.» Egy switch csak egy router (illetve firewall, vagy gateway) elemhez kapcsolható» Egy switchhez tetszőleges számú host elem kapcsolódhat, de egy host elem csak egy switchhez kapcsolódhat.» Egy host elemre egyetlen applikáció csoport elem és/vagy telefoncsoport elem kapcsolható.» Kapcsolható a hostra még MCU elem és Call Manager elem is.» Az összetett modell-elemek szerepe csak a struktúra kialakításában van, szeparálásra szolgálnak, erre a célra szabadon használhatóak, viszont hozzájuk kötni semmit nem lehet. 39

40 Modellelemek Összekötési szabályok 40

41 Hangforgalom vizsgálata 41

42 Telefonkészülék csoport paraméterei 42

43 Adatforgalom vizsgálata 43

44 Applikáció csoportok paraméterei 44

45 Költségparaméterek bevitele» Telephelyenkénti havi költségek» Összeköttetések» Berendezések» Rendszerkörnyezet (LAN)» Szolgáltatások» Migráció előtt/után Az ügyfelek felsorolása és a percdíjak betöltése fájlból történik. 45

46 Riport Általános 46

47 Riport Hívásszámok, hosszak 47

48 Riport Hívásszámok típusonként 48

49 Riport Hívás költségek 49

50 Riport Forgalom után fizetendő költségek migráció előtt és után 50

51 Riport Routerek terheltsége tulajdonos / finanszírozó szerinti bontásban 51

52 Riport Havi fix költségek alakulása migráció előtt / után 52

53 Riport Fix költségek különbözete 53

54 Vektoros outputok Összeköttetések VoIP terheltsége 54

55 Vektoros outputok Sikeres hívások száma a nap folyamán irányonként 55

56 Táblázatos állomány Telefoncsoportból kiinduló és beérkező hívások, sikertelen hívások 56

57 Táblázatos állomány Csomagok száma, késleltetése, jitter 57

58 Táblázatos állomány Routerek terheltsége, VoIP forgalom 58

59 Automatikus diagramok, riportok 59

60 BP modellezés» ImiFlow

61 Folyamatmodellezés» 1. Folyamatstruktúra feltérképezése» 2. UML jelölésrendszerrel processz diagramm készítése» 3. Statisztikus jellemzők gyűjtése» 4. Modellelemek felparaméterezése» Előző lépések során létrejön az as is modell» Modell verifikáció» Modell finomítás» Dokumentatív jelleg» what if scenario-k készítése» optimalizálás 61

62 A szimulációs szoftver modell elemei» Generator: a szimuláció mozgatórugója, az entitás bölcsője» Result: az entitás temetője» Process: a folyamat lelke» Junction: döntési pont» Fork Join: többszálú folyamatszakasz» Splitter: folyamat hasítása» Transformer: az entitás átalakító-elem» Compound process: a hierarchikus folyamatábra kulcseleme 62

63 A GUI vizuális lehetőségei» On-line grafikon, mellyel nyomon követhető a kiválasztott jellemzők változása a szimuláció során» Grafikon kimenthető kép ill. Excel formátumban» Folyamat kinyomtatása» Animált szimuláció 63

64 Az ImiFlow felülete 64

65 Az ImiFlow felülete 65

66 Az ImiFlow felülete 66. oldal

67 Topológia: legfelső hierarchia szint 67

68 Gyűjtött adatok» Entity:» Költségek» Bejárt útvonal» Sorbanállási idő» Feldolgozási idő» Resource:» Foglaltság az idő függvényében» Process:» Beérkező, kimenő entitások száma» Feldolgozási / kiszolgálási idők statisztikája» Felhasznált erőforrások költsége» Result:» Beérkezett entitások száma» Átfutási idejük statisztikus jellemzői 68

69 A szimuláció gyorsítása» Kombinált módszerek

70 Traffic Flow Analysis (TFA)» Az TFA célja, hogy pillanatfelvételt adjon a rendszer (ICT) terhelési viszonyairól» Az TFA maga is szimulációs és numerikus módszerek kombinációja» A terhelést (forgalmat) statisztikákkal reprezentáljuk (aggregált forgalommodell) 70

71 Entity Flow-phase Analysis (EFA) (Entitás folyam-fázis analízis)» Az EFA célja, hogy pillanatfelvételt adjon a rendszer (folyamat) terhelési viszonyairól» Az EFA maga is szimulációs és numerikus módszerek kombinációja» A terhelést statisztikákkal reprezentáljuk (aggregált terhelésmodell) 71

72 SYSTEM-MODEL MATRIX: DETAILED MODELLING-1» Change of representations» Traffic : statistics, messages» Bidirectional conversion» Change of interpretations» Message flow, entity flow» Interactions (defined in conceptual models)» Chain of models 72

73 SYSTEM-MODEL MATRIX: DETAILED MODELLING-2» Synchronisation» DES:one process» DES: conservative, optimistic, SSM» DES-fast: insertion of fast modelling into DES (model-level, kernellevel) 73

74 SYSTEM-MODEL MATRIX: DETAILED MODELLING-3» ICT and BP focus» ICT focus BP environment» BP focus ICT environment 74

75 SYSTEM-MODEL MATRIX: PRELIMINARY MODELLING» Preliminary modelling» Preliminary view of systems» Helps to identify:» systems influenced» (data collection needs,» direct and potential users)» Principle of parsimony» Iterative simulation model development 75

76 COOPERATING TFA AND EFA MODELS» DES(COORD)» Virtual time» Connection map» ICT-BP interpretations» TFA, EFA models» Using the DES model» Spatial distribution - Model RU size» Calculations with capacity limits» Contracted TFA, EFA models» One model, one RU size 76

77 CONCEPT OF CONNECTING TFA AND EFA MODELS» Test of DES models» Message (Entity) flows» ICT-BP interpretation rules» Output: generating messages» Input: generating statistics 77

78 MODEL (METHOD) ASSIGNMENT» Criticality of system» Estimated in conceptual models, correction» For example: time consumption, QoS (performance, availability )» Resolution supported» Preliminary modelling» Detailed modelling 78