УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ СООБЩЕНИЙ Российский патент 2021 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике и предназначено для параметрической оценки закона распределения потоков многопакетных сообщений в глобальной сети Интернет (ГСИ), локальных вычислительных сетях (ЛВС) и сетях многоканальной радиосвязи в рамках аналитической обработки сетевого цифрового контента в интересах выявления отклонений в эвристиках трафика для обнаружения сетевых атак и защиты от них.

Известно устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, содержащее входной усилитель, блок вычисления параметров, блок вычисления средних арифметических значений, блок определения типа распределения, вычислитель распределения и блок управления (см. патент РФ №2094844, G 06 F 17/18, 1997, бюл.30).

Данное устройство имеет узкую область применения, поскольку с его помощью невозможно производить оценку закона распределения неоднородных (смешанных) потоков многопакетных сообщений (МПС), имеющих место в ГСИ и ЛВС и обусловленных наличием в них источников информации, выдающих как явно выраженные независимые одиночные информационные сообщения пользователя (ИСП), так и пачки ИСП, длины которых распределены по геометрическому закону. В этом случае, при аппроксимации реальной статистики входящих потоков ИСП, невозможно свести их к трем классическим модификациям потоков сообщений.

Известно устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, содержащее входной усилитель, блок вычисления параметров, блок вычисления средних арифметических значений, блок определения типа распределения, вычислитель распределения, блок управления и блок анализа интенсивности (см. патент РФ № 2165100, G 06 F 17/18, 2001, бюл.10).

Однако данное устройство обеспечивает низкую достоверность оценивания в условиях недостоверности (недостаточности, неполноты и противоречивости) признаков (параметров) циркулирующих потоков многопакетных сообщений, низкую достоверность оценивания состояний потоков МПС с недостоверно (недостаточно, неполно) идентифицируемыми признаками.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений (см. патент РФ № 2281548, G 06 F 17/18, 2006, бюл. 22), содержащее входной усилитель, вход которого является входом устройства, блок вычисления параметров, блок вычисления средних арифметических значений, блок определения типа распределения, вычислитель распределения, блок управления, блок анализа интенсивности, блок анализа признака пакета и блок преобразования вида признака пакета, причем тактовый выход блока управления подключен к тактовому входу вычислителя распределения, обнуляющий и управляющий выходы блока управления соединены соответственно с обнуляющим и управляющим входами блока вычисления параметров, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока вычисления средних арифметических значений, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом вычислителя распределения и с входом блока определения типа распределения, первый, второй и третий модификационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему модификационным входам вычислителя распределения, второй информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом блока вычисления средних арифметических значений, вход блока анализа интенсивности подключен ко второму информационному выходу блока вычисления параметров, первый и второй параметрические выходы блока анализа интенсивности соединены соответственно с первым и вторым параметрическими входами вычислителя распределения, управляющий выход блока анализа интенсивности подключен к управляющему входу блока вычисления средних арифметических значений, выход входного усилителя соединен с информационным входом блока анализа признака пакета, нечеткий признаковый выход которого подключен к входу блока преобразования вида признака пакета, выход которого соединен с возвратным признаковым входом блока анализа признака пакета, четкий признаковый выход которого подключен к информационному входу блока вычисления параметров, выход вычислителя распределения является выходом устройства.

В прототипе реализуется возможность оценивать параметры распределения однородных и неоднородных (смешанных) потоков МПС, опознавательные признаки пауз которых (признаки начала и окончания паузы между сообщениями) могут идентифицироваться как количественно, так и качественно - неоднозначно, нечетко, с привлечением лингвистической переменной, тем самым осуществляется повышение достоверности оценивания признаков (параметров) циркулирующих потоков МПС.

Однако прототип имеет недостаток - относительно низкую надежность и устойчивость функционирования в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков многопакетных сообщений в ГСИ и ЛВС. Устройство-прототип не способно производить текущую оценку закона распределения потоков сообщений, циркулирующих в ГСИ и ЛВС в динамике работы реальной системы, когда интенсивность поступающих сообщений может плавно изменяться под влиянием управляющих воздействий (текущих запросов) абонентов ГСИ и ЛВС или внешних факторов, создавая потенциальную угрозу блокировки (коллапса) процесса оценки закона распределения потоков сообщений в сетях такого класса.

Иными словами, в прототипе нет возможности идентифицировать и верифицировать граничные и аварийные (катастрофичные) состояния, характерные для аварийного, критического положения параметров надежности и устойчивости процесса оценки закона распределения потоков сообщений, когда присутствуют плавные и незначительные вариации внешних условий и управляющих воздействий (таких как интенсивность поступающих МПС), имеющих место в реальных ГСИ и ЛВС. Это связано с тем, что устройство-прототип не позволяет осуществлять идентификацию, верификацию и априорное предупреждение об аварийных (катастрофичных) условиях реализации процесса оценки закона распределения больших потоков сообщений. Это исключает применение прототипа для надежного, устойчивого, своевременного и динамического анализа параметров потоков сообщений в реальных условиях, когда есть угроза достижения критической (на границе возможностей оценки) интенсивности поступления сообщений при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий.

Такая ситуация способна проявится не сразу в ходе очередного этапа параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, однако плавный рост интенсивности поступления сообщений, в вопросе о сохранении надежности и устойчивости процесса анализа МПС (при плавных и незначительных вариациях параметров потока), очень опасна. Вопросами идентификации и верификации возможных катастрофических состояний управляемого объекта занимается раздел математической теории, называемый теорией катастроф [1-5]. Данная теория посвящена скачкообразным изменениям состояний управляемого объекта, возникающим в виде внезапного ответа системы (объекта) на плавное изменение параметров, вызванное управляющими или внешними воздействиями.

Катастрофы на радиотехнических, информационно-телекоммуникационных и вычислительных системах (например, таких, как ГСИ, ЛВС и сети многоканальной радиосвязи) приводят к блокировке, коллапсу процесса их функционирования, могут выступать в виде неожиданных «лавинных» отказов, перегрузок коммутационных устройств, резких перепадов пропускной способности каналов, скачкообразного изменения параметров информационной безопасности, параметров среды распространения сигнала и т.п. Например, с целью осуществления процесса аналитической обработки сетевого цифрового контента, оператор (администратор) формирует управляющие воздействия, рассчитанные на определенную пропускную способность системы, учитывая определенную интенсивность поступления МПС. Однако во время функционирования ГСИ или ЛВС происходит плавный дрейф параметров потока сообщений (например, плавное, нарастающее изменение интенсивности поступления сообщений), который в непредвиденный момент времени способен привести к скачкообразному изменению состояния показателей пропускной способности, а значит, к скачкообразному изменению состояния показателей качества системы в целом - к потере надежности и устойчивости ее функционирования. Адекватная параметрическая оценка закона распределения потоков сообщений должна быть ориентирована на обязательную идентификацию и верификацию состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступления анализируемых сообщений в этих потоках, должна предсказать возможное катастрофическое состояние самой системы оценки, давая тем самым администратору (пользователю, оператору) возможность избежать состояний, характерных для аварийного, критического состояния параметров надежности и устойчивости процесса параметрической оценки закона распределения потоков сообщений. Не учет плавного изменения параметров анализируемых потоков сообщений облегчает задачу оценивания, однако резко снижает степень адекватности оценок, уровень достоверности результатов анализа.

Под «состоянием граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС (λ= s / t_наб) понимается число s поступающих сообщений за интервал времени t_наб, определяемый процедурами управления, число, способное, плавно нарастая до критической цифры, в непредвиденный момент времени привести к скачкообразному (в подавляющем большинстве случаев - негативному) изменению состояния показателей качества системы, к потере надежности и устойчивости функционирования ее в целом, способное вызвать лавинообразное изменение качества работы устройства, вплоть до его коллапса (блокировки).

Целью заявленного технического решения является создание управляемого устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, способного обеспечивать повышение надежности и устойчивости функционирования в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, способного как осуществлять параметрическую оценку закона распределения потоков сообщений, так и производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) значений интенсивности анализируемых потоков при плавных изменениях внешних условий и управляющих воздействий (интенсивности поступающих МПС). С учетом этого, требуется создать устройство, способное своевременно оповещать (предупреждать) пользователя (оператора, системного администратора) такой системы оценивания об ее возможном аварийном состоянии, на основе полученных данных идентификации и верификации.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, содержащее входной усилитель, вход которого является входом устройства, блок вычисления параметров, блок вычисления средних арифметических значений, блок определения типа распределения, вычислитель распределения, блок управления, блок анализа интенсивности, блок анализа признака пакета и блок преобразования вида признака пакета, выход которого соединен с возвратным признаковым входом блока анализа признака пакета, четкий признаковый выход которого подключен к информационному входу блока вычисления параметров, выход входного усилителя соединен с информационным входом блока анализа признака пакета, нечеткий признаковый выход которого подключен к входу блока преобразования вида признака пакета, обнуляющий и управляющий выходы блока управления соединены соответственно с обнуляющим и управляющим входами блока вычисления параметров, первый информационный выход которого подключен к первому информационному входу блока вычисления средних арифметических значений, первый информационный выход которого соединен с первым информационным входом вычислителя распределения и с входом блока определения типа распределения, первый, второй и третий модификационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему модификационным входам вычислителя распределения, второй информационный вход которого соединен со вторым информационным выходом блока вычисления средних арифметических значений, выход вычислителя распределения является выходом устройства, первый и второй параметрические входы вычислителя распределения соединены соответственно с первым и вторым параметрическими выходами блока анализа интенсивности, управляющий выход которого подключен к управляющему входу блока вычисления средних арифметических значений, дополнительно включены блок анализа катастроф, предназначенный для осуществления процедур идентификации и верификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния системы и блок задания пороговых значений интенсивности, предназначенный для формирования управляющей кодовой последовательности, последовательности пороговых значений интенсивности поступающих МПС, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (системного администратора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих МПС, причем тактовый выход блока управления подключен к тактовому входу вычислителя распределения, тактовому входу блока анализа катастроф и тактовому входу блока задания пороговых значений интенсивности, второй информационный выход блока вычисления параметров подключен к информационному входу блока анализа катастроф, информационный выход которого соединен со вторым информационным входом блока вычисления средних арифметических значений и с входом блока анализа интенсивности, при этом проверочный вход блока анализа катастроф соединен с выходом блока задания пороговых значений интенсивности, управляющий вход которого является входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства, предупредительный выход блока анализа катастроф 10 является выходом «Угроза катастрофы» устройства.

Блок анализа катастроф состоит из центрального оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), N исполнительных ОЗУ, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), элемента итерационного сравнения, элемента сравнения, промежуточного ОЗУ, промежуточного элемента И и элемента И, при этом информационный вход центрального ОЗУ является информационным входом блока анализа катастроф, информационный выход центрального ОЗУ является информационным выходом блока анализа катастроф, тактовый вход центрального ОЗУ подключен к тактовому входу ПЗУ и является тактовым входом блока анализа катастроф, n-й исполнительный выход центрального ОЗУ, где n = 1, 2,…, N, подключен к входу n-го исполнительного ОЗУ, причем входы N исполнительных ОЗУ объединены и подключены к первому входу элемента итерационного сравнения и второму входу элемента сравнения, выходы N исполнительных ОЗУ объединены и подключены ко второму входу элемента итерационного сравнения, выход ПЗУ соединен с первым входом элемента сравнения, выход элемента итерационного сравнения подключен к входу промежуточного ОЗУ и второму входу промежуточного элемента И, первый вход которого соединен с выходом промежуточного ОЗУ, выход промежуточного элемента И соединен с выходом элемента сравнения и подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с проверочным входом ПЗУ и является проверочным входом блока анализа катастроф, выход элемента И соединен со считывающим входом центрального ОЗУ и является предупредительным выходом блока анализа катастроф и выходом «Угроза катастрофы» устройства.

Блок задания пороговых значений интенсивности состоит из проверочного ОЗУ и счетчика, при этом тактовый выход счетчика подключен к тактовому входу проверочного ОЗУ, освобождающий выход которого подключен к освобождающему входу счетчика, тактовый вход которого является тактовым входом блока задания пороговых значений интенсивности, проверочный выход проверочного ОЗУ является выходом блока задания пороговых значений интенсивности, управляющий вход проверочного ОЗУ является управляющим входом блока задания пороговых значений интенсивности и входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства.

Число «λ, (λΛ; λ ≥ 1; λ = s / t_наб)» характеризует возможную интенсивность поступления МПС, имеет физический смысл количества сообщений s, поступающих за единицу времени t_наб, определяется возможностями системы по оцениванию и граничным значениям производительности. Это число изменяется в пределах λ =1, 2, …, Λ и, как правило, составляет от 1 (одного) до 1000 (тысячи).

Число «n, (nN; n = 1, 2, … , N)» характеризует возможное количество самостоятельных, автономных, следующих друг за другом временных интервалов t_наб наблюдения, определяется возможностями системы по продолжительности анализа, граничным значениям производительности, и, как правило, составляет от 1 (одного) до 100 (ста).

Число «s, (sS; s ≥ 1)» характеризует возможное количество сообщений (многопакетных сообщений), поступающих для анализа на вход устройства, используется для расчета интенсивности поступающих МПС и, как правило, составляет от 1 (одного) до 10000 (десяти тысяч).

Число «k, (kK; k ≥ 1)» характеризует возможное количество пакетов в потоке МПС, поступающих для анализа на вход устройства, и, как правило, составляет от 1 (одного) до 100000 (ста тысяч).

Принцип создания предлагаемого управляемого устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений основан на известных результатах исследований в области теории катастроф, изложенных в работах [1-6]. Анализ данных работ позволяет сформировать математически корректный алгоритм идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний, характерных для аварийного, критического положения параметров надежности и устойчивости системы, для ситуации, способной проявиться при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий (таких как интенсивность поступления МПС), имеющих место в реальных ГСИ и ЛВС.

Таким образом, в рамках управляемой параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, решается задача априорного анализа (оценивания) и сравнения значений интенсивности этих потоков. С точки зрения физической интерпретации, это процесс априорного статистического анализа плавных и незначительных изменений внешних условий и управляющих воздействий на систему с возможностью оповещения (предупреждения) пользователя (оператора, системного администратора) о потенциальных катастрофических последствиях в ее поведении, которые на первый взгляд не видны и практически никогда не учитываются при реализации алгоритмов оценки параметров потоков и закона их распределения.

При данном подходе к параметрической оценке закона распределения потоков сообщений, возможно представление динамики изменения состояния данной системы при плавных и незначительных вариациях внешних условий и управляющих воздействий, в виде динамики изменения интенсивности (λ = s / t_наб) поступающих МПС - изменения на входах устройства количества s поступающих сообщений за интервал времени t_наб, определяемый блоком управления. Анализ результатов работ [1-6] позволяет предусмотреть в устройстве возможность идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий.

Математическая формализация физических параметров внешних условий и управляющих воздействий, влияющих на поведение системы, может быть представлена посредством статистического определения на входах устройства соответствующих значений интенсивности λ, как количества сообщений s, поступающих за единицу времени t_наб , где λ =1, 2, …, Λ (может составлять, например, от 1 (одного) до 1000 (тысячи)). Количество n, где n = 1, 2, … , N - число следующих друг за другом временных интервалов t_наб наблюдения (может составлять, например, от 1 (одного) до 100 (ста)).

Общее количество таких значений интенсивности за все время наблюдения и оценивания равно Λ и данные значения представляют собой множество:

Λ_N ={ λ ₁ (t_наб), λ ₂ (t_наб +1), …, λ _n (t_наб +n), … , Λ_N (t_наб +(N-1)) } (1)

где каждый n-й элемент множества, кроме Λ_N (t_наб +(N-1)), является подмножеством Λ_N и имеет физический смысл превышения порога возможностей системы по обслуживанию поступающих сообщений с данной интенсивностью, и, как следствие, высокой вероятности перехода процесса параметрической оценки закона распределения потоков сообщений в аварийное (катастрофичное) состояние на следующем временном интервале (t_наб+1) наблюдения и функционирования устройства.

Очевидно, что для решения задачи априорного оценивания и сравнения значений интенсивности поступающих МПС при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, необходимо проводить текущий пошаговый мониторинг, осуществлять идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы.

Идентификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы производится путем пошагового (на каждом шаге, т.е., каждом n-ом временном интервале (t_наб +n) наблюдения и функционирования устройства) априорного оценивания и сравнения значений каждого λ _n n-го элемента множества Λ_n с целью определения наличия или отсутствия возможного превышения этими значениями допустимого порога интенсивности поступления МПС, определяемого выражением:

λ _n (t_наб +n) Λ_n, (2)

где Λ_n - допустимое значение интенсивности поступления МПС на n-м временном интервале (t_наб +n) наблюдения, при превышении которого, система с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния.

Для первого шага наблюдения, начального (первого, стартового) временного интервала параметрической оценки закона распределения это выражение имеет вид:

λ ₁ (t_наб) Λ₁ (3)

Превышение, на одном из последующих ((t_наб +1), (t_наб +2) и т.д.) временных интервалов, любым значением интенсивности λ _n данного порога, характеризует начало плавного изменения параметров внешних условий и управляющих воздействий.

Верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний представляет собой независимый от идентификации процесс, характеризует превышение значения любым значением интенсивности λ _n на предыдущем временном интервале t_наб (отсчета параметра (λ ₁)) над значением с каждого последующего отсчета (λ ₂), на следующем временном интервале (t_наб +1) и определяется, например, для первого и второго временного интервала, в соответствии с выражением

λ ₁ (t_наб) λ ₂ (t_наб+1) (4)

Физический смысл процесса верификации заключается в выявлении тенденции изменения параметров внешних условий и управляющих воздействий (интенсивности поступающих МПС) в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния системы. В обоих случаях априорного оценивания и сравнения значений интенсивности поступающих сообщений, как при осуществлении процесса идентификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы, когда идентифицировано событие

λ _n (t_наб +n) > Λ_n (5)

так и при осуществлении процесса верификации, когда подтверждена тенденция изменения параметров внешних условий и управляющих воздействий (интенсивности поступающих сообщений) в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния системы

λ ₁ (t_наб) < λ ₂ (t_наб+1) (6)

пользователь (оператор, системный администратор), осуществляющий управление процессом параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, должен быть оповещен (предупрежден) о возможном аварийном состоянии системы оценивания.

Если пользователь (оператор, системный администратор) не способен повлиять на нежелательное изменение параметров внешних условий и управляющих воздействий (интенсивность поступающих МПС) или нуждается, например, для проверки системы оценки в критичных условиях, в получении именно граничных и аварийных (катастрофичных) ее состояний, процесс параметрической оценки закона распределения будет осуществляться без коррекции интенсивности поступающих сообщений или пороговых значений этой интенсивности.

Если пользователь (оператор, системный администратор) способен повлиять на нежелательное изменение параметров внешних условий и управляющих воздействий (интенсивность поступающих сообщений) и процесс параметрической оценки закона распределения потоков сообщений осуществляется в рамках, когда аварийные состояния недопустимы, на основе полученных данных идентификации и верификации происходит внешняя коррекция интенсивности поступающих МПС или их пороговых значений с целью не допустить аварийного (катастрофичного) скачкообразного изменения состояний системы при малых возмущениях [2].

Примеры, иллюстрирующие аналогичные, с точки зрения теории катастроф, операции предотвращения потери устойчивости и надежности сложных управляемых систем при плавных изменениях внешних условий, приведены в [1] и [2], здесь представлены алгоритмы анализа структурной устойчивости объектов и оценки критических точек (точек Морса) в процессе функционирования системы, характеризующих локальные максимумы и минимумы устойчивого (не катастрофичного) поведения объекта при плавных изменениях внешних условий.

Анализ выражений (1) - (6) позволяет сделать вывод о технической возможности реализации процесса параметрической оценки закона распределения потоков сообщений и процессов идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы оценивания при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий (плавных изменениях интенсивности поступающих сообщений).

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения блока анализа катастроф, предназначенного для осуществления процедур идентификации и верификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния системы оценивания, и блока задания пороговых значений интенсивности, предназначенного для формирования управляющей кодовой последовательности, последовательности пороговых значений интенсивности поступающих сообщений, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (системного администратора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих МПС, в заявленном управляемом устройстве достигается возможность обеспечивать повышение надежности и устойчивости его функционирования в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, обеспечивать параметрическую оценку закона распределения потоков сообщений и производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) значений интенсивности анализируемых потоков при плавных изменениях внешних условий и управляющих воздействий (интенсивности поступающих МПС), а также возможность своевременно оповещать (предупреждать) пользователя (оператора, системного администратора) системы об ее возможном аварийном состоянии, на основе полученных данных идентификации и верификации.

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых представлены:

на фиг. 1 - структурная схема устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений;

на фиг. 2 - структурная схема блока анализа катастроф;

на фиг. 3 - структурная схема блока задания пороговых значений интенсивности;

на фиг. 4 - структурная схема блока вычисления параметров;

на фиг. 5 - структурная схема блока вычисления средних арифметических значений;

на фиг. 6 - структурная схема блока определения типа распределения;

на фиг. 7 - структурная схема вычислителя распределения;

на фиг. 8 - структурная схема блока управления;

на фиг. 9 - структурная схема блока анализа интенсивности;

на фиг. 10 - структурная схема блока анализа признака пакета;

на фиг. 11 - структурная схема блока преобразования вида признака пакета.

Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, изображенное на фиг. 1, состоит из входного усилителя 1, вход которого является входом устройства, блока вычисления параметров 2, блока вычисления средних арифметических значений 3, блока определения типа распределения 4, вычислителя распределения 5, блока управления 6, блока анализа интенсивности 7, блока анализа признака пакета 8, блока преобразования вида признака пакета 9, блока анализа катастроф 10 и блока задания пороговых значений интенсивности 11. Выход 92 блока преобразования вида признака пакета 9 соединен с возвратным признаковым входом 83 блока анализа признака пакета 8, четкий признаковый выход 84 которого подключен к информационному входу 21 блока вычисления параметров 2, выход входного усилителя 1 соединен с информационным входом 81 блока анализа признака пакета 8, нечеткий признаковый выход 82 которого подключен к входу 91 блока преобразования вида признака пакета 9. Обнуляющий 62 и управляющий 63 выходы блока управления 6 соединены соответственно с обнуляющим 22 и управляющим 23 входами блока вычисления параметров 2, первый 24 информационный выход которого подключен к первому 31 информационному входу блока вычисления средних арифметических значений 3, первый информационный выход 33 которого соединен с первым информационным входом 51 вычислителя распределения 5 и с входом блока определения типа распределения 4, первый 41, второй 42 и третий 43 модификационные выходы которого подключены соответственно к первому 53 , второму 54 и третьему 55 модификационным входам вычислителя распределения 5, второй информационный вход 52 которого соединен со вторым информационным выходом 34 блока вычисления средних арифметических значений 3. Выход 59 вычислителя распределения 5 является выходом устройства, первый 57 и второй 58 параметрические входы вычислителя распределения 5 соединены соответственно с первым 73 и вторым 74 параметрическими выходами блока анализа интенсивности 7, управляющий выход 72 которого подключен к управляющему входу 35 блока вычисления средних арифметических значений 3. Тактовый выход 61 блока управления 6 подключен к тактовому входу 56 вычислителя распределения 5, тактовому входу 105 блока анализа катастроф 10 и тактовому входу 113 блока задания пороговых значений интенсивности 11, второй 25 информационный выход блока вычисления параметров 2 подключен к информационному входу 102 блока анализа катастроф 10, информационный выход 104 которого соединен со вторым информационным входом 32 блока вычисления средних арифметических значений 3 и с входом 71 блока анализа интенсивности 7, при этом проверочный вход 103 блока анализа катастроф 10 соединен с выходом 111 блока задания пороговых значений интенсивности 11, управляющий вход 112 которого является входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства, предупредительный выход 101 блока анализа катастроф 10 является выходом «Угроза катастрофы» устройства.

Блок анализа катастроф 10 (фиг. 2) предназначен для осуществления процедур идентификации и верификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможной катастрофической интенсивности поступающих сообщений, а значит, возможного катастрофического состояния системы.

Блок анализа катастроф 10 состоит из центрального оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 10.0, N исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 10.2, элемента итерационного сравнения 10.3, элемента сравнения 10.4, промежуточного ОЗУ 10.5, промежуточного элемента И 10.6 и элемента И 10.7. Информационный вход 10.0-1 центрального ОЗУ 10.0 является информационным входом 102 блока анализа катастроф 10, информационный выход 10.0-2 центрального ОЗУ 10.0 является информационным выходом 104 блока анализа катастроф 10, тактовый вход 10.0-3 центрального ОЗУ 10.0 подключен к тактовому входу 10.2-1 ПЗУ 10.2 и является тактовым входом 105 блока анализа катастроф 10, n-й исполнительный выход 10.0-4_n центрального ОЗУ 10.0, где n = 1, 2,…, N, подключен к входу n-го исполнительного ОЗУ 10.1_n . Входы N исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N объединены и подключены к первому входу 10.3-1 элемента итерационного сравнения 10.3 и второму входу 10.4-2 элемента сравнения 10.4, выходы N исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N объединены и подключены ко второму входу 10.3-2 элемента итерационного сравнения 10.3. Выход ПЗУ 10.2 соединен с первым входом 10.4-1 элемента сравнения 10.4, выход элемента итерационного сравнения 10.3 подключен к входу промежуточного ОЗУ 10.5 и второму входу 10.6-2 промежуточного элемента И 10.6, первый вход 10.6-1 которого соединен с выходом промежуточного ОЗУ 10.5, выход промежуточного элемента И 10.6 соединен с выходом элемента сравнения 10.4 и подключен к первому входу 10.7-1 элемента И 10.7, второй вход 10.7-2 которого соединен с проверочным входом 10.2-2 ПЗУ 10.2 и является проверочным входом 103 блока анализа катастроф 10. Выход элемента И 10.7 соединен со считывающим входом 10.0-5 центрального ОЗУ 10.0 и является предупредительным выходом 101 блока анализа катастроф 10 и выходом «Угроза катастрофы» устройства.

Центральное ОЗУ 10.0 блока анализа катастроф 10 предназначено для записи, хранения, считывания с исполнительных выходов 10.4₁ - 10.4_N в двоичном коде значений интенсивности МПС для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения и считывания с информационного выхода 10.0-2 идентифицированных и верифицированных значений интенсивности λ в параллельном коде в блок вычисления средних арифметических значений 3 и в блок анализа интенсивности 7. Схема построения центрального ОЗУ известна, оно может быть технически реализовано на базе серийно выпускаемого программируемого динамического оперативного запоминающего устройства с N-разрядным выходом, в соответствии с описанием, представленным в работе [Основы электроники: учебник для СПО / О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2016. - 407 с. С. 229-231, рис. 4.3.2].

Исполнительные ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N блока анализа катастроф 10 идентичны и предназначены для записи, хранения и считывания в двоичном коде из ячеек памяти значений интенсивности МПС для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) временного интервала t_наб наблюдения, т.е., например, значения интенсивности (λ ₁) на t_наб-ом (предыдущем) временном интервале наблюдения, значения интенсивности (λ ₂) на (t_наб+1)-ом (следующем) и т.д., временном интервале наблюдения и функционирования устройства. Исполнительные ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N могут быть технически реализованы на базе серийно выпускаемого оперативного запоминающего устройства, как показано в [Аверченков О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 588 с., С. 246-247].

Постоянное запоминающее устройство 10.2 блока анализа катастроф 10 предназначено для предварительной записи, регистрации, хранения и считывания в двоичном коде из ячеек памяти на первый вход элемента сравнения 10.4 заранее записанного допустимого значения (порога) интенсивности Λ_n поступающих МПС для каждого из n-го из N временного интервала t_наб наблюдения, позволяющего определить наличие или отсутствие возможного превышения реальными значениями интенсивности λ _n этого допустимого порога. Техническая реализация ПЗУ 10.2 возможна на базе регистра с функциями постоянного запоминающего устройства, описание работы и схема таких регистров известны и приведены, например, в книге [Аверченков О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 588 с., С. 443-445].

Элемент итерационного сравнения 10.3 блока анализа катастроф 10 предназначен для последовательного пошагового (потактового, на каждом шаге (такте), т.е., каждом n-ом временном интервале (t_наб+n) наблюдения и функционирования устройства) априорного оценивания и сравнения значений каждого λ _n n-го элемента множества Λ_n друг с другом с целью определения наличия или отсутствия возможного превышения этими значениями допустимого порога интенсивности поступления МПС в соответствии с выражением (4). Элемент итерационного сравнения 10.3 может быть реализован технически на базе серийно выпускаемого цифрового узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в книге [Аверченков О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 588 с., С. 428-429].

Элемент сравнения 10.4 блока анализа катастроф 10 предназначен для последовательного пошагового (потактового, на каждом шаге (такте), т.е., каждом n-ом временном интервале (t_наб+n) наблюдения и функционирования устройства) априорного оценивания и сравнения заранее записанного допустимого значения (порога) интенсивности Λ_n поступающих МПС с реальными значениями реальными значениями интенсивности λ _n в соответствии с выражением (2). Элемент сравнения 10.4 представляет собой цифровой узел сравнения (цифровой компаратор), описанный в [Аверченков О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 588 с., С. 428-429].

Промежуточное ОЗУ 10.5 блока анализа катастроф 10 предназначено для записи, промежуточного хранения и считывания в двоичном коде логического нуля или логической единицы, характеризующих полученный на n-ом временном интервале (такте) результат идентификации и верификации. Промежуточное ОЗУ 10.5 может быть реализовано на базе динамического ОЗУ, описанного в литературе [Аверченков О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы. - М.: ДМК Пресс, 2012. - 588 с., С. 246-247].

Промежуточный элемент И 10.6 блока анализа катастроф 10 предназначен для сравнения полученного результата идентификации и верификации (логический нуль или логическая единица) на предыдущем временном интервале (такте) наблюдения (t_наб) с результатом идентификации и верификации (логический нуль или логическая единица), полученным на следующем (t_наб+1) временном интервале (такте) наблюдения и функционирования устройства. Частный случай технической реализации промежуточного элемента И 10.6 описан в [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 816 с., С. 79-81].

Элемент И 10.7 блока анализа катастроф 10 предназначен для подтверждения (собственно верификации) выявленной тенденции изменения интенсивности поступающих МПС в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния, а также для реализации процедуры оповещения администратора (пользователя, оператора) о возможном катастрофическом состоянии количества сообщений s, поступающих за единицу времени t_наб (катастрофическом состоянии интенсивности поступающих МПС). Элемент И 10.7 может быть технически реализован на основе типового логического элемента И, описанного в [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 816 с., С. 79-81].

Блок задания пороговых значений интенсивности 11 (фиг. 3) предназначен для формирования управляющей кодовой последовательности, последовательности пороговых значений интенсивности поступающих сообщений, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (системного администратора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих МПС.

Блок задания пороговых значений интенсивности 11 состоит из проверочного ОЗУ 11.0 и счетчика 11.1. Тактовый выход 11.1-1 счетчика 11.1 подключен к тактовому входу 11.0-2 проверочного ОЗУ 11.0, освобождающий выход 11.0-3 которого подключен к освобождающему входу 11.1-4 счетчика 11.1, тактовый 11.1-3 вход которого является тактовым входом 113 блока задания пороговых значений интенсивности 11. Проверочный выход 11.0-1 проверочного ОЗУ 11.0 является выходом 111 блока задания пороговых значений интенсивности 11, управляющий вход 11.0-4 проверочного ОЗУ 11.0 является управляющим входом 112 блока задания пороговых значений интенсивности 11 и входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства.

Проверочное ОЗУ 11.0 блока задания пороговых значений интенсивности 11 предназначено для записи, хранения и считывания в двоичном коде последовательности допустимых (пороговых) значений интенсивности поступающих МПС, а также записи логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение администратора (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих сообщений. Проверочное ОЗУ 11.0 может быть технически реализовано на базе серийно выпускаемого программируемого динамического оперативного запоминающего устройства в соответствии с описанием, представленным в работе [Основы электроники: учебник для СПО / О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2016. - 407 с. С. 229-231, рис. 4.3.2].

Счетчик 11.1 блока задания пороговых значений интенсивности 11 предназначен для определения моментов начала считывания в двоичном коде вновь введенных управляющих воздействий - новых допустимых (пороговых) значений интенсивности поступающих МПС, а также моментов начала считывания логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение администратора (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих сообщений. Счетчик 11.1 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого счетчика с управляемым сбросом, описание работы и схема такого счетчика приведены, например, в работе [Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учеб. пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 816 с., С. 247-248].

Входной усилитель 1, входящий в общую структурную схему, предназначен для осуществления процедуры усиления, нормировки по амплитуде и длительности входного потока - бинарной импульсной последовательности. Принцип работы входного усилителя 1 известен, описан в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22), входной усилитель 1 может быть технически реализован в виде триггера Шмитта, как показано в работе [Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. Изд. 2-е переработанное и дополненное. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 338 с., С. 99-100].

Блок вычисления параметров 2, входящий в общую структурную схему, предназначен для определения текущих значений параметров потока - интенсивности поступающих сообщений λ и соотношения длин пакетов и сообщений ξ. Структура блока вычисления параметров 2 известна, детально описана в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 5), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 5) и представлена на фиг. 4 данного описания. Блок вычисления параметров 2 (см. фиг. 4) состоит из дешифратора заголовков пакетов 2.1, обнаружителя пауз 2.2, счетчика информационной длины многопакетных сообщений 2.3, счетчика сообщений 2.4 и вычислителя соотношения информационных длин пакетов и сообщений 2.5.

Блок вычисления средних арифметических значений 3, входящий в общую структурную схему, предназначен для получения численных значений усредненных за интервал наблюдения параметров потока (). Его структурная схема известна, детально описана в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 2), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 6) и представлена на фиг. 5 данного описания. Блок вычисления средних арифметических значений 3 (см. фиг. 5) состоит из счетчика-делителя значений длительности 3.1, счетчика-делителя значений интенсивности 3.2 и элемента ЗАПРЕТ 3.3.

Блок определения типа распределения 4, входящий в общую структурную схему, предназначен для осуществления процедуры сравнения значений параметра соотношения длительности с единичным порогом и принятия решения о принадлежности однородного входного потока к одной из трех известных модификаций потоков многопакетных сообщений. Схема блока определения типа распределения 4 известна, описана в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 6), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 7) и представлена на фиг. 6 данного описания. Блок определения типа распределения 4 (см. фиг. 6) содержит: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 4.1, два компаратора 4.2 и 4.3, генератор порогового напряжения 4.4 и элемент ИЛИ-НЕ 4.5.

Вычислитель распределения 5, входящий в общую структурную схему, предназначен для получения оценочных значений плотности вероятности потока. Его структурная схема известна, описана в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 3), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 8) и представлена на фиг. 7 данного описания. Вычислитель распределения 5 (см. фиг. 7) состоит из арифметико-логического элемента 5.1 и элемента И 5.2.

Блок управления 6, входящий в общую структурную схему, предназначен для регулировки интервалов наблюдения (t_наб), длины пакета (m_п) и количества пакетов (k). Структурная схема блока управления 6 известна, подробно описана в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 7), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 9) и представлена на фиг. 8 данного описания. Блок управления 6 (см. фиг. 8) содержит генератор тактовых импульсов 6.1 и три делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД) - 6.2, 6.3 и 6.4.

Блок анализа интенсивности 7, входящий в общую структурную схему, предназначен для текущего оценивания и сравнения прошедших верификацию и идентификацию предыдущего (λ ₁) и последующего (λ ₂) значений отсчетов параметра интенсивности λ входного потока сообщений в интересах вычисления типа распределения. Его структурная схема известна, подробно описана, например, в (см. патент РФ №2165100 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2001 г., бюл.10, фиг. 4), в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 10) и представлена на фиг. 9 данного описания. Блок анализа интенсивности 7 (см. фиг. 9) состоит из элемента сравнения 7.1, оперативного запоминающего элемента 7.2, первичного элемента И 7.3 и вторичного элемента И 7.4.

Блок анализа признака пакета 8, входящий в общую структурную схему, предназначен для осуществления процедуры последовательного сравнения поступающих в двоичном коде битовых последовательностей с точки зрения их соответствия признакам пакетов (количество бит, очередность и интенсивность следования бит флага начала (окончания) информационной части пакета), соответствующих использующемуся и заранее известному для ГСИ и ЛВС протоколу обмена, а также принятия решения о логико-математической природе их идентификационных атрибутов - признаки пакета в данной битовой последовательности идентифицируются однозначно и соответствуют исходным (эталонным) признакам, либо признаки пакета идентифицируются неоднозначно (нечетко, могут быть описаны с привлечением лингвистической переменной) и требуется дополнительная верификация, математически корректная обработка и проверка их однозначной принадлежности к эталонному множеству идентификационных признаков. Структурная схема, принцип действия, состав элементов блока анализа признака пакета 8, их характеристики и особенности технической реализации известны, подробно описаны в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 2), детальная схема блока представлена на фиг. 10 данного описания. Блок анализа признака пакета 8 (см. фиг. 10) состоит из анализатора количества бит заголовка пакета 8.1, анализатора очередности бит заголовка пакета 8.2, анализатора интенсивности бит заголовка пакета 8.3, анализатора совпадений признаков 8.4 и верификатора 8.5.

Блок преобразования вида признака пакета 9, входящий в общую структурную схему, предназначен для математически корректного преобразования исходных данных, характеризующих признаки пакетов и идентифицированных в нечеткой форме (не параметрически) к виду, пригодному для параметрического оценивания закона распределения потоков сообщений. Структурная схема, принцип действия, состав элементов блока преобразования вида признака пакета 9, их характеристики и особенности технической реализации известны, подробно описаны в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 4), детальная схема блока представлена на фиг. 11 данного описания. Блок преобразования вида признака пакета 9 (см. фиг. 11) состоит из счетчика 9.1, вычислителя дополнения 9.2, основного 9.3 и вспомогательного 9.4 запоминающих элементов, основного 9.5 и вспомогательного 9.6 вычислителей пересечения, вычислителя объединения 9.7 и анализатора функции α-уровня 9.8.

Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений работает следующим образом. Известно [1-5], что с точки зрения обеспечения повышения надежности и устойчивости его функционирования в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, с точки зрения реализации процедур анализа и предупреждения администратора (пользователя, оператора) о возможной катастрофической интенсивности анализируемых потоков, существует возможность производить идентификацию и верификацию состояний граничного и аварийного (катастрофического) числа поступающих сообщений за единицу (период) времени, способного, плавно нарастая до критической цифры, в непредвиденный момент времени привести к скачкообразному (в подавляющем большинстве случаев - негативному) изменению состояния показателей качества данной системы оценивания.

Эта возможность реализуется на основе принципа динамического, пошагового (на каждом шаге, т.е., на каждом n-ом временном интервале (t_наб+n) наблюдения и функционирования устройства) априорного оценивания и контроля значений граничной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС с использованием методов теории катастроф.

Очевидно, что при параметрической оценке закона распределения потоков сообщений, когда интенсивность поступающих МПС плавно изменяться под влиянием управляющих воздействий или внешних факторов, объективно изменяются во времени не только число поступающих сообщений за единицу (период) времени, предопределяющих плавный дрейф параметров системы оценивания в сторону граничного и катастрофичного состояния, но и текущие требования администратора (пользователя, оператора) к необходимости оповещения (предупреждения) об ее возможном аварийном состоянии. В данных условиях, когда плавное нарастание числа поступающих сообщений за единицу (период) времени может привести к скачкообразному изменению состояния системы оценивания, затруднено надежное и устойчивое функционирование устройства, существует потенциальная возможность (опасность) его блокировки, коллапса.

Анализ работ [1-5], посвященных алгоритмам и принципам реализации методов теории катастроф в задачах анализа сложных технических процессов и систем, позволяет сделать вывод о возможности повышения уровня надежности и устойчивости функционирования заявленного устройства в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, на основе технической реализации процедур идентификации и верификации состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности анализируемых потоков, при превышении которой, система параметрической оценки с большой вероятностью перейдет в аварийное состояние из любого другого состояния.

Построение устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений на основе предложенного принципа работы позволяет получить преимущество перед прототипом, обеспечивая повышение надежности и устойчивости функционирования заявленного устройства в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, когда в динамике работы таких систем число поступающих сообщений за единицу (период) времени может плавно изменяться под влиянием управляющих воздействий или внешних факторов, создавая потенциальную угрозу их блокировки (коллапса).

Техническая реализация динамического, пошагового (на каждом шаге, т.е., на каждом n-ом временном интервале (t_наб +n) наблюдения и функционирования устройства) контроля значений граничной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений с использованием методов теории катастроф в заявленном устройстве осуществлена путем введения внешнего динамического управления значением допустимой интенсивности (допустимого количества поступающих сообщений за период времени), при превышении значений которой система оценивания с большой вероятностью перейдет в аварийное состояние из любого другого состояния (в заявленном устройстве - вход «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства и блок задания пороговых значений интенсивности 11), путем введения внешнего динамического управления формированием сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение администратора (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений (в заявленном устройстве - вход «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства и блок задания пороговых значений интенсивности 11) и введения идентификации и верификации состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений, а также формирования сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния количества поступающих сообщений за период времени (в заявленном устройстве реализованы в рамках блока анализа катастроф 10).

С учетом этого, в заявленном устройстве происходит параметрическая оценка закона распределения потоков сообщений, где наряду с возможностью оценки параметров распределения однородных и неоднородных (смешанных) потоков МПС, признаки которых могут быть заданы (определены) как количественно, так и качественно - неоднозначно, нечетко, с привлечением лингвистической переменной, осуществляется реализация идентификации и верификации состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС, а также управляемое формирование значений допустимой интенсивности, обуславливающие повышение надежности и устойчивости работы заявленного устройства в реальных условиях, в которых ему приходится функционировать.

Исследуемый входной поток МПС пользователей в виде бинарной импульсной последовательности, усиленной и пронормированной по амплитуде и длительности входным усилителем 1, поступает на информационный вход 81 блока анализа признака пакета 8. Блок анализа признака пакета 8 может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг. 10. Сравнение и принятие решения в блоке 8 подробно описано в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 2, фиг. 3) и происходит следующим образом. Усиленная и пронормированная по амплитуде и длительности бинарная импульсная последовательность с информационного входа 81 блока анализа признака пакета 8 одновременно поступает на входы 8.1-1, 8.2-1 и 8.3-1 анализатора количества бит заголовка пакета 8.1, анализатора очередности бит заголовка пакета 8.2 и анализатора интенсивности бит заголовка пакета 8.3 соответственно. Анализатор количества бит заголовка пакета 8.1 осуществляет последовательное сравнение количества бит поступающей последовательности с эталонным (принятым для данного протокола количеством бит заголовка), анализатор очередности бит заголовка пакета 8.2 осуществляет последовательное сравнение очередности следования бит поступающей бинарной импульсной последовательности с эталонной, а в анализаторе интенсивности бит заголовка пакета 8.3 происходит последовательное сравнение интенсивности следования бит поступающей бинарной импульсной последовательности с эталонной. Таким образом, в каждом из трех анализаторов (8.1, 8.2 и 8.3) поступающая бинарная импульсная последовательность сравнивается по своему признаку, причем, если признак бинарной импульсной последовательности совпал с эталонным признаком пакета, на соответствующем выходе 8.1-2, 8.2-2 и 8.3-2 данного анализатора к бинарной импульсной последовательности добавляется бинарный символ 1 («единица») - в случае совпадения, либо 0 («нуль») - в случае несовпадения.

Исходные бинарные импульсные последовательности, но уже каждая со своим дополнительным бинарным символом (1 либо 0), с выхода 8.1-2 анализатора количества бит заголовка пакета 8.1, выхода 8.2-2 анализатора очередности бит заголовка пакета 8.2 и выхода 8.3-2 анализатора интенсивности бит заголовка пакета 8.3 поступают соответственно на первый признаковый 8.4-1, второй признаковый 8.4-2 и третий признаковый 8.4-3 входы анализатора совпадений признаков 8.4. Анализ (сравнения) этих дополнительных символов в анализаторе совпадений признаков 8.4 осуществляется следующим образом. Если в качестве дополнительных символов поступили все три «единицы», то эта бинарная кодовая последовательность, характеризующая признаки пакетов, признана однозначно идентифицированной, она несомненно является последовательностью бит флага начала (окончания) информационной части пакета и, уже без дополнительных символов, через четкий выход 8.4-5 анализатора совпадений признаков 8.4 и четкий признаковый выход 84 блока анализа признака пакета 8 поступает на информационный вход 21 блока вычисления параметров для дальнейшего определения текущих значений параметров потока λ и ξ. Если в качестве дополнительных символов от любого из трех анализаторов (8.1, 8.2 и 8.3) поступил хотя бы один «нуль», то эта бинарная кодовая последовательность, характеризующая признаки пакетов, признана неоднозначно (нечетко) идентифицированной, является нечеткой кодовой последовательностью и требует дополнительной проверки с точки зрения ответа на вопрос является ли она последовательностью бит флага начала (окончания) информационной части пакета или нет. В этом случае данная бинарная кодовая последовательность, нечетко характеризующая признаки пакетов (нечеткая кодовая последовательность), через нечеткий выход 8.4-4 анализатора совпадений признаков 8.4 поступает на главный вход 8.5-1 верификатора 8.5, и, через нечеткий признаковый выход 82 блока анализа признака пакета 8, поступает на вход 91 блока преобразования вида признака пакета 9 для дополнительной математически корректной обработки и проверки однозначной принадлежности к эталонному множеству идентификационных признаков. При этом дополнительные бинарные символы (1 либо 0) играют роль предварительной «подсказки» для экспертов, что мнение используется при вычислениях в блоке преобразования вида признака пакета 9, который может быть технически реализован, как показано на фиг. 11. Трансформирование (преобразование) исходных данных, характеризующих признаки пакетов и заданных в нечеткой форме (нечеткой кодовой последовательности) к виду, пригодному для определения текущих значений параметров потока λ и ξ, осуществляется следующим образом (см. фиг. 11). Нечеткая кодовая последовательность, характеризующая признаки пакетов, с входа 91 блока преобразования вида признака пакета 9 поступает на вход 9.1-1 счетчика 9.1, который регистрирует и сортирует информацию на две составляющие, в соответствии с количеством мнений экспертов (количеством экспертов) о степени принадлежности конкретного признака пакета в рамках сообщения к пространству признаков. Первый 9.1-2 и второй 9.1-3 выходы счетчика 9.1 соответствуют данным от первого и второго экспертов, с этих выходов информация в двоичном коде поступает соответственно на вход 9.3-1 основного запоминающего элемента 9.3 и прямой вход 9.4-1 вспомогательного запоминающего элемента 9.4, а также соответственно на первый 9.2-1 и второй 9.2-2 вход вычислителя дополнения 9.2. Вычислитель дополнения 9.2 реализует функцию арифметического вычитания из единицы значений функций принадлежности нечетких множеств, в соответствии с тем, как показано в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 4). Основной 9.3 и вспомогательный 9.4 запоминающие элементы хранят нечеткую информацию от экспертов и через свои выходы 9.3-2 и 9.4-2 в двоичном коде выдают значения функций принадлежности нечетких множеств на главный вход 9.5-1 основного вычислителя пересечения 9.5 и на главный вход 9.6-1 вспомогательного вычислителя пересечения 9.6 соответственно. Каждый из основного 9.5 и вспомогательного 9.6 вычислителей пересечения, получая в двоичном коде на свои дополнительные входы 9.5-2 и 9.6-2 соответственно значения элементов дополнения нечетких множеств с первого 9.2-3 и второго 9.2-4 выходов вычислителя дополнения 9.2, выполняет функцию пересечения, как описано в прототипе. С выхода 9.5-3 основного вычислителя пересечения 9.5 и выхода 9.6-3 вспомогательного вычислителя пересечения 9.6, полученные значения в двоичном коде поступают соответственно на первый 9.7-1 и второй 9.7-2 входы вычислителя объединения 9.7, выполняющего завершающий цикл дизъюнктивного суммирования. С выхода 9.7-3 вычислителя объединения 9.7 полученные итоговые значения (обобщенное мнение экспертов о значении) функции принадлежности признака пакета в рамках конкретного сообщения к пространству признаков в двоичном коде поступают на вход 9.8-1 анализатора функции α-уровня 9.8, на дополнительный вход 9.2-5 вычислителя дополнения 9.2 и дополнительный вход 9.4-3 вспомогательного запоминающего элемента 9.4. Анализатор функции α-уровня 9.08 осуществляет однозначный выбор (присвоение) количественных значений анализируемых нечетких параметров потока (признаков пакетов) в соответствии с правилом, описанном в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 4). Являясь, по сути, программируемой схемой сравнения, в которой в двоичном коде, сравниваются значения заранее введенного (запрограммированного) α-уровня и полученные из вычислителя объединения 9.7 верифицированные значения функции принадлежности конкретного признака пакета в рамках конкретного сообщения к пространству признаков, анализатор функции α-уровня 9.8, путем сравнения порога (α-уровня) однозначно и окончательно определяет, принадлежат ли признаки пакета к пространству истинных признаков. Если значение функции принадлежности (степень уверенности) интегрированного мнения экспертов, полученное с выхода вычислителя объединения 9.7 превышает α-уровень или равен ему, этот конкретный признак является истинным, т.е., однозначно указывает на флаг начала (окончания) информационной части пакета и анализатор функции α-уровня 9.8 выдает на выходе 9.8-2 в двоичном коде значение 1 - «единица». Если α-уровень превышает значение функции принадлежности (степень уверенности) интегрированного мнения экспертов, полученное с выхода вычислителя объединения 9.7, анализатор функции α-уровня 9.8 выдает на выходе 9.8-2 в двоичном коде значение 0 - «нуль». Передача информации на дополнительный вход 9.2-5 вычислителя дополнения 9.2 и дополнительный вход 9.4-3 вспомогательного запоминающего элемента 9.4 предназначена для случая, когда количество экспертов больше двух. В этом случае определяется дополнение полученного с выхода 9.7-3 вычислителя объединения 9.7 нечеткого множества в вычислителе дополнения 9.2 и полученные с выхода 9.7-3 вычислителя объединения 9.7 значения перезаписываются во вспомогательный запоминающий элемент 9.4, играя роль информации от первого эксперта. Информация от нового (например, третьего) эксперта записывается через счетчик 9.1 в основной запоминающий элемент 9.3 и цикл вычислений повторяется снова. С выхода 9.8-2 анализатора функции α-уровня 9.8 полученные количественные значения (сигналы «нуль» или «единица») в двоичном коде через выход 92 блока преобразования вида признака пакета 9 поступают на возвратный признаковый вход 83 блока анализа признака пакета 8, являясь для верификатора 8.5, по сути, командой, указывающей на то, что либо признак пакета признан истинным (сигнал 1 - «единица»), заголовок пакета верифицирован и может быть направлен именно в этом качестве в блок вычисления параметров 2 для дальнейшей дешифровки, либо признак пакета не признан истинным (сигнал 0 - «нуль»), это не заголовок пакета (а, например, похожая на заголовок по структуре часть информационной составляющей пакета, информационная ошибка).

Алгоритм работы верификатора 8.5 подробно описан в прототипе (см. патент РФ №2281548 «Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений», G 06 F 17/18, 2006 г., бюл. 22, фиг. 4), в нем происходит реализация принятого в блоке преобразования вида признака пакета 9 решения о принадлежности (либо не принадлежности) анализируемого и математически корректно преобразованного признака пакета к пространству признаков и передача информации в блок вычисления параметров 2. Если из блока 9 поступил сигнал 1 («единица») - признак пакета признан истинным, верификатор 8.5 передает со своего выхода 8.5-2 хранящуюся, уже считающуюся проверенной, однозначно идентифицированной по признакам пакета и считающуюся истинной последовательность бит флага начала (окончания) информационной части пакета через четкий признаковый выход 84 блока анализа признака пакета 8 на информационный вход 21 блока вычисления параметров 2 для дальнейшего определения текущих значений параметров потока λ и ξ.

Если на вход 8.5-3 верификатора 8.5 (см. фиг. 10) из блока 9 поступил сигнал 0 («нуль») - признак пакета не признан истинным, это «не заголовок», заголовок пакета определен как ошибка, верификатор 8.5 также через четкий признаковый выход 84 блока анализа признака пакета 8, передает в двоичном коде анализируемую битовую последовательность на информационный вход 21 блока вычисления параметров 2, но с целью недопущения ложного срабатывания дешифратора заголовков пакетов 2.1, обнаружителя пауз 2.2 и счетчика информационной длины многопакетных сообщений 2.3 блока вычисления параметров 2, инвертирует первый бит из определенной, как «не заголовок» битовой последовательности на противоположный («нуль» на «единицу» или наоборот). Поскольку это заведомо информационная ошибка, вызванная искажениями канала, шумами и т.д., данная процедура на содержании информационной части пакета не скажется, тогда, как позволит устранить неоднозначность (нечеткость) для последующих процедур параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, заранее предотвратив ложное срабатывание дешифратора заголовков пакетов 2.1, обнаружителя пауз 2.2 и счетчика информационной длины многопакетных сообщений 2.3 блока вычисления параметров 2.

Тем самым, путем математически корректных вычислений в блоке анализа признака пакета 8 и блоке преобразования вида признака пакета 9, удается добиться того, что с четкого признакового выхода 84 блока анализа признака пакета 8 на информационный вход 21 блока вычисления параметров 2 всегда, несмотря на зачастую присутствующую в реальных каналах связи (на фоне шумов и ошибок), неоднозначность (нечеткость) наблюдаемых признаков пакетов, поступает бинарная импульсная последовательность, в которой параметрически и однозначно определены признаки пакетов МПС.

Дальнейшие этапы параметрического оценивания закона распределения потоков сообщений, включая этап идентификации и верификации состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС, а также управляемого формирования значений допустимой интенсивности, реализуются следующим образом. Исследуемый входной поток МПС - проверенная на нечеткость бинарная импульсная последовательность, в которой параметрически и однозначно определены признаки пакетов многопакетных сообщений, поступает с четкого признакового выхода 84 блока анализа признака пакета 8 на информационный вход 21 блока вычисления параметров 2, в котором производится определение текущих значений параметров λ и ξ. Блок вычисления параметров 2 может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг. 4.

Вычисление в блоке 2 (см. фиг. 4) текущих значений параметров λ и ξ происходит следующим образом. Дешифратор заголовков пакетов 2.1 анализирует поступающую на вход блока вычисления параметров 2 бинарную импульсную последовательность, и при обнаружении в ней идентифицированного признака начала информационной части пакета запускает счетчик информационной длины МПС 2.3, моменты завершения счета определяются моментами обнаружения дешифратором признака окончания информационной части пакета. Моменты поступления значений информационной длины сообщения m_c в вычислитель соотношений информационных длин 2.5 и обнуления счетчика 2.3 определяются моментами появления импульсов на выходе обнаружителя пауз 2.2, фиксирующего окончание сообщения. В вычислителе соотношений информационных длин пакетов и сообщений 2.5 определяются значения для фиксированной длины пакетов принятых для протокола обмена в ГСИ и ЛВС и устанавливаемых блоком управления 6 путем подачи через управляющий вход 23 блока 2 на второй управляющий вход 2.5-2 вычислителя соотношений информационных длин пакетов и сообщений 2.5 импульсов, количество которых соответствует значению m_с. Значение интенсивности λ определяется счетчиком сообщений 2.4 по импульсам с выхода обнаружителя пауз 2.2 за интервал времени t_наб, определяемый блоком 6 управления, посредством подачи импульсов с частотой f_наб через обнуляющий вход 22 блока 2 на второй обнуляющий вход 2.4-2 счетчика сообщений 2.4.

Значения λ в параллельном коде поступают со второго информационного выхода 25 блока вычисления параметров 2 на информационный вход 102 блока анализа катастроф 10.

Таким образом, на информационный вход 102 блока анализа катастроф 10 поступает в двоичном коде значения интенсивности поступающих сообщений и ведется учет этих значений в интересах контроля дрейфа этого числа в сторону граничного и катастрофичного состояния. После осуществления в блоке анализа катастроф 10 процедур идентификации и верификации состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности, через информационный выход 104 блока анализа катастроф 10 сигналы, характеризующие идентифицированное и верифицированное значение интенсивности поступления сообщений, последовательно поступают на второй информационный вход 32 блока вычисления средних арифметических значений 3 и на вход 71 блока анализа интенсивности 7.

При этом динамическое управление допустимым значением интенсивности, при превышении которого система оценивания с большой вероятностью перейдет в аварийное состояние из любого другого состояния, идентификация и верификация состояний граничной (катастрофической) интенсивности, а также формирование сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния интенсивности, реализуется в рамках блока анализа катастроф 10 и блока задания пороговых значений интенсивности 11 следующим образом.

Блок задания пороговых значений интенсивности 11 (фиг. 3) предназначен для формирования управляющей кодовой последовательности (состоящей из элементов множества Λ_N (см. выражение (1), где Λ_n - допустимое (пороговое, максимальное), а λ_n - реальное для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения значение интенсивности, при превышении которого система оценивания с большой вероятностью перейдет в аварийное состояние из любого другого состояния, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение администратора (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния количества поступающих сообщений за единицу (период) времени (т.е., интенсивности).

Блок задания пороговых значений интенсивности 11 состоит из проверочного ОЗУ 11.0, счетчика 11.1 и может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 3. Формирование управляющей кодовой последовательности допустимых значений интенсивности, а также формирование сигнала логического нуля или логической единицы производится следующим образом. С внешнего источника через вход «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства, управляющий вход 112 блока задания пороговых значений интенсивности 11 и управляющий вход 11.0-4 в ячейки памяти проверочного ОЗУ 11.0 (см. фиг. 3) производится последовательная запись в двоичном коде набора допустимых (пороговых) значений интенсивности для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения, а также запись логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния.

Отсчеты (t_наб), (t_наб+1), (t_наб+2) и т.д. шагов (тактов) наблюдения в рамках цикла работы устройства, а по сути, шагов (тактов) проверки (контроля) соответствия допустимых значений интенсивности их реальному значению, поступают с тактового выхода 61 блока управления на тактовые входы 105 и 113 блока анализа катастроф 10 и блока задания пороговых значений интенсивности 11 соответственно, являясь шагами отсчета в рамках цикла параметрической оценки закона распределения потоков сообщений. Данные сигналы (отсчеты) поступают через тактовый вход 113 блока задания пороговых значений интенсивности 11 на тактовый вход 11.1-3 счетчика 11.1 и определяют, поступая с тактового выхода 11.1-1 счетчика 11.1 на тактовый вход 11.0-2 проверочного ОЗУ 11.0, момент начала последовательного считывания в двоичном коде хранящейся в проверочном ОЗУ 11.0 Λ_N - набора допустимых (пороговых) значений интенсивности для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения. Последовательное считывание допустимых (пороговых) значений интенсивности для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения осуществляется через проверочный выход 11.0-1 проверочного ОЗУ 11.0 и выход 111 блока задания пороговых значений интенсивности 11 на проверочный вход 10.2-2 ПЗУ 10.2 блока анализа катастроф 10 (фиг. 2), а также определяет момент начала считывания хранящегося в проверочном ОЗУ 11.0 логического нуля или логической единицы. Считывание логического нуля или логической единицы также производится с проверочного выхода 11.0-1 проверочного ОЗУ 11.0 и выхода 111 блока задания пороговых значений интенсивности 11 на второй вход 10.7-2 элемента И 10.7 блока анализа катастроф 10 (фиг. 2). С освобождающего выхода 11.0-3 проверочного ОЗУ 11.0 (фиг. 3) на освобождающий вход 11.1-2 счетчика 11.1 в момент считывания последовательности допустимых (пороговых) значений интенсивности и считывания логического нуля (логической единицы) поступает сигнал, очищающий (освобождающий, сбрасывающий) значения счетчика 11.1 и дающий команду счетчику 11.1 начать новый отсчет для вновь введенных управляющих воздействий (Λ_N - последовательности допустимых (пороговых) значений интенсивности для каждого n-го временного интервала), и для вновь введенных управляющих воздействий - логического нуля (логической единицы).

Блок анализа катастроф 10 предназначен для осуществления процедур идентификации и верификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния интенсивности. Блок анализа катастроф 10 может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 2. Идентификация и верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний интенсивности поступающих сообщений, а также выработка сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения) осуществляется в блоке анализа катастроф 10 следующим образом.

Со второго информационного выхода 25 блока вычисления параметров 2 через информационный вход 102 блока анализа катастроф 10 (см. фиг. 2) на информационный вход 10.0-1 центрального ОЗУ 10.0 поступают в двоичном коде и записываются в ячейки памяти сигналы, содержащие значения λ на каждом шаге, т.е., на каждом n-ом временном интервале (t_наб +n) наблюдения и функционирования устройства.

С тактового выхода 61 блока управления 6, через тактовый вход 105 блока анализа катастроф 10 на тактовый вход 10.0-3 центрального ОЗУ 10.0 и на тактовый вход 10.2-1 ПЗУ 10.2 поступает тактовый сигнал, инициируя последовательное считывание из ячеек памяти центрального ОЗУ 10.0 значений λ интенсивности МПС для каждого n-го (n = 1, 2, … , N) следующего друг за другом временного интервала t_наб наблюдения, характеризуя (предопределяя) существование или отсутствие плавного дрейфа значений интенсивности в сторону граничного и катастрофического состояния системы, а именно тех значений, которые соответствуют множеству (1) и имеют физический смысл превышения порога возможностей системы по производительности и, как следствие, высокой вероятности перехода системы оценивания в аварийное, катастрофическое состояние.

Значения λ интенсивности МПС для каждого следующего, очередного (t_наб+1)-го временного интервала наблюдения последовательно считываются с каждого n-го из соответствующих исполнительных выходов 10.0-4₁ - 10.0-4_N центрального ОЗУ 10.0 на входы соответствующих n-ых исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N , а также на первый вход 10.3-1 элемента итерационного сравнения 10.3 и на второй вход 10.4-2 элемента сравнения 10.4 (см. фиг. 2). Кроме того, с выхода каждого n-го из исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N на второй вход 10.3-2 элемента итерационного сравнения 10.3 в двоичном коде последовательно считываются хранившиеся в ячейках памяти значения λ интенсивности МПС на (t_наб), предыдущем временном интервале наблюдения.

Кроме того, тактовый сигнал, поступающий с тактового входа 105 блока 10 на тактовый вход 10.2-1 ПЗУ 10.2, инициирует считывание в двоичном коде из ячеек памяти ПЗУ 10.2 на первый вход 10.4-1 элемента сравнения 10.4 заранее записанного допустимого значения интенсивности поступающих сообщений для любого n-го временного интервала наблюдения, значения, превышении которого, в соответствии с выражением (2), система оценивания с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофическое) состояние из любого другого состояния. На базе элемента сравнения 10.4 осуществляется процедура идентификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности МПС при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий. Данная процедура осуществляется путем последовательного пошагового (на каждом шаге, т.е., каждом n-ом временном интервале (t_наб+n) наблюдения и функционирования устройства) априорного оценивания и сравнения значений каждого λ _n n-го элемента множества Λ_n с целью определения наличия или отсутствия возможного превышения этими значениями допустимого порога интенсивности поступления МПС в соответствии с выражением (2).

Таким образом, элемент сравнения 10.4 осуществляет пошагового сравнение последовательно поступающих в двоичном коде с исполнительных выходов 10.0-4₁ - 10.0-4_N центрального ОЗУ 10.0 значений каждого λ _n(t_наб+n), со значением Λ_n , поступившим с выхода ПЗУ 10.2. Не превышение любым n-м λ _n(t_наб+n) значением данного порога Λ_n , характеризует не выполнение условия (5) и результат процедуры идентификации (сравнения) выражается в появлении на выходе элемента сравнения 10.4 логического нуля, который в двоичном коде поступает на первый вход 10.7-1 элемента И 10.7. Превышение любым n-м λ_n(t_наб+n) значением данного порога Λ_n, характеризует выполнение условия (5) и начало плавного изменения значений интенсивности для этого n-го временного отрезка в сторону граничного и катастрофического состояния, а результат процедуры идентификации (сравнения) выражается в появлении на выходе элемента сравнения 10.4 логической единицы, которая в двоичном коде поступает на первый вход 10.7-1 элемента И 10.7.

На базе элемента итерационного сравнения 10.3, промежуточного ОЗУ 10.5 и промежуточного элемента И 10.6 осуществляется процедура верификации граничных и аварийных (катастрофических) состояний интенсивности поступающих сообщений. Данная процедура осуществляется в два этапа. Первый этап осуществляется на базе элемента итерационного сравнения 10.3 путем последовательного пошагового априорного оценивания и сравнения значения λ интенсивности МПС для каждого предыдущего (t_наб)-го временного интервала наблюдения со значением λ интенсивности МПС на (t_наб+1) следующем, очередном временном интервале наблюдения в соответствии с выражением (4). С этой целью в элементе итерационного сравнения 10.3 осуществляется пошаговое сравнение последовательно и попарно поступающих в двоичном коде с выходов N исполнительных ОЗУ 10.1₁ - 10.1_N каждого из значений интенсивности на данном (t_наб)-ом шаге с соответствующими значениями интенсивности на следующем (t_наб+1)-ом шаге, поступающими с исполнительных выходов 10.0-4₁ - 10.0-4_N центрального ОЗУ 10.0. Не превышение любым n-м значением λ интенсивности МПС на (t_наб+1)-ом шаге соответствующего n-ого значения λ интенсивности МПС на (t_наб)-ом (предыдущем) шаге, характеризует не выполнение условия (6) и результат первого этапа процедуры верификации (сравнения последующего значения интенсивности с предыдущим) выражается в появлении на выходе элемента итерационного сравнения 10.3 логического нуля, который в двоичном коде поступает на вход промежуточного ОЗУ 10.5 и на второй вход 10.6-2 промежуточного элемента И 10.6. Превышение любым n-м значением λ интенсивности МПС на (t_наб+1)-ом шаге соответствующего n-го значения λ интенсивности МПС на (t_наб)-ом (предыдущем) шаге, характеризует выполнение условия (6), имеет физический смысл выявленной тенденции повышения вероятности изменения значений интенсивности в сторону граничного и аварийного (катастрофического) состояния, а результат первого этапа процедуры верификации (сравнения последующего значения интенсивности с предыдущим) выражается в появлении на выходе элемента итерационного сравнения 10.3 логической единицы, которая в двоичном коде поступает на вход промежуточного ОЗУ 10.5 и на второй вход 10.6-2 промежуточного элемента И 10.6.

Второй этап процедуры верификации в блоке 10 (см. фиг. 2) осуществляется на базе промежуточного ОЗУ 10.5 и промежуточного элемента И 10.6 путем сравнения в промежуточном элементе И 10.6 полученного на (t_наб)-ом, предыдущем шаге результата первого этапа (логический нуль или логическая единица), хранящегося в промежуточном ОЗУ 10.5 и поступающего на первый вход 10.6-1 промежуточного элемента И 10.6, с результатом первого этапа (логический нуль или логическая единица), полученным на (t_наб+1)-ом, следующем шаге наблюдения и поступающим с выхода элемента итерационного сравнения 10.3 на второй вход 10.6-2 промежуточного элемента И 10.6. Физический смысл второго этапа верификации заключается в подтверждении (собственно верификации) выявленной тенденции повышения вероятности изменения интенсивности поступающих сообщений в сторону граничного и аварийного (катастрофического) состояния, а результат второго этапа верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 10.6 логической единицы или логического нуля, которые в двоичном коде поступают на первый вход 10.7-1 элемента И 10.7. Если полученный на (t_наб)-ом, предыдущем шаге результат первого этапа (например, логическая единица) совпадает с результатом первого этапа (логическая единица), полученным на (t_наб+1)-ом, следующем шаге наблюдения, результат второго этапа процедуры верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 10.6 логической единицы. Если полученный на (t_наб)-ом, предыдущем шаге результат первого этапа (например, логическая единица) не совпадает с результатом первого этапа (логическая единица), полученным на (t+1)-ом такте, или полученный на (t_наб)-ом, предыдущем шаге результат первого этапа представляет собой логический нуль и совпадает с результатом первого этапа (логический нуль), полученным на (t_наб+1)-ом, следующем шаге наблюдения, результат второго этапа процедуры верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 10.6 логического нуля.

Тактовый сигнал (см. фиг. 3), поступающий на синхронизирующий вход 113 блока задания пороговых значений интенсивности 11, инициирует считывание с выхода 111 блока 11 через проверочный вход 103 блока 10 (см. фиг. 2) на второй вход 10.7-2 элемента И 10.7 логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение администратора (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния интенсивности поступающих сообщений.

Если с проверочного входа 103 блока 10 (см. фиг. 2) на второй вход 10.7-2 элемента И 10.7 получена логическая единица (оповещение о возможном катастрофическом состоянии интенсивности) и логическая единица получена с выхода элемента сравнения 10.4 или с выхода промежуточного элемента И 10.6, результат идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний интенсивности поступающих сообщений выражается в появлении на выходе элемента И 10.7 логической единицы. Логическая единица с выхода элемента И 10.7 поступает на считывающий вход 10.0-5 центрального ОЗУ 10.0 и запирает центральное ОЗУ 10.0, не позволяя сигналам, характеризующим идентифицированное и верифицированное значение интенсивности поступления сообщений, последовательно считываться с информационного выхода 10.0-2 центрального ОЗУ 10.0 через информационный выход 104 блока 10 (см. фиг. 1) на второй информационный вход 32 блока вычисления средних арифметических значений 3 и на вход 71 блока анализа интенсивности 7.

Кроме того, логическая единица с выхода элемента И 10.7 через предупредительный выход 101 блока 10 поступает на выход «Угроза катастрофы» устройства, являясь сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим наличие возможного катастрофического состояния интенсивности поступления сообщений и призывающим администратора (пользователя, оператора) произвести внешнюю коррекцию интенсивности (например, ввести временный запрет или принудительное ограничение на поступление МПС) или пороговых, допустимых значений интенсивности с целью не допустить аварийного (катастрофического) скачкообразного изменения состояния системы оценивания при малых возмущениях, обусловленных внешними или внутренними воздействиями [2].

Если с проверочного входа 103 блока 10 (см. фиг. 2) на второй вход 10.7-2 элемента И 10.7 получен логический нуль (администратор не нуждается в оповещении о возможном катастрофическом состоянии), а с выхода элемента сравнения 10.4 или с выхода промежуточного элемента И 10.6 получен либо логический нуль, либо логическая единица, результат идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофических) состояний интенсивности выражается в появлении на выходе элемента И 10.7 логического нуля. Если с проверочного входа 103 блока 10 на второй вход 10.7-2 элемента И 10.7 получена логическая единица (оповещение о возможном катастрофическом состоянии необходимо), а с выхода элемента сравнения 10.4 или с выхода промежуточного элемента И 10.6 получен логический нуль, результат идентификации и верификации граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности выражается в появлении на выходе элемента И 10.7 логического нуля. Логический нуль с выхода элемента И 10.7 поступает на считывающий вход 10.0-5 центрального ОЗУ 10.0 и открывает центральное ОЗУ 10.0, позволяя сигналам, характеризующим идентифицированное и верифицированное значение интенсивности поступления сообщений, последовательно считываться с информационного выхода 10.0-2 центрального ОЗУ 10.0 через информационный выход 104 блока анализа катастроф 10 (см. фиг. 1) на второй информационный вход 32 блока вычисления средних арифметических значений 3 и на вход 71 блока анализа интенсивности 7.

Кроме того, логический нуль с выхода элемента И 10.7 через предупредительный выход 101 блока 10 поступает на выход «Угроза катастрофы» устройства, являясь сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим отсутствие возможного катастрофического состояния интенсивности поступления сообщений. Таким образом, наличие на предупредительном выходе 101 блока анализа катастроф 10 и на выходе «Угроза катастрофы» устройства сигнала логической единицы служит показателем блокировки устройства, а наличие на предупредительном выходе 101 блока анализа катастроф 10 и на выходе «Угроза катастрофы» устройства сигнала логического нуля служит показателем разблокировки устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений в целом.

Таким образом, сигналы, характеризующие идентифицированное и верифицированное значение интенсивности поступления сообщений λ поступают с информационного выхода 10.0-2 центрального ОЗУ 10.0 через информационный выход 104 блока анализа катастроф 10 на второй информационный вход 32 блока вычисления средних арифметических значений 3 и на вход 71 блока анализа интенсивности 7, а сигналы, характеризующие значение ξ поступают с первого информационного выхода 24 блока вычисления параметров 2 на первый информационный вход 31 блока вычисления средних арифметических значений 3 (см. фиг. 1).

Блок вычисления средних арифметических значений 3 может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 5. В случае, когда имеет место однородный (несмешанный) поток МПС пользователей ГСИ и ЛВС, когда источники выдают сообщения регулярно, расчет численных значений усредненных за интервал наблюдения параметров потока () происходит следующим образом. Значения параметра ξ в виде бинарной последовательности поступают на первый информационный вход 31 блока 3, а затем на вход счетчика-делителя значений длительности 3.1, производящего арифметическую операцию суммирования последовательно поступающих значений ξ и деление полученной суммы на количество отсчетов. На выходе счетчика-делителя значений длительности 3.1 и на первом информационном выходе 33 блока вычисления средних арифметических значений 3 в двоичном параллельном коде получаем значение параметра , усредненного за интервал наблюдения. Значения идентифицированного и верифицированного (с точки зрения теории катастроф) параметра λ в виде бинарной последовательности поступают на второй информационный вход 32 блока 3, а затем на вход счетчика-делителя значений интенсивности 3.2, производящего арифметическую операцию суммирования последовательно поступающих значений λ и деление полученной суммы на количество отсчетов. На выходе счетчика-делителя значений интенсивности 3.2 и на разрешающем входе элемента ЗАПРЕТ 3.3 в двоичном параллельном коде имеем значение параметра , усредненного за интервал наблюдения (см. фиг. 5). На второй информационный выход 34 блока 3 с выхода элемента ЗАПРЕТ 3.3 значение попадает лишь в том случае, если в данный момент на управляющий вход 35 блока 3 и на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 3.3 не подан в двоичном параллельном коде сигнал с управляющего выхода 72 блока анализа интенсивности 7. В противном случае на второй информационный выход 34 блока 3 с выхода элемента ЗАПРЕТ 3.3 значение параметра не подается. Время (интервал) наблюдения для расчета параметров устанавливается блоком управления 6 в зависимости от требуемой точности.

Блок управления 6 может быть реализован по схеме, предложенной на фиг. 8. Формирование управляющих импульсных последовательностей осуществляется установкой на элементах группы делителей с переменным коэффициентом деления (ДПКД) соответствующих коэффициентов деления импульсной последовательности, поступающей с выхода генератора 6.1. Установкой коэффициента элемента 6.3 определяется значение , установкой коэффициента элемента 6.4 определяется длина пакета, принятая для данного протокола в данный момент работы ГСИ и ЛВС (m_п), установкой коэффициента элемента 6.2 определяется необходимое для расчета параметров закона распределения количество пакетов (k).

Когда на первом 33 и на втором 34 информационных выходах блока 3 имеем одновременно значения параметров и соответственно, значение с первого информационного выхода 33 блока 3 подается на вход блока определения типа распределения 4, в котором происходит его сравнение с единичным порогом. Блок определения типа распределения 4 может быть реализован по схеме, предложенной на фиг. 6. Определение типа распределения потока МПС осуществляется следующим образом. Значения , поступающие с выхода блока 3 в двоичном параллельном коде, в ЦАП 4.1 преобразуются в аналоговое напряжение, которое на компараторах 4.2, 4.3 сравнивается с пороговым напряжением, вырабатываемым генератором порогового напряжения 4.4. Значение порогового напряжения соответствует единичному значению . На выходе 42 компаратора 4.2 появляется сигнал логической единицы в случае превышения значения единичного значения и поступает на второй модификационный вход 54 вычислителя распределения 5, в обратном случае появление логической единицы происходит на выходе компаратора 4.3 , первом модификационном выходе 41 блока 4 и поступает на первый модификационный вход 53 вычислителя распределения 5. При наличии логических нулей на выходах компараторов 4.2 и 4.3 принимается решение о том, что = 1, об этом свидетельствует наличие логической единицы на выходе элемента ИЛИ-НЕ 4.5, третьем модификационном выходе 43 блока 4 и поступление этой логической единицы на третий модификационный вход 55 блока 5. Таким образом, по результатам сравнения, путем подачи управляющего импульса на один из трех модификационных входов 53-55 вычислителя распределения 5, принимается решение о вычислении одного из трех известных и подробно описанных в аналоге и прототипе (см. патент РФ № 2165100, 7 G 06 F 17/18, 2001, бюл.10, выражения (1-3) и патент РФ № 2281548, G 06 F 17/18, 2006, бюл. 22) аналитических выражений для плотностей распределения вероятности по значениям параметров и поступающих с первого 33 и второго 34 информационных выходов блока 3 на первый 51 и второй 52 информационные входы вычислителя распределения 5.

Вычислитель распределения 5 может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 7. Вычисления могут быть проведены для различных значений количества пакетов (k) в МПС, выбор значений осуществляется блоком управления 6 путем подачи на тактовый вход 56 блока 5 и на первый вход 5.2-1 элемента И 5.2 (см. фиг. 7) импульсов, количество которых соответствует заданному значению количества пакетов. Поступление на второй вход 5.2-2 элемента И 5.2 импульсов с первого информационного входа 51 блока 5 обеспечивает появление на выходе элемента И 5.2 управляющего сигнала, количество импульсов которого соответствует заданному значению количества пакетов. Данный сигнал, поступая на тактовый вход 5.1-6 арифметико-логического элемента 5.1, инициирует начало процедуры вычисления. Вычисленные значения распределения однородного потока МПС с выхода 59 вычислителя распределений 5 подаются в двоичном параллельном коде на устройство регистрации.

В случае, когда имеет место неоднородный (смешанный) поток МПС, когда источники сообщений смешанного типа выдают сообщения нерегулярно - одиночными ИСП или пачками ИСП с длинами, распределенными по геометрическому закону, расчет численных значений усредненного за интервал наблюдения параметра потока () происходит так, как описано выше, а расчет численных значений параметра λ , характеризующего интенсивность потока сообщений, происходит следующим образом. Значения идентифицированного и верифицированного (с точки зрения теории катастроф) параметра λ в виде бинарной последовательности поступают на второй информационный вход 32 блока 3 для вычисления усредненного за интервал наблюдения параметра потока () и на вход 71 блока анализа интенсивности 7.

Блок анализа интенсивности 7 может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 9. Значения идентифицированного и верифицированного (с точки зрения теории катастроф) параметра λ поступают параллельно на информационный вход 7.1-1 элемента сравнения 7.1 блока 7, на вход оперативного запоминающего элемента 7.2 блока 7 и на информационный вход 7.4-2 вторичного элемента И 7.4 блока 7. В оперативном запоминающем элементе 7.2 хранится значение параметра λ на предыдущем шаге - значение λ₁. С вспомогательного выхода 7.2-1 оперативного запоминающего элемента 7.2 значение λ₁ поступает на вспомогательный вход 7.1-2 элемента сравнения 7.1, который сравнивает значение предыдущего отсчета параметра (λ ₁) со значением последующего отсчета (λ₂) - значением, поступившим на информационный вход 7.1-1 элемента сравнения 7.1. Сравнение производится по двум критериям: . Если значения отсчетов равны (λ₁= λ₂), это подтверждает, что на входе устройства мы имеем однородный (несмешанный) поток МПС, а значит элемент сравнения 7.1 не выдает сигнал на управляющий выход 72 блока 7 и на сигнальные входы элементов И 7.3 и 7.4. Это значит, что на управляющий вход 35 блока 3 и на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 3.3 блока 3 с выхода 72 блока 7 сигнал не поступает, следовательно, на выходе элемента ЗАПРЕТ 3.3 и на втором информационном выходе 34 блока 3 в двоичном параллельном коде имеем значение параметра и дальнейший расчет параметров закона распределения потоков сообщений происходит так, как описано выше.

Если значения отсчетов не равны (λ₁≠ λ₂), это подтверждает, что на входе устройства мы имеем неоднородный (смешанный) поток МПС, а значит элемент сравнения 7.1 выдает сигнал на управляющий выход 72 блока 7 и на сигнальные входы элементов И 7.3 и 7.4. Сигнал с управляющего выхода 72 блока 7 поступает на управляющий вход 35 блока 3 и на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 3.3, запирая его выход и не позволяя выдавать значения на второй информационный вход 52 блока 5. С информационного выхода 7.2-2 оперативного запоминающего элемента 7.2 значение параметра λ ₁ поступает на информационный вход 7.3-2 первичного элемента И 7.3, а в оперативном запоминающем элементе 7.2 записывается значение нового параметра. На информационном входе 7.4-2 вторичного элемента И 7.4 имеем значение λ₂. Сигнал с выхода элемента сравнения 7.1, поступая на сигнальные входы 7.3-1 и 7.4-1 первичного и вторичного элементов И (7.3 и 7.4) соответственно (см. фиг. 9), открывает эти устройства, позволяя получать на их выходах, а значит и на первом 73 и втором 74 параметрических выходах блока 7 значения параметра λ₁ и λ₂ соответственно. Значения параметра λ₁ и λ₂ поступают на первый 57 и второй 58 параметрические входы вычислителя распределения 5, а затем на первый 5.1-7 и второй 5.1-8 параметрические входы арифметико-логического элемента 5.1, который вычисляет значения распределения в соответствии с аналитическим выражением для определения свертки соответствующих вероятностей, как подробно описано в (см. патент РФ № 2165100, 7 G 06 F 17/18, 2001, бюл.10, выражение (4)) и в прототипе (и патент РФ № 2281548, G 06 F 17/18, 2006, бюл. 22), причем наличие управляющего импульса на любом из трех модификационных входов 53-55 вычислителя распределения 5 в этом случае роли не играет. Вычисленные значения распределения неоднородного (смешанного) потока МПС с выхода 59 вычислителя распределений 5 подаются в двоичном параллельном коде на устройство регистрации.

В итоге, на выходе блока 5 имеем записанные в двоичном коде достоверные, идентифицированные и верифицированные с использованием математического аппарата теории катастроф, значения распределения либо однородного, либо неоднородного (смешанного) потока МПС, в зависимости от характеристик трафика ГСИ или ЛВС.

Таким образом, анализ принципа работы заявляемого устройства для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений показывает очевидность того факта, что наряду с сохраненными возможностями оценки параметров распределения однородных и неоднородных (смешанных) потоков МПС, признаки которых могут быть заданы (определены) как количественно, так и качественно - неоднозначно, нечетко, с привлечением лингвистической переменной, заявленное устройство способно обеспечить повышение надежности и устойчивости функционирования в условиях, присущих реальному процессу поступления (циркуляции) потоков МПС в ГСИ и ЛВС, способно производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) значений интенсивности анализируемых потоков при плавных изменениях внешних условий и управляющих воздействий (плавных изменениях интенсивности поступающих МПС).

Данное устройство, наряду с идентификацией и верификацией состояний граничной и аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих МПС, способно осуществлять управляемое формирование значений допустимой интенсивности, в также способно своевременно оповещать (предупреждать) пользователя (оператора, системного администратора) о возможном аварийном состоянии на основе полученных данных идентификации и верификации, что существенно расширяет область применения устройства, расширяет функциональные возможности аппаратуры, где заявленное устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений будет использовано.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. Книга 2. - М.: Мир, 1984. - 285 с.

2. Арнольд В.И. Теория катастроф. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 128 с.

3. Постон Т., Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 608 с.

4. Петров Ю.П., Петров Л.Ю. Неожиданное в математике и его связь с авариями и катастрофами последних лет. - СПб.: НИИХ СпбГУ, 1999. - 108 с.

5. Паращук И.Б., Дьяков С.В. Математика теории катастроф применительно к задачам анализа надежности элементов сети связи. / Системы связи. Анализ. Синтез. Управление. / Под ред. проф. Постюшкова В.П. Выпуск 5. - СПб.: Изд-во «Тема», 2001. - 84 с., С. 47-49.

6. Паращук И.Б., Дьяков С.В. Перспективы оценки устойчивости телекоммуникационных сетей с использованием методов теории катастроф. // 56-я научно-техническая конференция, посвященная Дню радио. Материалы конференции. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001, С. 56-57.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности и устойчивости параметрической оценки закона распределения потоков сообщений в условиях возникновения граничной и аварийной интенсивности поступающих сообщений пользователей. Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений содержит входной усилитель, блок вычисления параметров, блок вычисления средних арифметических значений, блок определения типа распределения, вычислитель распределения, блок управления, блок анализа интенсивности, блок анализа признака пакета, блок преобразования вида признака пакета, блок анализа катастроф и блок задания пороговых значений интенсивности. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений, содержащее входной усилитель (1), вход которого является входом устройства, блок вычисления параметров (2), блок вычисления средних арифметических значений (3), блок определения типа распределения (4), вычислитель распределения (5), блок управления (6), блок анализа интенсивности (7), блок анализа признака пакета (8) и блок преобразования вида признака пакета (9), выход (92) которого соединен с возвратным признаковым входом (83) блока анализа признака пакета (8), четкий признаковый выход (84) которого подключен к информационному входу (21) блока вычисления параметров (2), выход входного усилителя (1) соединен с информационным входом (81) блока анализа признака пакета (8), нечеткий признаковый выход (82) которого подключен к входу (91) блока преобразования вида признака пакета (9), обнуляющий (62) и управляющий (63) выходы блока управления (6) соединены соответственно с обнуляющим (22) и управляющим (23) входами блока вычисления параметров (2), первый (24) информационный выход которого подключен к первому информационному входу (31) блока вычисления средних арифметических значений (3), первый информационный выход (33) которого соединен с первым информационным входом (51) вычислителя распределения (5) и с входом блока определения типа распределения (4), первый (41), второй (42) и третий (43) модификационные выходы которого подключены соответственно к первому (53), второму (54) и третьему (55) модификационным входам вычислителя распределения (5), второй информационный вход (52) которого соединен со вторым информационным выходом (34) блока вычисления средних арифметических значений (3), выход (59) вычислителя распределения (5) является выходом устройства, первый (57) и второй (58) параметрические входы вычислителя распределения (5) соединены соответственно с первым (73) и вторым (74) параметрическими выходами блока анализа интенсивности (7), управляющий выход (72) которого подключен к управляющему входу (35) блока вычисления средних арифметических значений (3), отличающееся тем, что дополнительно введены блок анализа катастроф (10), предназначенный для осуществления процедур идентификации и верификации состояний граничной, аварийной (катастрофической) интенсивности поступающих сообщений при плавных изменениях параметров внешних условий и управляющих воздействий, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния системы и блок задания пороговых значений интенсивности (11), предназначенный для формирования управляющей кодовой последовательности, последовательности пороговых значений интенсивности поступающих многопакетных сообщений, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (системного администратора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможной катастрофической интенсивности поступающих многопакетных сообщений, при этом тактовый выход (61) блока управления (6) подключен к тактовому входу (56) вычислителя распределения (5), тактовому входу (105) блока анализа катастроф (10) и тактовому входу (113) блока задания пороговых значений интенсивности (11), второй информационный выход (25) блока вычисления параметров (2) подключен к информационному входу (102) блока анализа катастроф (10), информационный выход (104) которого соединен со вторым информационным входом (32) блока вычисления средних арифметических значений (3) и с входом (71) блока анализа интенсивности (7), при этом проверочный вход (103) блока анализа катастроф (10) соединен с выходом (111) блока задания пороговых значений интенсивности (11), управляющий вход (112) которого является входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства, предупредительный выход (101) блока анализа катастроф (10) является выходом «Угроза катастрофы» устройства.

2. Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений по п.1, отличающееся тем, что блок анализа катастроф (10) состоит из центрального оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) (10.0), N ≥ 1 исполнительных ОЗУ (10.1₁ – 10.1_N), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) (10.2), элемента итерационного сравнения (10.3), элемента сравнения (10.4), промежуточного ОЗУ (10.5), промежуточного элемента И (10.6) и элемента И (10.7), при этом информационный вход (10.0-1) центрального ОЗУ (10.0) является информационным входом (102) блока анализа катастроф (10), информационный выход (10.0-2) центрального ОЗУ (10.0) является информационным выходом (104) блока анализа катастроф (10), тактовый вход (10.0-3) центрального ОЗУ (10.0) подключен к тактовому входу (10.2-1) ПЗУ (10.2) и является тактовым входом (105) блока анализа катастроф (10), n-й, где n = 1, 2,…, N, исполнительный выход (10.0-4_n) центрального ОЗУ (10.0), подключен к входу соответствующего n-го исполнительного ОЗУ (10.1_n), причем входы N исполнительных ОЗУ (10.1₁ - 10.1_N) объединены и подключены к первому входу (10.3-1) элемента итерационного сравнения (10.3) и второму входу (10.4-2) элемента сравнения (10.4), выходы N исполнительных ОЗУ (10.1₁ - 10.1_N) объединены и подключены ко второму входу (10.3-2) элемента итерационного сравнения (10.3), выход ПЗУ (10.2) соединен с первым входом (10.4-1) элемента сравнения (10.4), выход элемента итерационного сравнения (10.3) подключен к входу промежуточного ОЗУ (10.5) и второму входу (10.6-2) промежуточного элемента И (10.6), первый вход (10.6-1) которого соединен с выходом промежуточного ОЗУ (10.5), выход промежуточного элемента И (10.6) соединен с выходом элемента сравнения (10.4) и подключен к первому входу (10.7-1) элемента И (10.7), второй вход (10.7-2) которого соединен с проверочным входом (10.2-2) ПЗУ (10.2) и является проверочным входом (103) блока анализа катастроф (10), выход элемента И (10.7) соединен со считывающим входом (10.0-5) центрального ОЗУ (10.0) и является предупредительным выходом (101) блока анализа катастроф (10) и выходом «Угроза катастрофы» устройства.

3. Устройство для параметрической оценки закона распределения потоков сообщений по п.1, отличающееся тем, что блок задания пороговых значений интенсивности (11) состоит из проверочного ОЗУ (11.0) и счетчика (11.1), при этом тактовый выход (11.1-1) счетчика (11.1) подключен к тактовому входу (11.0-2) проверочного ОЗУ (11.0), освобождающий выход (11.0-3) которого подключен к освобождающему входу (11.1-4) счетчика (11.1), тактовый вход (11.1-3) которого является тактовым входом (113) блока задания пороговых значений интенсивности (11), проверочный выход (11.0-1) проверочного ОЗУ (11.0) является выходом (111) блока задания пороговых значений интенсивности (11), управляющий вход (11.0-4) проверочного ОЗУ (11.0) является управляющим входом (112) блока задания пороговых значений интенсивности (11) и входом «Ввод пороговых значений интенсивности» устройства.