УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ Российский патент 2003 года по МПК G06N1/00 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для моделирования системы радиосвязи, функционирующей в режиме незакрепленных каналов (в режиме радио-АТС).

Известно устройство для моделирования систем связи, содержащее генератор заявок, два элемента И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик и элемент НЕ, причем выход генератора заявок подключен к первому входу первого элемента И [1].

Однако данное устройство не обеспечивает возможности моделирования работы системы радиосвязи в режиме поражения каналов помехами и последующего восстановления пораженных каналов радиосвязи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор заявок. четыре элемента И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, датчик случайного потока импульсов и элемент НЕ, причем выход генератора заявок соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, входом которого является выход второго элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого является выходом генератора тактовых импульсов, выход четвертого элемента И соединен с входом датчика случайного потока импульсов, выход которого является вычитающим входом реверсивного счетчика [2].

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет моделировать в системе радиосвязи с незакрепленными каналами (в радио-АТС) режим поражения каналов радиосвязи помехами и последующего восстановления пораженных каналов радиосвязи.

Цель изобретения - повышение точности моделирования устройства на счет воспроизведения режима поражения некоторых рабочих каналов радиосвязи помехами от других радиоэлектронных средств рабочего диапазона частот системы радиосвязи и последующего восстановления пораженных каналов.

Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор заявок, четыре элемента И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, датчик случайного потока импульсов и элемент НЕ, причем выход генератора заявок соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, входом которого является выход второго элемента И, разрядные выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого является выходом первого генератора тактовых импульсов, выход четвертого элемента И соединен с входом первого датчика случайного потока импульсов, выход которого является вычитающим входом первого реверсивного счетчика, введены два датчика случайного потока импульсов, два генератора тактовых импульсов, три элемента ИЛИ и два реверсивных счетчика, причем выход второго генератора тактовых импульсов подключен к входу второго датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого также является выходом элемента НЕ, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и к суммирующему входу второго реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого является первым входом пятого элемента И, второй вход которого является выходом третьего датчика случайного потока импульсов, вход которого соединен с выходом третьего генератора тактовых импульсов, выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого также является выходом первого датчика случайного потока импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента И, выход первого элемента И также является первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика.

Известно, что системы радиосвязи с незакрепленными каналами в основном строятся как системы связи с ретрансляцией сигналов (например, как системы спутниковой связи [3], [4] или как системы с высотной ретрансляцией сигналов, у которых ретранслятор расположен, например, на привязном аэростате [5] ). При этом отдельные каналы такой системы могут подвергаться воздействию непреднамеренных помех, создаваемых радиоэлектронными средствами других систем, работающих в этом же диапазоне частот, вследствие недостаточной координации в планировании работы систем связи, располагаемых в одной зоне связи. В этом случае в случайные моменты времени из строя могут выходить отдельные, как занятые, так и свободные рабочие каналы радиосвязи, что приведет к ухудшению характеристик обслуживания входного потока заявок. По истечении случайного времени непреднамеренные помехи могут прекратиться вследствие изменения режима работы мешающих радиоэлектронных средств, что приведет к восстановлению пораженных каналов радиосвязи. Учет этого фактора важен на этапе проектирования систем радиосвязи, что и обуславливает важность введения такого режима в предлагаемое устройство.

В связи с тем, что предлагаемое устройство имеет отличительные от прототипа признаки, оно удовлетворяет критерию "новизна".

Введенные отличительные признаки - датчики случайного потока импульсов, элемент И, элементы ИЛИ, реверсивные счетчики и генераторы тактовых импульсов встречаются и в других аналогах, однако там они служат для достижения других целей.

Введение вышеперечисленных отличительных признаков позволяет значительно повысить точность моделирования устройства, следовательно, заявляемое устройство удовлетворяет критерию "существенное отличие".

Датчики случайного потока одинаковы и аналогичны датчику случайного потока из [2].

Генераторы тактовых импульсов построены так же, как и генератор тактовых импульсов в [2].

Реверсивные счетчики аналогичны реверсивному счетчику в [2], причем емкости всех трех счетчиков одинаковы.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для моделирования системы радиосвязи.

На чертеже обозначено:
1 - генератор заявок;
2, 3, 4 - соответственно первый, второй и третий генераторы тактовых импульсов;
5, 6, 7 - соответственно первый, второй и третий датчики случайного потока импульсов;
8 - элемент НЕ;
9, 10, 11, 12 - соответственно первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ;
13, 14, 15, 16, 17 - соответственно первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И;
18, 19, 20 - соответственно первый, второй и третий реверсивные счетчики.

Предлагаемое изобретение содержит генератор 1 заявок, первый 2, второй 3 и третий 4 генераторы тактовых импульсов, первый 5, второй 6 и третий 7 датчики случайного потока импульсов, элемент НЕ 8, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 элементы ИЛИ, первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16 и пятый 17 элементы И, первый 18, второй 19 и третий 20 реверсивные счетчики, причем выход генератора 1 заявок соединен с первым входом первого 13 элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ 8, входом которого является выход второго 14 элемента И, разрядные выходы первого 18 реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первого 9 элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого 16 элемента И, второй вход которого является выходом первого генератора 2 тактовых импульсов, выход четвертого 16 элемента И соединен с входом первого датчика 5 случайного потока импульсов, выход которого является вычитающим входом первого 18 реверсивного счетчика, выход второго генератора 3 тактовых импульсов подключен к входу второго датчика 6 случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего 15 элемента И, второй вход которого также является выходом элемента НЕ 8, выход третьего 15 элемента И подключен к второму входу второго 10 элемента ИЛИ и к суммирующему входу второго 19 реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами третьего 11 элемента ИЛИ, выход которого является первым входом пятого 17 элемента И, второй вход которого является выходом третьего 7 датчика случайного потока импульсов, вход которого соединен с выходом третьего 4 генератора тактовых импульсов, выход пятого 17 элемента И соединен с вычитающим входом второго 19 реверсивного счетчика и с вторым входом четвертого 12 элемента ИЛИ, первый вход которого также является выходом первого датчика 5 случайного потока импульсов, выход четвертого 12 элемента ИЛИ подключен к вычитающему входу третьего 20 реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго 14 элемента И, выход первого 13 элемента И также является первым входом второго 10 элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом третьего 20 реверсивного счетчика.

Устройство для моделирования системы радиосвязи работает следующим образом.

В системе радиосвязи с незакрепленными каналами имеется N рабочих каналов, каждый из которых может быть задействован по запросу для информационного обмена одного абонента с другим. Общее количество имеющихся в системе радиосвязи рабочих каналов в устройстве определяется емкостью третьего 20 реверсивного счетчика. Количество занятых (свободных) каналов в устройстве для моделирования системы радиосвязи моделирует первый реверсивный счетчик 18. Количество каналов, пораженных помехами, в устройстве моделирует второй реверсивный счетчик 19. Общее количество занятых и пораженных помехами каналов радиосвязи моделирует третий реверсивный счетчик 20. Отметим, что емкости реверсивных счетчиков 18, 19 и 20 равны между собой. Отметим также, что в моделируемой системе радиосвязи учитываются воздействия помех только на свободные каналы, т.к. именно этот факт приводит к ухудшению качества обслуживания входного потока заявок.

Рассмотрим три ситуации, которые могут иметь место в моделируемой системе радиосвязи.

Ситуация 1. В системе радиосвязи имеется хотя бы один свободный канал связи. На вход системы приходит запрос на соединение. Приходящий запрос поступает на обслуживание. Помехи отсутствуют.

Ситуация 2. В системе радиосвязи имеется несколько свободных рабочих каналов связи. На вход системы приходит запрос на соединение. Помеха, как результат радиообмена между другими станциями сторонней системы связи в рабочей полосе частот анализируемой системы, поражает один из каналов.

Ситуация 3. В системе радиосвязи имеется N каналов связи. Из них поражен помехой хотя бы один рабочий канал, а по остальным ведется информационный обмен. В результате перехода одной из мешающих радиостанций на другой режим работы один из пораженных каналов связи восстанавливается.

В исходном состоянии содержимое счетчиков 18, 19 и 20 равно нулю.

В ситуации 1 предлагаемое изобретение работает так. Т. к. отсутствуют каналы, пораженные помехами, то в реверсивных счетчиках 18 и 20 двоичным числом отображается количество занятых рабочих каналов радиосвязи. При этом на соответствующих данному числу прямых выходах счетчиков 18 и 20 имеется уровень логической "1", так как есть занятые каналы радиосвязи. Так как есть и свободные каналы радиосвязи, то на выходе элемента И 14 будет уровень логического "0", а соответственно на вторых входах элементов И 13 и 15 будут уровни логической "1". Таким образом пришедший запрос на соединение из генератора 1 заявок пройдет через открытые элементы 13 и 10 и поступит на суммирующие входы счетчиков 18 и 20, значение которых увеличится на единицу, чем смоделируется занятие еще одного канала радиосвязи. На выходе датчика 6 случайного потока импульсов имеется уровень логического "0", т. к. помехи отсутствуют. Т. к. помехой не было поражено ни одного канала радиосвязи, то содержимое счетчика 19 будет равно нулю, а на прямых выходах счетчика 19 будут уровни логического "0". В связи с этим элемент И 17 будет закрыт (т. к. на его первый вход поступает логический "0") и моделирование восстановления каналов радиосвязи осуществляться не будет.

При этом моделирование процесса обслуживания заявок происходит так.

Генератор 2 тактовых импульсов через открытый элемент И 16 (элемент 15 будет открыт при наличии хотя бы одного занятого канала радиосвязи) выдает на вход датчика 5 случайного потока импульсы, причем первый поступивший импульс запускает датчик 5, а последующие тактовые импульсы обеспечивают его работу. Через случайное количество импульсов, пропорциональное времени обслуживания пришедшей заявки на соединение, датчик 5 случайного потока сформирует на своем выходе импульс, который свидетельствует, что обслуживание завершено и один ив занятых каналов радиосвязи освободился. Этот импульс поступает на вычитающие входы реверсивных счетчиков 18 и 20 через элемент ИЛИ 12, и содержимое указанных счетчиков уменьшится на единицу. Таким образом произойдет освобождение одного занятого рабочего канала радиосвязи.

Заметим также, что процесс обслуживания занятых каналов радиосвязи осуществляется по описанному выше алгоритму даже в случае отсутствия нового пришедшего запроса на соединение.

В ситуации 2 предлагаемое устройство работает так. Так как в системе радиосвязи не все каналы заняты, моделирование ситуации поступления заявки на обслуживание будет происходить, как и в ситуации 1. Генератор 3 тактовых импульсов будет выдавать импульсы на вход датчика 6 случайного потока импульсов, причем первый поступивший импульс запускает датчик 6, а последующие тактовые импульсы обеспечивают его работу. Через случайное количество импульсов датчик 6 случайного потока сформирует на своем выходе импульс, который свидетельствует, что помеха поразила один из каналов радиосвязи. Этот импульс поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 19, в котором отображается число каналов, пораженных помехами, и через элемент 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 20, в котором отображается число занятых и пораженных каналов. При этом характеристики обслуживания входного потока заявок ухудшатся. Теперь элемент 17 будет открыт, и датчик 7 случайного потока начнет вырабатывать импульс, который будет свидетельствовать о том, что мешающее радиосредство перешло на другой режим работы и помеха исчезла.

При этом в системе радиосвязи будет происходить моделирование режима обслуживания занятых каналов радиосвязи описанным в ситуации 1 образом.

В ситуации 3 предлагаемое устройство работает так. Так как в системе радиосвязи все каналы заняты (абонентами и помехами), то на всех выходах счетчика 20 будут уровни логической "1", а на вторых входах элементов 13 и 15 будут уровни логического "0", что вызовет закрывание элементов 13 и 15. Теперь все поступающие заявки будут теряться до тех пор, пока не освободится какой-либо канал радиосвязи. При этом в системе радиосвязи будет происходить моделирование режима обслуживания занятых каналов радиосвязи описанным в ситуации 1 образом. Т. к. помехами уже был поражен один или более канал радиосвязи, то на некоторых из выходов счетчика 19 будут уровни логической "1", а на первом входе элемента 17 тоже будет логическая "1". Генератор 4 будет вырабатывать импульсы, с помощью которых датчик 7 сформирует импульс, свидетельствующий об освобождении одного из каналов связи от помехи.

Заметим также, что процесс восстановления каналов радиосвязи будет происходить и в случае, если занятых каналов нет, но есть каналы, пораженные помехами.

Подключая к соответствующим элементам данного устройства для моделирования системы радиосвязи различные счетные устройства, можно получить численные характеристики качества обслуживания абонентов системы радиосвязи с незакрепленными каналами в условиях воздействия непреднамеренных помех.

Достоинством предлагаемого устройства для моделирования системы радиосвязи является возможность моделирования режима поражения каналов радиосвязи непреднамеренными помехами и восстановления пораженных каналов радиосвязи при относительно низких затратах на элементную базу. Подобное моделирование систем радиосвязи на этапе их проектирования позволяет сократить сроки разработки при сокращении стоимости самих работ.

Источники информации, принятые во внимание
1. А.С. (CCCP) 1397935, МКИ 5 G 06 F 15/20. Устройство для моделирования систем связи, 1986 (аналог).

2. Патент РФ 2045774, G 06 F 17/00. Устройство для моделирования системы связи, 1995 (прототип).

3. Фортушенко А.Д. и др. " Основы построения систем спутниковой связи ", М.: Сов. радио, 1972.

4. Под ред. Л.Я. Кантора "Справочник по спутниковой связи и вешанию", М: Радио и связь, 1983.

5. Рофе А.А. "Вероятностно-временной принцип использования каналов связи в сети с общим ретранслятором", - Техника средств связи. Серия "Системы связи", 1984 г., выпуск 1, с. 3...11.

Изобретение относится к средствам моделирования систем радиосвязи. Техническим результатом является моделирование работы системы радиосвязи с незакрепленными каналами в режиме с поражением каналов радиосвязи помехами и восстановлением пораженных каналов радиосвязи. В системе радиосвязи с незакрепленными каналами имеется N рабочих каналов, каждый из которых может быть задействован по запросу для информационного обмена одного абонента с другим с возможностью учета численных характеристик качества обслуживания абонентов системы. 1 ил.

Устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор заявок, четыре элемента И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, датчик случайного потока импульсов и элемент НЕ, причем выход генератора заявок соединен о первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, входом которого является выход второго элемента И, разрядные выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого является выходом первого генератора тактовых импульсов, выход четвертого элемента И соединен с входом первого датчика случайного потока импульсов, выход которого является вычитающим входом первого реверсивного счетчика, отличающееся тем, что в него, введены элемент И, два датчика случайного потока импульсов, два генератора тактовых импульсов, три элемента ИЛИ и два реверсивных счетчика, причем выход второго генератора тактовых импульсов подключен к входу второго датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого также является выходом элемента НЕ, выход третьего элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и к суммирующему входу второго реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого является первым входам пятого элемента И, второй вход которого является выходом третьего датчика случайного потока импульсов, вход которого соединен с выходом третьего генератора тактовых импульсов, выход пятого элемента И соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого также является выходом первого датчика случайного потока импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами второго элемента И, суммирующий вход первого реверсивного счетчика предназначен для поступления на него запроса с генератора заявок через первый элемент И, выход которого через второй элемент ИЛИ также соединен с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика.