Устройство для моделирования сети коммутации каналов Советский патент 1987 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования сети коммутации кана- лов при проектировании и исследовании сетей передачи дискретной инфор- мадии. .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем моделирования возникновения сообщений в сети связи.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональные схемы блоков памяти, моделирования вероятностей отказов и генератора случайного кода; на фиг. 3 - функциональные схемы блока модели связей, коммутатора и блока элементов И ; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на фиг. 5 - функциональная схема блока задания маршрутов; па фиг. 5 функциональная схема блока генерации сообщений; на фиг. 7 - функциональная схема узла определения источни- ка блока генерации сообщений; на фиг. 8 - функциональная схема узла определения полу гателя блока генерации сообщений; на фиг. 9 -- временные диаграммы, иллюстрирующие рабо- Игу устройства -моделирования . сети коммутации каналов.

Блок-схема устройства моделирования сети коммутации каналов (фиг. 1) содержит первую группу установочных входов 1, блок 2 памяти, блок 3 моделирования вероятностей отказов, генератор 4 случайного кода, блок 5 модели связей, коммутатор 6, блок элементов И 7, первый выход 8 устройст- ва, блок 9 управления, вход 10 запуска устройства, второй выход 11 устройства, блок 12 задания маршрутов, блок 13 ге {ерации сообщений, вторую группу установочных входов 14 третью группу установочных входов 15 устройства.

Блок памяти 2 (фиг. 2) содержит регистры 16, выходы 17 блока. Блок 3 моделирования вероятностей отказов (фиг. 2) содерлшт группы 18 элементов И , узлы 19 сравнения, группу выходов 20,.вторую группу входов 21, третью группу входов 22. Генератор 4 случайного кода (фиг. 2) содержит вход 23 управлепия, первые элементы 24, второй элемент И 25, генератор 2 пуассоновского потока импульсов, регистр 27 сдвига, шифратор 28, коди-

5

0

Q

Q

5

5

рующий числа десятичной системы в двоичные числа.

Блок 5 модели- связей (фиг. 3) содержит триггеры 29, вход 30 сброса, элементы И 31, элементы ИЛИ 32, группу выходов 33, групггу переключателей 34, группу входов 35. Коммутатор 6 (фиг. 3) содержит элементы И 36, элемент И 37, группу входов 38, управляющий вход 39. Блок 7 элементов И (фиг. 3) содержит элементы И 40, вхо- дь1 41.

Блок 9 управления (фиг. 4) содержит генератор 42 тактовых импульсов, распределитель 43 сигналов, первый элемент ИЛИ 44, пятый выход 45, второй элемент ИЛИ 46, элемент 47 задержки .

Блок 12 задания маршрутов (фиг. 5) содержит распределитель 48 сигналов, элементы И 49, дешифратор 50, первую группу входов 51, вторую группу вхо- .дов 52.

Блок 13 генерации сообщений (фиг.6) содержит триггер 53, вторую группу триггеров 54, первую группу триггеров 55, генератор 56 случайного кода, первые элементы И 57, вторые элементы И 58, узел 59 определения источника, предназначенный для определения адреса возникновения сообщений, узел 60 определения получателя, предназначен- ньш для определения адреса назначения сообщения.

Узел 59 определения источника (фиг. 7) содержит регистры 61, узлы 62 сравнения, вторую группу входов 63, группу выходов 64, элементы И 65.

Узел 60 определения получателя (фиг. 8) содержит узлы 66 заданий законов распределений, каждьй из которых реализован по схеме узла 59 определения источника, вторую группу входов 67, элементы И 68, элементы ИЛИ 69, группу выходов 70.

Устройство моделирования сети коммутации каналов работает следующим образом. ,

По установочным входам 1 заносятся коды вероятностей отказов i-ьгх узлов коммутации ввиду занятности или функциональной неисправности. Данные коды имеют разномер- ность в К двоичных символов и хранятся в регистрах 16 блока 2 памяти. По вторым группам установочных входов 14 в регистры 61 узла 59 определения источника (фиг. 7) блока ге312

нерацин сообщений заносятся коды нормированных инт.енсивностей возникновения сообщений d . Величины d получаются следующим образом. ПусЧь 1-ый узел коммутации на сети характе- ризуется интенсивностью возникновения сообщений d- . В регистр 61.

ла 59 занесен код числа:

m --(,-...,11,

i-

По установочным входам 15 в регистры бЦУ узлов 66, заданий распределений адресации заносятся 1КОДЫ нормированных интенсивностей адресации Ы. между i-ым узлом коммутации и j-ым узлом коммутации на сети связи.

В общем случае величина определяется по формуле

..

Причем } Ы j j - ot j - интенсивности

4-1

возникновения сообщений в i-ом узле коммутации, а п(-| - интенсивность свзи между i-M и j-M узлами коммутаци Таким образом, каждый узел коммутации охарактеризован интенсивностью возникновения сообщений на его абонентских пунктах, интенсивностью адресации сообщений к другим узлам коммутации и вероятностью отказа в установлении соединения.

Структура сети связи набирается замыканием переключателей 34 группы ( фиг. 3) в блоке 5 модели связей.

Пусть, например, сеть состоит из шести узлов коммутации. Соединение между каналами связи отражено в матрице:

010111

101001 010110

М

101001 10 1 о 11 110110

Принято, что каналы дуплексные. Тогда в соответствии с матрицей М в блоке 5 модели связей для первого столбца замкнуты переключатели 34 , 34 , 34 j , 34g. группы, соединенные с входами элемента ИЛИ 32,

5 5

20

25

73.4

Процесс моделирования осуществляется подачей на вре(я моделирования потенциала по входу 10 запуска устройства. Блок 9 управления синхронизирует работу всех блоков устройства моделирования. Потенциал запуска с входа 10 подается на вход запуска генератора 42 тактовой частоты блока 9 (фиг. 4). Генератор 42 подает им- tO пульсы синхронизации на тактовый

вход распределителя 43 сигналов, который циклически замкнут. Вначале импульс появляется на первом выходе распределителя 43 и подается на выход 30 блока управления. С выхода 30 блока 9 потенциал по динамическим входам устанавливает в нулевое состояние триггеры 29 блока 5 (фиг.З). подготавливает распределитель 48 сигналов блока; 12 задания маршрутов (фиг. 5) и устанавливает в нулевые состояния по динамическим входам триггеры 53, 54, 55 блока 13 генерации сообщений (фиг. 6). Данный процесс отражен на временных диаграммах (фиг. 9), где показано, что после импульса с выхода 30 блока 9 триггеры 29 блока 5 и триггеры 54 v |И 55 блока 13 находятся в нулевых состояниях.

Затем импульс появляется на втором выходе распределителя 43 сигналов блока 9. Данный импульс через элемент ИЛИ 44 подается на выход

35 45 блока 9 управления, с которого поступает на управляющий вход 45 блока 13 генерации сообщений, В блоке 13 генерации, сообщений (фиг. 6) с приходом первого импульса по вхо-

40 ду 45 триггер 53 перебрасывается в единичное состояние и открывает первые элементы И 57. Кроме того, по этому же импульсу срабатывает генератор 56 случайного коДа и выдает

45 на своих выходах код числа А, равновероятно распг ;еленного в интервале от нуля до единицы,

В блоке 13 генерации сообщений . код числа А через элементы И 57 по0 дается на группу входов 63 узла 59 определения источника (фиг. 7). В узлах 62; сравнения сравниваются коды

J

чисел О -, и числа А. Если число А меньше числа й , то на выходе узла 62,; 5 сравнения присутствует потенциал, который проходит через элемент И 65 на выход 64 узла 59 определения источника и в то же время закрывает элементы И 65,- - 65;,, , запретив про30

хождение сигналов с выходов узлов 62. - 62| сравнения на выходы узла 59. Таким образом, произведен выбор номера узла коммутации, на котором возникло сообщение в соответст- ВИИ с распределением интенсивностей возникновения сообщений на всех узлах коммутации.

Пусть, например, сообщение возникло на первом узле коммутации. В этом случае потенциал с выхода узла 62 Ьр нения закрывает все элементы И 65 и проходит на выход 64 узла 59 определения источника. Потенциал с выхода узла 59 перебрасывает по динами- ческому входу триггер 54 первой группы и подается потенциал с его единичного выхода на вход 51, узла 60 определения получателя, в котором открыты элементы И 68 - 68 , т.е. раз- . решен выбор адресации сообщения от первого узла коммутации к другим узлам сети в соответствии с распределением

+ . « .

п( OL (У. Чй 115I14 1г

чисел d .занесены в регистры задания распределений/

Коды узла 66, адресации.

Затем импульс с третьего выхода распределителя 43 блока 9 управления через элемент ИЛИ 44 подается вновь на выход 45 блока 9. С выхода 45 блока 9 потенциал поступает на управляю- дий вход 45 блока 13 генерации. С пр11ходом этого импульса триггер 53 перебрасывается в нулевое состояние, а генератор 56 случайного кода генерирует очередное число А, равномерно распределенное в интервале от нуля До единихЦ). Триггер 53 открывает элементы И 58, и код числа А проходит на входы 67 (фиг. 8) узла 60 определения получателя.

В узлах 66 задания распределений адресации (работающих по такому принципу работы как и узел 59 определения источника генерируются коды равномерно распределенных чисел А. , но так как для данного примера открыты толь- ко элементы И 68 - 68 то разрешено прохождение сигналов только с выходов узла задания респределен М адресации 661.

Потенциал присутствует на последнем выходе узла 66. Данньш потенхщ- ал через элементы И 68 и ИЛИ 69. проходит на выход 70 узла 60 опре

деления получателя. С выхода 70 уз

ла 60 потенциал по динамическому входу .перебрасывает триггер 55| в единичное состояние, и на выходе 52 блока 13 генерации сообщений устанавливается потенциал (фиг. 9). Сообщение, возникшее на первом узле коммутации, адресовано т-му узлу коммутации.

Потенциал с первого выхода 51, ; первой группы блока 13 подается на . вход 41,, блока 7 элементов И

и

вход 51 . первой группь блока 12 задания маршрутов. В блоке 7 элементов И открыт элемент И 40 , .

Потенциал с выхода 52 второй группы блока 13 генерации сообщений подается на вход 38 коммутатора 6, в котором открывает элемент И 36, и на вход 52 блока 12 задания маршрутов .

В блоке 12 задания маршрутов дешифратор 50 устанавливает соответствие кодам на одно сочетание, пода- ваемьм на входы 51 и вторые входы 52, набор потенциалов на своих выходах. Потенциалы присутствуют на тех выходах дешифратора 50, номера которых соответствуют тем узлам коммутации, через которые возможен проход сообщений. Если,например, сеть задана матрицей (1) и сообщение от первого узла коммутации адресовано к шестому узлу коммутации, то потенциалы присутствуют на выходах: пер вом, втором, четвертом, пятом и шестом, так как возможно установление соединений: с первого узла коммутации к шестому; с первого через второй к шестому узлу| с первого через четвертый к шестому узлу и т.д. . Согласно матрице (1) дешифратор 50 можно представить в виде таблицы вход - выход.

При построении данной таблигц) принято, что передача может пронсхо- дить не более чем через два последо-. вательных канала в любом маршруте.

Дешифратор 50 Для каждого случая конкретной реализации сети строится особо по заданной таблице вход-выход.

Затем с выходов распределителя 43 блока 9 через элемент ИЛИ 46 на вы- ход 23 блока 9 вьщается последовательность из m импульсов. Эта последовательность с выхода 23 блока 9 управления подается на входы управ- ления генератора 4 случайного кода и

блока 12 задания маршрутов.По каждому ,импульсу генератор 4 вырабатывает код А равномерно распределенному числу, который подается на группу входов 21 блока 3 моделирования вероятностей отказов. В блоке 12 задания маршрутов распределитель 48 сигналов переключается под воздействием импульсов, подаваемых на вход 23 блока 12,и на его

выходах последовательно во времени

появляются потенциалы. Однако потенциалы присутствуют на выходах только тех элементов И 49, которые открыты потенциалами с выходов дешифратора 50. На временных диаграммах (фиг.9 показано, что потенциалы присутствуют на выходах 22 , 22 , 22 , 22 блока 12.

В такт времени, когда есть потенциал на четвертом выходе распредели- теля 43 блока 9, потенциал находится на входе 22 блока 3. Открыты элементы 18, - 18, и срабатывает узел 19 сравнения. Если код числа А : Р. вероятности отказа первого узла ком- мутации, то на выходе узла,19 сравнения присутствует потенциал. Это моделирует ситуацию отказа первого узла кo шyтaции от связи. В противном случае считается, что узел ком- мутации свободен к приему заявки на связь. Аналогично моделируется состояние всех узлов коммутации, через которые возможна связь между первым и т-ым узлами коммутации. - . Потенциалы с выходов 20 блока 3 моделирования вероятностей отказов подаются на входы 20 блока 5 модели связей.

Триггеры 29, номера которых соот- ветствуют, узлам коммутации, через которые возможно установить связь, по своим динамическим входам перебра- сьшаются в единичное состояние. Потенциалы с выходов данных триггеров открывают соответствующие элементы И 31. Затем появляется потенциал на предпоследнем выходе 8 распределителя 43 блока 9. Задержанный потенциал с выхода 8 блока 9 подается на управ- ляющий вход 8 блока 7 элементов И. Потенциал с выхода 35 блока 7 подается на вход 35, блока модели связи. Если существует хотя бы одна из замкнутых цепей, составленньк из элементов ИЛИ 32 и И 31, то потенциал присутствует на выходе элемента И 31, , что говорит о возможности устагп

новления связи между первым и m -м

5

O

0

0 5

0 5 0 5

узлами коммутации. Пусть, например, открыты элементы И 31 , И 31 , И 31 тогда потенциал проходит через элемент ИЛИ 32 от входа 35 , элемент И 31 , ИЛИ 32 , И 31, ИЛИ 32, И 31|, и подается на выход 33.

На последнем такте работы распределителя 43 блока 9 импульсом со второго выхода 39 блока 9 в коммутаторе 6 определяются элементы И 36. На выходе элемента И 36 находится потенциал, которьш через элемент ИЛИ 37 подается на выход 11 устройства для моделирования сети коммутации каналов.

Таким образом, при моделировании процесса установления соединения с выхода 8 устройства снимается информация в общем числе заявок (сообщений), поступающих в сеть, а с выхода 11 устройства снимается информация о числе обслуженных заявок (переданных сообщений) в сети.

Формула изобретения

Устройство для моделирования сети коммутации каналов, содержащее блок моделирования вероятностей отказов, генератор случайного кода, блок памяти, группа информационных входов которого является группой входов задания вероятностей отказов устройства, блок элементов И, коммутатор, блок генерации сообщений, блок модели связей и блок управления, состоящий из генератора тактовых импульсов, распределителя сигналов, элемента задержки и двух элементов ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом распределителя импульсов, второй и третий выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, М выходов распределителя импульсов,.начиная с четвертого, подключены соответственно к входам второго элемента ПОИ, а (М + 4)-и .выход распределителя импульсов соединен с входом элемента задержки, блок моделирования вероятностей отказов содержит М узлов сравнения и М групп элементов И, первые входы элементов И всех групп подключены соответственно к выходам блока памяти устройства, а выходы элементов И каждой группы подключены к первой группе входов соответствующего узла сравнения, одноименные входы второй группы всех

узлов сравнения блока моделирования вероятностей отказов объединены и подключены соответственно к выходам генератора случайного кода устройства, вход запуска генератора слу чайного кода соединен с выходом второго элемента ИЛИ блока управления, вход запуска генератора тактовых импульсов которого является входом запуска устройства, первый выход рас- пределителя импульсов блока управле 1ния подключен к установочному входу блока модели связей и установочному входу блока генерации сообщений, выход элемента задержки блока управ- ления соединен с управляющим входом блока элементов И устройства и являеся первым информационным выходом устройства, (М +5 )-й выход распределителя сигналов блока управления подключен к управляющему входу коммутатора устройства, группа управляющих входов которого соединена соответственно с первой группой выходов блока генерации сообщений, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования возникновения сообщений в сети связи, оно дополнительно содержит блок задания маршрутов, состоящий из распределителя сигналов, дешифратора и элементов И, первые и вторые входы которых соединены соответственно с выходами дешифратора и распредели- теля сигналов, первый выход распределителя сигналов блока управления и выход второго элемента ИЖ блока управления соединены соответственно с информационным и тактовым входом распределителя имцульсов блока задания маршрутов, выходы элементов И которого подключены к вторым входам элементов И соответствующих

групп блока моделирования вероятное- 45 дешифратора блока задания маршрутов,

тей отказов, блок модели связей содержит М триггеров,М элементов.И, М элементов ИЛИ и М групп переключателей, первые входы всех триггеров объединены и являются установочным входом блока модели связей, а вторые входы триггеров соединены, соответственно с выходами узлов сравнения блока моделирования вероятностей отказов, выход К-го триггера ..(К 1,М) подключен к первому входу К-го элемента И блока модели связей, второй вход которого соединен с выходом К-го элемента ИЛИ, выходы пере5 0 5 0

5

0

ключателей К-й группы соединены со- ответственно с входами К-го элемента ИЛИ блока модели связей, выход- К-го элемента И которого соединен с входами К-х переключателей всех групп, кроме К-й, К-е входы.элементов . ИЛИ блока модели связей подключены соответственно к выходам блока элементов И устройства, а выходы элементов И блока модели связей соединены соответственно с информационными входами коммутатора устройства, выход которого является вторым информационным выходом устройства, блок генерации сообщений содержит триггер, две группы триггеров, генератор случайного кода, две группы элемен- тов И, узел определения источника и .узел определения получателя, причем вход запуска генератора случайного кода и счетный вход триггера, блока генерации сообщений объединены и соединены с выходом первого элемента ИЛИ блока управления, первые входы триггеров обеих групп и триггера блока генерации сообщений объединены и являются установочным входом блока генерации сообщений, первый и второй выходы триггера блока генерации сообщений соединены с первыми входами элементов И соответственно первой и второй групп, вторые входы которых подключены к выходу генератора случайного кода блока генерации сообщений, выходы элементов И второй группы подключены к информационным входам узла определения получателя, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров соответственно второй и первой групп, выходы триггеров первой группы являются выходами первой группы блока генерации сообщений и подключены соответственно к входам первой группы

вторая группа входов дешифратора которого подключена соответственно к информационным входам блока элементов И устройства, выходам триггеров

второй группы блока генерации сообщений и управляющим входам узла определения получателя блока генерации сообщений, узел определения источника содержит М регистров, разрядные входы которых являются первой группой входов задания начальных условий устройства, М узлов сравнения и М - 1 элементов И, выходы которых и выход первого узла сравнения являются выходами- узла определения источника; разрядные выходы К-го регистра которого подключены соответственно к входам первой группы К-го узла сравнения, вторые входь которых подключены соответственно к выходам элементов И первой группы блока генерации сообщений, выход К-го узла, сравнения узла определения источника соединен с прямым входом (К - 1 )-го элемента И и К-м инверсным входом всех элементов И с номером, большим К-1, узла определения источника, узел определения получа- теля содержит И элементов ИЛИ, М групп элементов И и М узлов задания распределений, установочные входы которых

являются второй группой входов задания начальных условий устройства, одноименные информационные входы узлов задания распределений объединены и являются информационными вхо- да1-1и узла определения получателя, управляющими входами которого являются первые входы элементов И каждой группы, вторые входы элементов И К-й группы соединены соответстрен- но с выходами К-го узла задания распределений, а выход К-го элемента И каждой группы узла определения получателя соединен с соответствующим входом К-го элемента ИЛИ, выходы которых являются выходами узла , определения получателя.

20, 30

20т

/77-ГЙЦ1

20 т

аЗВщ

ф(/.9

чг

ilf

. i l

W 45238 33

iput. f

f3

f - f

IS

7

f f I f f f f f f Yf f

Ф у ф ф sL

.7

/5/ 7Й 5}l5 fl5fl5 5 ll5 h 5 f

f 7 fffff fi - .

i- vy sLvUvl /

,тт

Г

(pi/8.S

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования сети коммутации каналов дискретной передачи информации. Цель изо(:ретения - расширение функционапь- ных возможностей за счет моделирования возникновения сообщений в сети связи и отказов канала связи. Устройство содержит блок памяти, генератор случайного кода , блок моделирования вероятности отказов, блок модели связей, блок элементов И, коммутатор, блок управления, блок задания маршрутов, блок генерации сообщений. 9 ил., 1 табл.: с s. INP 00 00