УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к вычислительной технике, технике связи и может быть использовано для моделирования доведения информации по циркулярной сети от главной станции до N абонентов в условиях различной помеховой обстановки и возможностью возникновения отказов и имитации восстановления каждого направления связи. Техническим результатом является расширение класса решаемых задач за счет моделирования функционирования сети в условиях отказов и восстановления линий связи. Устройство содержит генератор импульсов, счетчики импульсов, RS-триггеры, блок индикации, генератор случайного потока ошибок, генератор случайного потока отказов, устройства имитации отказов и восстановления, элементы ИЛИ, элемент И.

Известно устройство [1] для моделирования работы системы связи, содержащее четыре счетчика импульсов, RS-триггер, генератор импульсов, табло отражения и последовательно соединенные генератор случайного потока импульсов ошибок, элемент НЕ и элемент И. Однако данное устройство не обеспечивает возможность моделирования режима доведения циркулярного сообщения от главной станции до N абонентов в условиях возникновения отказов и их восстановлений в каждом направлении связи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство [2] для моделирования циркулярной системы связи, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, счетчики импульсов, RS-триггеры, блок индикации, генератор случайного потока ошибок, элемент ИЛИ, элемент И.

Недостатком этого устройства является то, что оно не может моделировать отказы и восстановления сети связи, и вследствие этого отсутствует учет влияния отказов и восстановлений линий связи на своевременное доведение информации до абонентов сети и подтверждения получения информации до главной станции.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения моделирования режима доведения циркулярных сообщений от главной станции до N абонентов и подтверждений получения информации от абонентов до главной станции в условиях отказов и восстановлений линий связи в каждом направлении связи. Эта цель достигается тем, что в устройство [2], содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, счетчики импульсов, RS-триггеры, блок индикации, генератор случайного потока ошибок, элемент ИЛИ, элемент И, введены устройства имитации отказов и восстановлений и генератор отказов. Каждое устройство имитации отказов и восстановлений состоит из счетчика импульсов, элементов НЕ, элементов И, элементов ИЛИ.

Введение в прототип новых отличительных признаков - устройства имитации отказов и восстановлений и генератора отказов позволяет устройству моделировать режим доведения циркулярных сообщений от главной станции до N абонентов и подтверждений получения информации от абонентов до главной станции в условиях отказов и восстановлений линий связи в каждом направлении связи.

Известно большое количество систем связи, построенных по радиальному принципу, в которых доведение сообщения от главной станции до N абонентов осуществляется путем многократного повторения передаваемого сообщения с квитированием его абонентами. Вследствие различного характера факторов, влияющих на надежность линий связи, вероятность возникновения отказов в каждой линии связи и время восстановления каждой линии различное. Определение вероятностных характеристик доведения сообщений в таких системах связи представляет собой сложную задачу, поэтому моделирование таких систем актуально на этапах их разработки и проектирования.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, тождественные признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности “новизна”. Введенные отличительные признаки - устройство имитации отказов и восстановлений и генератор отказов не встречаются в них. Следовательно, заявляемое устройство удовлетворяет

критерию “существенное отличие”. Промышленная воспроизводимость введенных элементов обусловлена наличием элементной базы, на основе которой они могут быть выполнены. На чертежах обозначено:

1 - генератор импульсов;

2 - второй счетчик импульсов;

3 - первый элемент ИЛИ;

4 - первый RS-триггер;

5.1...5.N - первый элемент И;

6.1...6.N - первый элемент НЕ;

7.1...7.N - четвертый счетчик импульсов;

8 - генератор случайного потока импульсов ошибок;

9.1...9.N - второй RS-триггер;

10 - второй элемент И;

11 - третий счетчик импульсов;

12.1...12.N - первый счетчик импульсов;

13 - блок индикации;

14.1...14.N - третий элемент И;

15.1...15.N - второй элемент НЕ;

16.1...16.N - пятый счетчик импульсов;

17.1...17.N - четвертый элемент И;

18.1...18.N - шестой счетчик импульсов;

19.1...19.N - третий RS-триггер;

20.1...20.N - четвертый RS-триггер;

21 - генератор отказов;

22 - устройство имитации отказов и восстановления линии связи;

23 - третий элемент НЕ;

24 - четвертый элемент НЕ;

25 - пятый элемент И;

26 -пятый элемент НЕ;

27 - седьмой счетчик импульсов;

28 - шестой элемент И;

29 - шестой элемент НЕ;

30 - седьмой элемент НЕ;

31 - седьмой элемент И;

32 - восьмой элемент И;

33 - второй элемент ИЛИ;

34 - девятый элемент НЕ;

35 - третий элемент ИЛИ;

36 - восьмой элемент НЕ;

37 - девятый элемент И.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых показаны:

- фиг.1 - схема устройства для моделирования системы связи;

- фиг.2 - схема устройства имитации отказов и восстановлений линии связи.

Устройство для моделирования системы связи, показанное на фиг.1, содержит последовательно соединенные генератор импульсов 1, второй счетчик импульсов 2, первый RS-триггер 4, третий счетчик импульсов 11, содержит N параллельных первых ветвей, состоящих из последовательно соединенных четвертого счетчика импульсов 7, первого элемента НЕ 6, первого элемента И 5, устройства имитации отказов и восстановления линии связи 22, второго RS-триггера 9 и первого счетчика импульсов 12, причем выход генератора импульсов 1 соединен со вторыми входами всех первых элементов И 5 и R-входом первого RS-триггера 4, выход которого соединен с R-входами всех вторых RS-триггеров 9, содержит N параллельных вторых ветвей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных четвертого RS-триггера 20, четвертого элемента И 17 и шестого счетчика импульсов 18, при этом выход второго RS-триггера 9 каждой первой ветви соединен с S-входом четвертого RS-триггера 20 соответствующей второй ветви, выход шестого счетчика импульсов 18 соединен с R-входом четвертого RS-триггера 20 той же ветви, а выход генератора импульсов 1 соединен со вторыми входами всех четвертых элементов И 17, содержит N параллельных третьих ветвей, каждая из которых состоит из пятого счетчика импульсов 16, второго элемента НЕ 15, третьего элемента И 14, устройства имитации отказов и восстановления линии связи 22 и третьего RS-триггера 19, содержит генератор случайного потока импульсов ошибок 8, выход которого соединен со входами всех четвертых 7 и пятых 16 счетчиков импульсов, выход четвертого элемента И 17 каждой второй ветви соединен со вторым входом третьего элемента И 14 соответствующей третьей ветви, а выход первого RS-триггера 4 соединен с R-входами всех третьих RS-триггеров 19, содержит последовательно соединенные второй элемент И 10 и первый элемент ИЛИ 3, причем выходы всех третьих RS-триггеров 19 соединены с соответствующими входами второго элемента И 10, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 3 и со вторым входом второго счетчика импульсов 2, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 3, а выход первого элемента ИЛИ 3 соединен с S-входом первого RS-триггера 4, содержит блок индикации 13, причем выходы всех первых счетчиков импульсов 12, а также третьего счетчика импульсов 11 соединены с соответствующими входами блока индикации 13, содержит генератор отказов 21, выход которого соединен со вторыми входами всех устройств имитации отказов и восстановлений линии связи 22.

Устройство имитации отказов и восстановлений линии связи, показанное на фиг.2, содержит третий элемент НЕ 23, четвертый элемент НЕ 24, пятый элемент И 25, пятый элемент НЕ 26, седьмой счетчик импульсов 27, шестой элемент И 28, шестой элемент НЕ 29, седьмой элемент НЕ 30, седьмой элемент И 31, восьмой элемент И 32, второй элемент ИЛИ 33, девятый элемент НЕ 34, третий элемент ИЛИ 35, восьмой элемент НЕ 36, девятый элемент И 37.

Устройство работает следующим образом.

Общий принцип работы устройства в условиях помеховой обстановки описан в [2]. При имитации отказов и восстановлений линий связи устройство работает следующим образом.

При поступлении отрицательного потенциала с генератора отказов 21, означающего, что отказ не произошел, и поступлении отрицательного импульсов с пятого элемента И 25, означающего, что на данный момент не происходит восстановление линии после отказа, с выхода шестого элемента И 28 на вход седьмого элемента И 35 поступит положительный потенциал. С выхода второго элемента ИЛИ 33 на вход седьмого элемента И 35 независимо, передается ли информация по линии связи или нет, поступит положительный импульс. С выхода седьмого элемента И 31 на седьмой элемент НЕ 30 поступит положительный потенциал. На вход седьмого счетчика импульсов 27 поступит отрицательный потенциал. В этом случае на выходе пятого элемента И 27 будет отрицательный потенциал, который, проходя через шестой элемент НЕ 29, преобразуется в положительный и поступит на вход восьмого элемента И 32, тем самым разрешив передачу информации в линии. На выходе третьего элемента ИЛИ 35 будет тот импульс, который передается в линии связи, что имитирует нормальный режим работы линии связи.

При поступлении положительного импульса с генератора отказов 21, означающего, что отказ произошел, и поступлении отрицательного импульса с пятого элемента И 25, означающего, что на данный момент не происходит восстановление линии после отказа, с выхода шестого элемента И 28 на вход седьмого элемента И 31 поступит отрицательный потенциал. С выхода седьмого элемента И 31 на седьмой элемент НЕ 30 поступит отрицательный потенциал. На вход седьмого счетчика импульсов 27 поступит положительный потенциал. В этом случае на выходе пятого элемента И 25 будет положительный потенциал, который, проходя через шестой элемент НЕ 29, преобразуется в отрицательный и поступит на вход восьмого элемента И 32, тем самым запретив передачу информации в линии. Седьмой счетчик импульсов 27, заполняясь, имитирует задержку на восстановление линии. Длительность задержки определяется емкостью счетчика импульсов. До тех пор, пока седьмой счетчик 27 импульсов не заполнится и на его выходе не появится импульс переполнения, с выхода пятого элемента И 25 будут поступать положительные импульсы. При появлении импульса переполнения седьмого счетчика импульсов 27 с выхода пятого элемента И 25 поступит отрицательный импульс, что означает, что восстановление линии закончено. С выхода девятого элемента И 37 на вход третьего элемента ИЛИ 35 поступит отрицательный потенциал. С выхода третьего элемента ИЛИ 35 на вход в линию связи будет поступать отрицательный потенциал.

При поступлении положительного импульса пятого элемента И 25 и отрицательного или положительного потенциала с генератора отказов 21, на выходе шестого элемента И 28 на вход седьмого элемента И 31 поступит отрицательный потенциал, который, пройдя через седьмой элемент НЕ 30, заполняет седьмой счетчик импульсов 27, имитируя временную задержку, необходимую для восстановления линии связи. Восьмой элемент И 32 запрещает передачу информации по линии связи. С выхода третьего элемента ИЛИ 35 на вход в линию связи будет поступать отрицательный потенциал.

Устройство имитации отказов и восстановлений линии связи функционирует одинаковым образом как для направления связи “главная станция - абонент”, так и для направления “абонент - главная станция”.

Выходы третьего счетчика импульсов 11 и всех первых счетчиков импульсов 12 соединены с соответствующими входами блока индикации 13, который предназначен для индикации основных параметров моделируемого процесса - количества передаваемых в сети сообщений Nc, а также количества сообщений, принятых каждым абонентом Naб.j.

Разработанная система должна обеспечивать доведение информации от главной станции до абонентов и в обратном направлении с вероятностью не менее требуемой. Вероятность доведения информации для каждого абонента с учетом надежности линии связи можно определить как функцию от среднего времени восстановления (t_в) и времени наработки на отказ (Т):

P=f(t_в, T).

Расчет вероятности доведения информации по линиям связи от главной станции до абонента и от абонента до главной станции аналитическим путем представляет собой довольно сложную задачу, так как необходимо учитывать наличие различных факторов, влияющих на надежность каждой линии связи.

С помощью данной модели на основе полученных параметров - количества передаваемых в сети сообщений Nc и количества сообщений, принятых каждым абонентом N_aб.j. можно определить вероятность доведения сообщений до каждого абонента системы связи при заданных t_в и Т по следующей формуле:

Подобное моделирование системы на этапе ее разработки позволяет сократить сроки разработки при сокращении стоимости самих работ и задавать требования ко времени восстановления и средней наработки на отказ для каждой линии связи с учетом обеспечения требуемой вероятности доведения информации до абонента.

Источники информации

1. Изобретение “Устройство для моделирования системы связи”: патент SU 1059577 C2, (51)7 G 06 F 15/20, опубл. 07.12.1983.

2. Изобретение “Устройство для моделирования системы связи”: патент RU 2189077 С2, (51)7 G 06 N 1/00, G 06 G 7/48, опубл. 10.09.2002.

Изобретение относится к вычислительной технике, технике связи и может быть использовано для циркулярной сети связи. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей путем обеспечения моделирования режима доведения циркулярных сообщений от главной станции до N абонентов и подтверждений получения информации от абонентов в условиях отказов и восстановлении линий связи в каждом направлении связи. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит генератор отказов, генератор импульсов, два счетчика, RS-триггер, блок индикации, генератор случайного потока импульсов ошибок, два элемента И, N параллельных первых и третьих ветвей, каждая из которых содержит счетчик, элемент Н, элемент НЕ, RS-триггер, N параллельных вторых ветвей, каждая из которых содержит RS-триггер, счетчик импульсов, элемент Н, при этом в каждую ветвь введены устройства имитации отказов и восстановлений. 2 ил.

Устройство для моделирования системы связи, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, второй счетчик импульсов, первый RS-триггер, третий счетчик импульсов и блок индикации, а также генератор случайного потока импульсов ошибок, при этом выход генератора импульсов соединен с R-входом первого RS-триггера и всеми вторыми входами первых и четвертых элементов И, содержащее N параллельных первых ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов, первый элемент НЕ, первый элемент И, второй RS-триггер и первый счетчик импульсов, при этом выходы всех первых счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами блока индикации, N параллельных вторых ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные четвертый RS-триггер, четвертый элемент И и шестой счетчик импульсов, при этом выход второго RS-триггера каждой первой ветви соединен с S-входом четвертого RS-триггера соответствующей второй ветви, выход шестого счетчика импульсов каждой второй ветви соединен с R-входом четвертого RS-триггера той же ветви, а выход генератора импульсов соединен со вторыми входами всех четвертых элементов И, содержащее N параллельных третьих ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные пятый счетчик импульсов, второй элемент НЕ, третий элемент И и третий RS-триггер, при этом выход генератора случайного потока импульсов ошибок соединен со входами всех четвертых и пятых счетчиков импульсов, выход четвертого элемента И каждой второй ветви соединен со вторым входом третьего элемента И соответствующей третьей ветви, выход первого RS-триггера соединен с R-входами всех вторых и третьих RS-триггеров, а также содержащее последовательно соединенные второй элемент И и первый элемент ИЛИ, при этом выходы всех третьих RS-триггеров соединены с соответствующими входами второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход которого соединен с S-входом первого RS-триггера, отличающееся тем, что в него введены генератор отказов и в каждую ветвь - устройства имитации отказов и восстановлений, причем выход генератора отказов соединен со всеми вторыми входами устройств имитации отказов и восстановлений, а в каждой из N параллельных первых ветвей первый элемент И соединен с устройством имитации отказов и восстановлений, которое соединено со вторым RS-триггером, а в каждой из N параллельных третьих ветвей третий элемент И соединен с устройством имитации отказов и восстановлений, которое соединено с третьим RS-триггером.