УСТРОЙСТВО СТРУКТУРНОЙ АДАПТАЦИИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ С УЧЕТОМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ Российский патент 2023 года по МПК H04L1/00 H04L12/00 

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к устройствам структурной адаптации системы связи на основе оценки эффективности информационного обмена (информационной эффективности) приращениями обобщенного показателя. Под структурной адаптацией системы связи с учетом потерь информационных пакетов (информационных потерь) будем понимать способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям функционирования (изменениям входного трафика) путем последовательных переходов с основной на резервную структуру и обратно, которые обеспечивают поддержание эффективности информационного обмена системы связи не ниже порогового значения обобщенного показателя с допустимым уровнем информационных потерь. Оно может быть использовано при создании новых и совершенствовании существующих автоматизированных систем управления, сетей связи с коммутацией сообщений, сетей связи с коммутацией пакетов, в том числе с быстрой коммутацией пакетов.

Известны система и способ изменения топологии сети [патент Network topology change, system and method of changing EP №1079568 A2, H04L 12/44, H04L 29/02, 28.02.01Bil. №2001/09], реализованные в сетевом устройстве автоматического переключения повторителя/моста при мониторинге информационного обмена, которое предназначено для применения в сети, построенной на базе шины IEEE 1394, чтобы разрешить вопросы: макросегментации, обнаружения циклов, прерывания передачи данных при сбое в узле или кабеле. Недостатками данной системы и способа являются: применяется только для структур сети разомкнутого типа, не определено условие смены топологии сети от изменения интенсивности входного трафика.

Существует также устройство, используемое для реализации способа оценки информационной эффективности системы связи и представленное в [патент RU №2571917, H04L 29/00, 27.12.2015 Бюл. №36]. Устройство содержит блок измерителя-вычислителя универсального параметра для оценки информационной эффективности системы связи: блок измерения количества сообщений в системе связи, блок измерения производительности системы связи, вычисления кибернетической мощности, блок измерения емкостей буферов, блок измерения пропускных способностей, блок вычисления полной кибернетической мощности и блок вычисления коэффициента полезного действия (КПД) передачи информации системы связи.

Недостатками данного устройства являются: не позволяет одновременно осуществить оценку эффективности информационного обмена основной и резервной структур системы связи; не обеспечивает поддержание требуемой эффективности информационного обмена и увеличение интервала эффективной работы системы связи по входному трафику.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство структурной адаптации системы связи [патент RU №2713616, H04L 29/00, H04L 12/24, 05.02.2020, Бюл. №4], содержащее: первый и второй блоки измерителей-вычислителей КПД передачи информации основной и резервной структур системы связи, соответственно; пять схем сравнения; два коммутатора; три управляемых ключа, четыре запоминающих устройства; один вычислитель разности. В результате работы устройства обеспечивается поддержание требуемой эффективности информационного обмена системы связи в соответствии с заданным пороговым значением КПД передачи информации η_пор в расширенном интервале изменения входного трафика (в полосе пропускания) за счет определения границы структурной адаптации системы связи γ_{вх гр} и условия перехода с основной на резервную структуру и обратно.

Недостатком прототипа является: невозможность реализации структурной адаптации системы связи в условиях изменения входного трафика с допустимым уровнем потерь информационных пакетов (информационных потерь).

Предлагаемое устройство предназначено для достижения технического результата, заключающегося в поддержании требуемой эффективности информационного обмена системы связи в соответствии с заданным пороговым значением КПД передачи информации в расширенной полосе пропускания и обеспечение допустимых информационных потерь в системе за счет определения показателя - тангенс угла полосовой эффективности, а также новых граничных значений входного трафика и условия перехода с основной на резервную структуру и обратно.

Технический результат достигается тем, что в устройстве структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь, содержащем блоки измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной и резервной структур системы связи, на внешние входы которых, являющиеся входами устройства, через заданный интервал времени измерений поступают данные из системы связи, а на первые входы - пороговые значения КПД передачи информации основной и резервной структуры системы связи, соответственно, блоки измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи, а также третий управляемый ключ, на вход которого поступают значения входного трафика из системы связи через заданный интервал времени измерений, причем первые выходы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной и резервной структур системы связи соединены с первыми входами блоков измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи, соответственно, а первый выход управляемого ключа подключен ко вторым входам блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику и вторым входам блоков измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи, соответственно, согласно изобретению, дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи: первый управляемый ключ, первая управляемая линия задержки, первая и вторая схемы сравнения, первое запоминающее устройство и седьмая схема сравнения; причем второй выход первого управляемого ключа подключен ко второму входу первой схемы сравнения; первый выход первой схемы сравнения является первым выходом устройства; на второй вход второй схемы сравнения поступает пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи, а первый выход второй схемы сравнения является вторым выходом устройства; первый выход первого запоминающего устройства является третьим выходом устройства; первый и второй выходы седьмой схемы сравнения являются, соответственно, девятым и десятым выходами устройства; также, дополнительно введены последовательно соединенные третья и четвертая схемы сравнения причем: вторые выходы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной и резервной структур системы связи соединены, соответственно, со вторым и первым входами третьей схемы сравнения, а второй выход третьей схемы сравнения является четвертым выходом устройства; второй выход первого запоминающего устройства соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения, второй выход четвертой схемы сравнения является пятым выходом устройства, а первый выход четвертой схемы сравнения подключен к управляющему входу блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры системы связи; кроме того, дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи: второй управляемый ключ, вторая управляемая линия задержки, пятая и шестая схемы сравнения, второе запоминающее устройство; причем второй выход второго управляемого ключа подключен ко второму входу пятой схемы сравнения; первый выход пятой схемы сравнения является шестым выходом устройства; на второй вход шестой схемы сравнения поступает пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи, а первый выход шестой схемы сравнения является седьмым выходом устройства; первый выход второго запоминающего устройства является восьмым выходом устройства, а второй выход второго запоминающего устройства соединен с управляющим входом третьего управляемого ключа; при этом первый выход третьего управляемого ключа подключен к входам первого и второго запоминающих устройств, а второй выход третьего управляемого ключа соединен со вторым входом седьмой схемы сравнения; также дополнительно введен блок управления, вход которого подключен к первому выходу третьего управляемого ключа, при этом первый и второй выходы блока управления соединены, соответственно, с управляющими входами первого и второго управляемых ключей, а третий и четвертый выходы блока управления подключены, соответственно, к управляющим входам первой и второй управляемых линий задержки (фигура 1).

Отличительный признак, касающийся дополнительного введения: первого управляемого ключа, первой управляемой линии задержки, первой и второй схем сравнения, первого запоминающего устройства и седьмой схемы сравнения, третьей и четвертой схем сравнения, второго управляемого ключа, второй управляемой линии задержки, пятой и шестой схем сравнения, второго запоминающего устройства, блока управления, соответственно, поясняется следующим. На вход первого управляемого ключа с выхода блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи, выполненного по схеме, представленной в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018 Бюл. №31], подают текущее значение тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи - в интервале эффективной работы (фигура 2), определяемого в блоке измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику основной структуры системы связи, который реализован по известной схеме [патент RU №2571917, H04L 29/00, 27.12.2015 Бюл. №36]. С первого управляемого ключа первоначально замкнутого в положении 1 направляют с первого выхода значение на вход первой управляемой линии задержки, после чего по управляющему сигналу с первого выхода блока управления первый управляемый ключ переключают в положение 2. В первой управляемой линии задержки по управляющему сигналу с третьего выхода блока управления обеспечивают задержку текущего значения тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи на заданный промежуток времени измерений t_зад и выдают задержанное значение на первый вход первой схемы сравнения. На второй вход первой схемы сравнения со второго выхода первого управляемого ключа направляют текущее значение тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи , после чего по управляющему сигналу с первого выхода блока управления первый управляемый ключ снова переключают в положение 1 и выдают с первого выхода значение на вход первой управляемой линии задержки, а по управляющему сигналу с первого выхода блока управления обратно переключают первый управляемый ключ в положение 2 (в дальнейшем цикл работы первого управляемого ключа и первой управляемой линии задержки повторяется). В первой схеме сравнения проверяют выполнение условия . Если данное условие выполняется, то выдают сигнал на первый выход первой схемы сравнения, являющийся первым выходом устройства, при котором продолжают работу на основной структуре системы связи. Иначе подают значение со второго выхода первой схемы сравнения на первый вход второй схемы сравнения. На второй вход второй схемы сравнения направляют пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности для основной структуры системы связи , определяемое в устройстве, используемом для реализации способа оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь и представленном в патенте [RU №2779503, H04L 43/0876, 08.09.2022 Бюл. №25]. Во второй схеме сравнения проверяют выполнение условия . Если данное условие выполняется, то выдают сигнал на первый выход второй схемы сравнения, являющийся вторым выходом устройства, при котором продолжают работу на основной структуре системы связи. Иначе подают сигнал со второго выхода второй схемы сравнения на управляющий вход первого запоминающего устройства. По приходу данного сигнала в первом запоминающем устройстве записывают текущее значение входного трафика γ_{вх i}, приходящее на вход первого запоминающего устройства с первого выхода третьего управляемого ключа, в качестве границы структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь - границы переходов системы связи с основной на резервную структуру и обратно. Выдают данное значение на первый выход первого запоминающего устройства, являющийся третьим выходом устройства, а также на второй выход, связанный со вторым входом четвертой схемы сравнения и первым входом седьмой схемы сравнения. После чего в третьей и четвертой схемах сравнения проверяют условия соответствия полосы пропускания резервной структуры для реализации структурной адаптации с учетом информационных потерь (фигура 2). Для этого со второго выхода блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику основной структуры системы связи выдают значение на второй вход третьей схемы сравнения, а со второго выхода блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры системы связи выдают значение на первый вход третьей схемы сравнения. В третьей схеме сравнения проверяют выполнение условия . Если данное условие не выполняется, то выдают сигнал на второй выход третьей схемы сравнения, являющийся четвертым выходом устройства, при котором осуществляют замену резервной структуры системы связи. Иначе выдают значение с первого выхода третьей схемы сравнения на первый вход четвертой схемы сравнения, на второй вход которой приходит значение границы структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь со второго выхода первого запоминающего устройства. В четвертой схеме сравнения проверяют выполнение условия . Если данное условие не выполняется, то выдают сигнал на второй выход четвертой схемы сравнения, являющийся пятым выходом устройства, при котором осуществляют замену резервной структуры системы связи. Иначе выдают сигнал с первого выхода четвертой схемы сравнения на управляющий вход блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры системы связи, после которого с первого выхода блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры выдают текущее значение КПД передачи информации резервной структуры системы связи на первый вход измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи, выполненного по схеме, представленной в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018 Бюл. №31]. На второй вход измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи через заданный промежуток времени измерений t_зад подают текущие значения входного трафика γ_{вх i}. С выхода измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи текущие значения тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи направляют на вход второго управляемого ключа. Далее функционирование второго управляемого ключа и второй управляемой линии задержки осуществляют аналогично первому управляемому ключу и первой управляемой линии задержки для основной структуры системы связи, соответственно. При этом для работы второго управляемого ключа подают на его управляющий вход сигнал со второго выхода блока управления, а на управляющий вход второй управляемой линии задержки - с четвертого выхода блока управления. После чего в пятой схеме сравнения проверяют выполнение условия , и если оно выполняется, то выдают сигнал на первый выход пятой схемы сравнения, являющийся шестым выходом устройства, при котором работают на резервной структуре системы связи. Иначе подают значение со второго выхода пятой схемы сравнения на первый вход шестой схемы сравнения. На второй вход шестой схемы сравнения направляют пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности для резервной структуры системы связи , определяемое в известном устройстве реализации способа [патент RU №2779503, H04L 43/0876, 08.09.2022 Бюл. №25]. В шестой схеме сравнения проверяют выполнение условия . При выполнении данного условия выдают сигнал на первый выход шестой схемы сравнения, являющийся седьмым выходом устройства, при котором продолжают работу на резервной структуре системы связи. Иначе направляют сигнал со второго выхода шестой схемы сравнения на управляющий вход второго запоминающего устройства, по которому во втором запоминающем устройстве записывают текущее значение входного трафика γ_{вх i}, приходящее с первого выхода третьего управляемого ключа на вход второго запоминающего устройства, в качестве верхней границы полосы пропускания системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь . Выдают значение на первый выход второго запоминающего устройства, являющийся восьмым выходом устройства, а также сигнал на второй выход, связанный с управляющим входом третьего управляемого ключа. По приходу данного сигнала на управляющий вход третьего управляемого ключа переключают его во второе положение и выдают со второго выхода третьего управляемого ключа текущие значения входного трафика γ_{вх i} на второй вход седьмой схемы сравнения. Дальнейшая работа устройства сводится к проверке условия в седьмой схеме сравнения, являющееся условием структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь. Если оно выполняется, то выдают сигнал на первый выход седьмой схемы сравнения, являющийся девятым выходом устройства, при котором продолжают работу системы связи на основной структуре или осуществляют «обратный» переход на основную структуру (при функционировании системы связи на резервной структуре), иначе выдают сигнал на второй выход седьмой схемы сравнения, являющийся десятым выходом устройства, при котором продолжают работу системы связи на резервной структуре или осуществляют «прямой» переход на резервную структуру (при функционировании системы связи на основной структуре).

Проведенные исследования показывают, что определение границы структурной адаптации системы связи , правила перехода с основной на резервную структуру и обратно (условия структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь), а также верхней границей полосы пропускания системы связи с учетом допустимых информационных потерь (как показывают результаты многочисленного моделирования) обеспечивает расширение диапазона входного трафика (полосы пропускания), в котором система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена при допустимом уровне информационных потерь. В результате слева полоса пропускания системы связи ограничивается в соответствии с заданным пороговым значением КПД передачи информации значением входного трафика , полученным для основной структуры, а справа - , которое определяется путем контроля для текущих значений тангенса угла полосовой эффективности на резервной структуре системы связи [Межуев A.M., Коренной А.В., Стуров Д.Л. Структурная адаптация телекоммуникационных систем с обеспечением допустимых информационных потерь // Радиотехника. - М.: том 84, №3(5), 2020, С. 29-39]. Однозначно определенное значение , позволяет значительно снизить вычислительные затраты при реализации адаптации, которые сводятся в конечном счете к контролю изменений значений входного трафика γ_{вх i}, системы связи (фигура 2).

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его выполнения и прилагаемым чертежом, на котором фигура 1 изображает схематический чертеж устройства структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь, согласно изобретению.

Устройство структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь (фигура 1) содержит:

блоки измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной 1.1 и резервной 1.2 структур системы связи, выполненные по схеме, представленной в патенте [RU №2571917, H04L 29/00, 27.12.2015 Бюл. №36], и предназначенные для определения: полос пропускания по входному трафику основной и резервной структур системы связи, используемых для проверки условий соответствия резервной структуры для осуществления адаптации в схемах сравнения 5.3 и 5.4; значений КПД передачи информации при работе системы связи на основной структуре и на резервной структуре , которые используются для определения текущих значений тангенса угла полосовой эффективности и в блоках 2.1 и 2.2, соответственно;

блоки измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной 2.1 и резервной 2.2 структур системы связи, выполненные по схеме, представленной в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018 Бюл. №31], и предназначенные для нахождения текущих значений тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи (по значениям и из блоков 1.1 и 1.2, соответственно, а также текущим значениям входного трафика γ_{вх i} с первого выхода управляемого ключа 3.3) и выдачи их, соответственно, на входы первого 3.1 и второго 3.2 управляемых ключей;

управляемый ключ 3.1, предназначенный для коммутации текущего значения тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи с его первого выхода на вход управляемой линии задержки 4.1 с целью задержки текущего значения на заданный промежуток времени измерений t_зад и коммутации с его второго выхода на второй вход схемы сравнения 5.1 для сравнения с предыдущим значением тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи по сигналу с выхода 1 блока управления 7 на управляющем входе;

управляемый ключ 3.2, предназначенный для коммутации текущего значения тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи с его первого выхода на вход управляемой линии задержки 4.2 с целью задержки текущего значения на заданный промежуток времени измерений t_зад и коммутации с его второго выхода на второй вход схемы сравнения 5.5 для сравнения с предыдущим значением тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи по сигналу с выхода 2 блока управления 7 на управляющем входе;

управляемый ключ 3.3, предназначенный для коммутации текущих значений входного трафика γ_{вх i} с его первого выхода: на вторые входы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику 1.1 и 1.2, блоков измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности 2.1 и 2.2 основной и резервной структур системы связи для определения , , и , соответственно; на входы запоминающих устройств 6.1 и 6.2 для записи значений границы структурной адаптации системы связи и верхней границей полосы пропускания системы связи с учетом допустимых информационных потерь , соответственно; а также коммутации текущих значений входного трафика γ_{вх i} (по сигналу со выхода 2 второго запоминающего устройства 6.2 на его управляющем входе) на второй вход схемы сравнения 5.7 для проверки условия структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь ;

управляемая линия задержки 4.1, предназначенная для задержки текущего значения тангенса угла полосовой эффективности основной

структуры системы связина заданный промежуток времени измерений t_зад по сигналу с выхода 3 блока управления 7 на управляющем входе и выдачи полученного задержанного значения с выхода на первый вход схемы сравнения 5.1 для сравнения с текущим значением тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи ;

управляемая линия задержки 4.2, предназначенная для задержки текущего значения тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи на заданный промежуток времени измерений t_зад по сигналу с выхода 4 блока управления 7 на управляющем входе и выдачи полученного задержанного значения с выхода на первый вход схемы сравнения 5.5 для сравнения с текущим значением тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи ;

схема сравнения 5.1, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его выполнения - выдачи сигнала на первый выход, являющийся первым выходом устройства (Вых. 1), для продолжения работы на основной структуре системы связи, а в случае невыполнения неравенства - выдачи значения на второй выход и далее на первый вход схемы сравнения 5.2 для сравнения с пороговым значением тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи ;

схема сравнения 5.2, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его выполнения - выдачи сигнала на первый выход, являющийся вторым выходом устройства (Вых. 2), для продолжения работы на основной структуре системы связи, а в случае невыполнения неравенства - выдачи сигнала на второй выход и далее на управляющий вход запоминающего устройства 6.1 для запоминания текущего значения входного трафика γ_{вх i} в качестве границы структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь ;

схема сравнения 5.3, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его невыполнения - выдачи сигнала на второй выход, являющийся четвертым выходом устройства (Вых. 4), для замены резервной структуры системы связи, а в случае выполнения неравенства - выдачи значения на первый выход и далее на первый вход схемы сравнения 5.4 для сравнения с границей структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь , приходящим на второй вход схемы сравнения 5.4 со второго выхода запоминающего устройства 6.1;

схема сравнения 5.4, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его невыполнения - выдачи сигнала на второй выход, являющийся пятым выходом устройства (Вых. 5), для замены резервной структуры системы связи, а в случае выполнения неравенства - выдачи управляющего сигнала на первый выход и далее на управляющий вход блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры 1.2 для последующей выдачи с его первого выхода текущего значения КПД передачи информации резервной структуры системы связи на первый вход блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи 2.2;

схема сравнения 5.5, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его выполнения - выдачи сигнала на первый выход, являющийся шестым выходом устройства (Вых. 6), для продолжения работы на резервной структуре системы связи, а в случае невыполнения неравенства - выдачи значения на второй выход и далее на первый вход схемы сравнения 5.6 для сравнения с пороговым значением тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи ;

схема сравнения 5.6, предназначенная для проверки выполнения неравенства и в случае его выполнения - выдачи сигнала на первый выход, являющийся седьмым выходом устройства (Вых. 7), для продолжения работы на резервной структуре системы связи, а в случае невыполнения неравенства - выдачи сигнала на второй выход и далее на управляющий вход запоминающего устройства 6.2 для запоминания текущего значения входного трафика γ_{вх i} в качестве верхней границей полосы пропускания системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь ;

схема сравнения 5.7, предназначенная для проверки выполнения неравенства , являющееся условием структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь, и в случае его выполнения - выдачи сигнала на первый выход, являющийся девятым выходом устройства (Вых. 9), для продолжения работы на основной структуре системы связи или для осуществления «обратного» перехода на основную структуру (при функционировании системы связи на резервной структуре), а в случае невыполнения неравенства - выдачи сигнала на второй выход, являющийся десятым выходом устройства (Вых. 10), для продолжения работы на резервной структуре системы связи или для осуществления «прямого» перехода на резервную структуру (при функционировании системы связи на основной структуре);

запоминающее устройство 6.1, предназначенное для запоминания (по сигналу со второго выхода схемы сравнения 5.2 на его управляющем входе) текущего значения входного трафика γ_{вх i}, поступающего на вход с первого выхода управляемого ключа 3.3, в качестве границы структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь , а также выдачи его: на первый выход, являющийся третьим выходом устройства (Вых. 3) и на второй выход - далее на второй вход схемы сравнения 5.4 для проверки условия соответствия полосы пропускания резервной структуры для реализации структурной адаптации с учетом информационных потерь, а также на первый вход схемы сравнения 5.7 для проверки условия структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь ;

запоминающее устройство 6.2, предназначенное для запоминания (по сигналу со второго выхода схемы сравнения 5.6 на его управляющем входе) текущего значения входного трафика γ_{вх i}, поступающего на вход с первого выхода управляемого ключа 3.3, в качестве верхней границей полосы пропускания системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь и передачи его на первый выход, являющийся восьмым выходом устройства (Вых. 8), а также одновременной выдачи сигнала на второй выход и далее на управляющий вход управляемого ключа 3.3 для коммутации текущих значений входного трафика γ_{вх i} на его второй выход с последующей выдачей этих значений на второй вход схемы сравнения 5.7 для проверки условия структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь ;

блок управления 7, предназначенный (по управляющему сигналу на управляющем входе в виде текущих значений входного трафика γ_{вх i} с первого выхода управляемого ключа 3.3) для выдачи управляющих сигналов: с выходов 1 и 2 на управляющие входы управляемых коммутаторов 3.1 и 3.2, соответственно, для управления их коммутацией в процессе передачи текущих значений на управляемую линию задержки 4.1 и схему сравнения 5.1, а - на блоки 4.2 и 5.5; с выходов 3 и 4 на управляющие входы управляемых линий задержки 4.1 и 4.2, соответственно, для получения задержанных текущих значений тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи на заданный промежуток времени измерений t_зад.

Все операции, выполняемые в блоках 1.1 - 7, могут быть реализованы, например, на основе быстродействующих микроконтроллеров [Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. С.-Пб.: Наука и Техника, 2008. 544 с.; Микушин А.В., Сажнев A.M., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. С.-Пб.: БХВ - Петербург, 2010. 832 с.].

Работа устройства (фигура 1) осуществляется следующим образом.

Текущие значения входного трафика γ_{вх i} из системы связи через t_зад подают на вход управляемого ключа 3.3, который первоначально замкнут в положении «1», и через его первый выход: на вторые входы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной 1.1 и резервной 1.2 структур системы связи, выполненных по известному способу [патент RU №2571917, H04L 29/00, 27.12.2015 Бюл. №36]; на вторые входы измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной 2.1 и резервной 2.2 структур системы связи, выполненных по схеме, представленной в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018 Бюл. №31]; на входы запоминающих устройств 6.1 и 6.2; на вход блока управления 7. На основе данных, поступающих через интервал времени t_зад из системы связи, а также текущих значений входного трафика γ_{вх i} и пороговых значений КПД передачи информации основной и резервной структур системы связи в блоках 1.1 и 1.2 осуществляют определение текущих значений КПД передачи информации основной и резервной структур системы связи, а также интервалов их эффективной работы и по входному трафику, соответственно. Кроме того, через t_зад с первого и второго выходов блока управления 7, соответственно, выдают сигналы на управляющие входы управляемых ключей 3.1 и 3.2, а с третьего и четвертого выходов блока управления 7 - на управляющие входы управляемых линий задержки 4.1 и 4.2, соответственно. С первого выхода блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику 1.1 на первый вход блока измерителя-вычислителя 2.1 подают текущие значения . В блоке измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи 2.1 определяют текущие значения тангенса , которые с первого выхода блока 2.1 в интервале эффективной работы подают на вход управляемого ключа 3.1, который первоначально замкнут в положении «1». С первого выхода управляемого ключа 3.1 значение подают на вход управляемой линии задержки 4.1, в которой по сигналу на управляющем входе, сформированном на третьем выходе блока управления 7, обеспечивают задержку поступающего значения на заданный промежуток времени t_зад. Одновременно с первого выхода блока управления 7 подают сигнал на управляющий вход управляемого ключа 3.1 и переключают его в положение «2». Задержанное на t_зад значение в блоке 4.1 выдают на первый вход схемы сравнения 5.1, а с выхода 2 управляемого ключа 3.1 текущее значение подают на второй вход схемы сравнения 5.1. После чего, с первого выхода блока управления 7 подают сигнал на управляющий вход управляемого ключа 3.1 для переключения его положения в «1» (в дальнейшем цикл работы управляемого ключа 3.1 и управляемой линии задержки 4.1 повторяется). В схеме сравнения 5.1 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее первом выходе, являющийся «Вых. 1» устройства и продолжают работу системы связи на основной структуре. Иначе, со второго выхода блока 5.1 выдают значение и далее на первый вход схемы сравнения 5.2, на второй вход которой подают пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи , определяемое в устройстве реализации известного способа [патент RU №2779503, H04L 43/0876, 08.09.2022 Бюл. №25]. В схеме сравнения 5.2 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее первом выходе, являющийся «Вых. 2» устройства и продолжают работу системы связи на основной структуре. Иначе, со второго выхода блока 5.2 выдают сигнал на управляющий вход запоминающего устройства 6.1 для запоминания текущего значения входного трафика γ_{вх i}, поступающего на его вход с первого выхода блока 3.3, в качестве границы структурной адаптации системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь - границы переходов системы связи с основной на резервную структуру и обратно. Значение выдают на выход 1 блока 6.1, являющийся «Вых. 3» устройства, а также на выход 2 блока 6.1. Далее значение направляют на второй вход схемы сравнения 5.4 и на первый вход схемы сравнения 5.7. После чего в схемах сравнения 5.3 и 5.4 проверяют условия соответствия полосы пропускания резервной структуры для реализации структурной адаптации с учетом информационных потерь. Для этого со вторых выходов блоков измерителей-вычислителей 1.1 и 1.2, соответственно, на второй и первый входы схемы сравнения 5.3 подают значения нижних границ интервалов эффективной работы системы связи на основной и резервной структурах. В схеме сравнения 5.3 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее втором выходе, являющийся «Вых. 4» устройства и осуществляют замену резервной структуры системы связи. Иначе выдают значение на первый выход блока 5.3 и далее его направляют на первый вход схемы сравнения 5.4. В схеме сравнения 5.4 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее втором выходе, являющийся «Вых. 5» устройства и осуществляют замену резервной структуры системы связи. Иначе с выхода 1 блока 5.4 формируют сигнал и направляют его на управляющий вход блока измерителя-вычислителя 1.2, по которому с его выхода 1 выдают текущее значение на первый вход блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи 2.2. В блоке 2.2 определяют текущие значения тангенса , которое выдают на выход 1 блока 2.2 и далее на вход управляемого ключа 3.2, который первоначально замкнут в положении «1». Далее функционирование управляемого ключа 3.2 и управляемой линии задержки 4.2 осуществляют аналогично управляемому ключу 3.1 и управляемой линии задержки 4.1 для основной структуры системы связи, соответственно. При этом для работы управляемого ключа 3.2 подают на его управляющий вход сигнал со второго выхода блока управления 7, а на управляющий вход управляемой линии задержки 4.2 - с четвертого выхода блока управления 7. После чего, в схеме сравнения 5.5 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее первом выходе, являющийся «Вых. 6» устройства и продолжают работу системы связи на резервной структуре. Иначе, со второго выхода блока 5.5 выдают значение и далее на первый вход схемы сравнения 5.6, на второй вход которой подают пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи , определяемое в устройстве реализации известного способа [патент RU №2779503, H04L 43/0876, 08.09.2022 Бюл. №25]. В схеме сравнения 5.6 сравнивают с и если , то формируют сигнал на ее первом выходе, являющийся «Вых. 7» устройства и продолжают работу системы связи на резервной структуре. Иначе, со второго выхода блока 5.6 выдают сигнал на управляющий вход запоминающего устройства 6.2 для запоминания текущего значения входного трафика γ_{вх i}, поступающего на его вход с первого выхода блока 3.3, в качестве верхней границы полосы пропускания системы связи с учетом обеспечения допустимых информационных потерь и выдают его на выход 1 блока 6.2, являющийся «Вых. 8» устройства. Одновременно формируют сигнал на выходе 2 блока 6.2 и подают на управляющий вход управляемого ключа 3.3 для переключения его в положение «2». При этом текущее значение входного трафика γ_{вх i} выдают на выход 2 блока 3.3 и далее направляют данное значение на второй вход схемы сравнения 5.7. В схеме сравнения 5.7 сравнивают γ_{вх i} с и если , то формируют сигнал на первом выходе блока 5.7, являющийся «Вых. 9» устройства, при котором продолжают работу системы связи на основной структуре или осуществляют «обратный» переход на основную структуру системы связи в случае, если система связи функционирует на резервной структуре. Иначе формируют сигнал на втором выходе блока 5.7, являющийся «Вых. 10» устройства, при котором продолжают работу системы связи на резервной структуре или осуществляют «прямой» переход на резервную структуру системы связи в случае, если система связи функционирует на основной структуре.

Таким образом, в результате работы устройства формируется сигнал на одном из его выходов: на «выходе 9» (работа или переход на основную структуру системы связи); на «выходе 10» (работа или переход на резервную структуру системы связи). Сигналы с выходов устройства могут быть отображены, например, на типовых устройствах индикации с использованием микроконтроллеров [Прокопенко B.C. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке С. С.-Пб.: Корона-Век, 2012. с. 286-298].

Изобретение относится к электросвязи. Техническим результатом предлагаемого устройства является поддержание требуемой эффективности информационного обмена системы связи в соответствии с заданным пороговым значением КПД передачи информации в расширенной полосе пропускания и обеспечение допустимых информационных потерь. Он достигается тем, что предложено устройство структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь, содержащее блоки измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной и резервной структур системы связи, блоки измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной и резервной структур системы связи, третий управляемый ключ. Дополнительно введены первый управляемый ключ, первая управляемая линия задержки, первая и вторая схемы сравнения, первое запоминающее устройство и седьмая схема сравнения; также дополнительно введены последовательно соединенные третья и четвертая схемы сравнения, кроме того, дополнительно введены второй управляемый ключ, вторая управляемая линия задержки, пятая и шестая схемы сравнения, второе запоминающее устройство. 2 ил.

Устройство структурной адаптации системы связи с учетом информационных потерь, содержащее блоки измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной (1.1) и резервной (1.2) структур системы связи, на внешние входы которых, являющиеся входами устройства, через заданный интервал времени измерений поступают данные из системы связи, а на первые входы - пороговые значения КПД передачи информации основной и резервной структуры системы связи, соответственно, блоки измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной (2.1) и резервной (2.2) структур системы связи, а также третий управляемый ключ (3.3), на вход которого поступают значения входного трафика из системы связи через заданный интервал времени измерений, причем первые выходы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной (1.1) и резервной (1.2) структур системы связи соединены с первыми входами блоков измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной (2.1) и резервной (2.2) структур системы связи, соответственно, а первый выход управляемого ключа (3.3) подключен ко вторым входам блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику (1.1), (1.2) и вторым входам блоков измерителей-вычислителей тангенса угла полосовой эффективности основной (2.1) и резервной (2.2) структур системы связи, соответственно, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи (2.1): первый управляемый ключ (3.1), первая управляемая линия задержки (4.1), первая (5.1) и вторая (5.2) схемы сравнения, первое запоминающее устройство (6.1) и седьмая схема сравнения (5.7); причем второй выход первого управляемого ключа (3.1) подключен ко второму входу первой схемы сравнения (5.1); первый выход первой схемы сравнения (5.1) является первым выходом устройства; на второй вход второй схемы сравнения (5.2) поступает пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности основной структуры системы связи, а первый выход второй схемы сравнения (5.2) является вторым выходом устройства; первый выход первого запоминающего устройства (6.1) является третьим выходом устройства; первый и второй выходы седьмой схемы сравнения (5.7) являются, соответственно, девятым и десятым выходами устройства; также дополнительно введены последовательно соединенные третья (5.3) и четвертая (5.4) схемы сравнения, причем вторые выходы блоков измерителей-вычислителей полос пропускания по входному трафику основной (1.1) и резервной (1.2) структур системы связи соединены, соответственно, со вторым и первым входами третьей схемы сравнения (5.3), а второй выход третьей схемы сравнения (5.3) является четвертым выходом устройства; второй выход первого запоминающего устройства (6.1) соединен со вторым входом четвертой схемы сравнения (5.4), второй выход четвертой схемы сравнения (5.4) является пятым выходом устройства, а первый выход четвертой схемы сравнения (5.4) подключен к управляющему входу блока измерителя-вычислителя полосы пропускания по входному трафику резервной структуры системы связи (1.2); кроме того, дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи (2.2): второй управляемый ключ (3.2), вторая управляемая линия задержки (4.2), пятая (5.5) и шестая (5.6) схемы сравнения, второе запоминающее устройство (6.2); причем второй выход второго управляемого ключа (3.2) подключен ко второму входу пятой схемы сравнения (5.5); первый выход пятой схемы сравнения (5.5) является шестым выходом устройства; на второй вход шестой схемы сравнения (5.6) поступает пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности резервной структуры системы связи, а первый выход шестой схемы сравнения (5.6) является седьмым выходом устройства; первый выход второго запоминающего устройства (6.2) является восьмым выходом устройства, а второй выход второго запоминающего устройства (6.2) соединен с управляющим входом третьего управляемого ключа (3.3); при этом первый выход третьего управляемого ключа (3.3) подключен к входам первого (6.1) и второго (6.2) запоминающих устройств, а второй выход третьего управляемого ключа (3.3) соединен со вторым входом седьмой схемы сравнения (5.7); также дополнительно введен блок управления (7), вход которого подключен к первому выходу третьего управляемого ключа (3.3), при этом первый и второй выходы блока управления (7) соединены, соответственно, с управляющими входами первого (3.1) и второго (3.2) управляемых ключей, а третий и четвертый выходы блока управления (7) подключены, соответственно, к управляющим входам первой (4.1) и второй (4.2) управляемых линий задержки.