Устройство для моделирования систем массового обслуживания Советский патент 1989 года по МПК G06N7/08 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования работы систем массового обслуживания с повторными вызовами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения случайной продолжительности и ограничения числа повторных вызовов в зависимости от причины их возникновения.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - один из вариантов выполнения вероятностного коммутатора.

Устройство содержит генератор 1 случайного потока заявок, второй элемент ИЛИ 2, третий 3 и первый 4 элементы ИЛИ, триггер 5, блок 6 случайной временной задержки и К узлов

7моделирования повторных вызовов, каждый из которых включает элемент

8задержки, вероятностный коммутатор 9, формирователь 10 импульсов, элемент ИЛИ 11, дешифратор 12, элемент И 13, счетчик 14 импульсов и генератор 15 импульсов повторных вызовов.

Генератор 1 случайного потока заявок имитирует входной поток заявок с требуемым законом распределе4

оо

00

со

ния. Особенностью работы генератора 1 является то, что при отсутствии сигнала на его входе от триггера 5 импульсы на его выходе не появляются, хотя он сам находится в работоспособном состоянии. Такой генератор может быть выполнен в виде обычного генератора случайных импульсов, выход

вероятностью занятыми. В случае свободных коммутационных приборов автоматически выбирается соединительная линия, например при междугородном вызове. Если соединительная линия свободна, то производится набор номера абонента, который также с определенной вероятностью может быть за

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования работы систем массового обслуживания с повторными вызовами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения случайной продолжительности и ограничения числа повторных вызовов в зависимости от причины их возникновения. Устройство содержит генератор случайного потока заявок, элементы ИЛИ, триггер, блок случайной временной задержки и K узлов моделирования повторных вызовов, каждый из которых состоит из элемента задержки, вероятностного коммутатора, формирователя импульсов и элемента ИЛИ, дешифратор, элемент И, счетчик импульсов и генератор импульсов повторных вызовов. Устройство позволяет исследовать работу систем массового обслуживания с повторными вызовами с заданными вероятностями возникновения повторных вызовов в различных сечениях исследуемой системы массового обслуживания и интенсивности повторных вызовов, определяемых состоянием источника заявок на обслуживание с ограничением числа повторных вызовов в зависимости от причин их возникновения. 2 ил.

которого соединен с одним входом эле- JQ нят или свободен. В случае незанятосмента. И, на второй вход которого подаются стробирующие импульсы (сигналы) от триггера 5.

Вероятностный коммутатор 9 может быть выполнен в виде, приведенном на фиг.2, и содержит генератор 16 тактовых импульсов, элемент 17 задержки, триггер 18, элементы И 19 и 20.

В зависимости от величин задержек в элементе 17 задержки изменяется продолжительность нахождения триггера в каждом из состояний по отношению к периоду тактовых импульсов. Поэтому входной сигнал проходит через каждый из элементов И с заданной вероятностью.

Елок 6 имитирует случайную задержку входного сигнала, равную случайной продолжительности обслуживания заявки.

Генератор 15 вырабатывает импульсы повторного вызова, которые могут быть или регулярными или случайными и распределенными по требуемому закону в зависимости от конкретного выполнения конструкции генератора.

Элемент 8 задержки в каждом узле моделирования повторных вызовов предназначен для моделирования продолжительности работы (случайной или неслучайной - в зависимости от конкретного выполнения элемента 8 задержки) каждого узла или подсистемы моделируемой системы массового обслуживания, в которых могут возникать повторные вызовы.

Вербальную модель работы устройства рассмотрим на примере работы автоматической телефонной станции (АТС).

Источником заявок является абонент, которьй при ведении автоматического установления соединения сам управляет соединением.При появлении заявки на обслуживание последняя с определенной вероятностью может застать автоматические коммутационные приборы АТС свободными и с некоторой

ти вызываемого абонента осуществляется случайное ожидание ответа, после чего осуществляется случайной продолжительности разговор (обслужи15 вание заявки). В случае же занятости коммутационных приборов, соединительных линий номер вызываемого абонента или при его неответе вызывающий абонент переходит в режим повтор2Q ного вызова. Причем повторные вызовы начинаются сразу после получения отказа, поэтому повторные вызовы нарушают поток первичных вызовов, вызывая их прекращение на все время дей25 ствия повторных вызовов.Число повторных импульсов и случайная продолжительность повторных вызовов зависят от функции интенсивности абонента, зависящей от причины возникнове30 ния повторного вызова.

В соответствии с приведенной моделью работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии триггер 5 установлен в положение, при котором имеется разрешающий сигнал на входе генератора 1, генераторы 15 не запущены, а счетчики 14 обнулены и элементы И 13 открыты по инверсным входам. Генератор 1 вырабатывает импульс сигнала заявки, который через элемент ИЛИ 2 поступает на элемент 8 задержки первого узла 7 и после элемента задержки на вероятностный коммутатор 9. Величина задержки в элементе задержки первого узла 7 выбирается соответствующей времени работы коммутирующих приборов. В случае их незанятости сигнал появляется на первом выходе вероятностного коммутатора 9 первого узла 7 и поступает на вход элемента 8 задержки второго узла 7, имитирующего продолжительность поиска свободных соединительных линий, а также подтверждает рабочее состояние генератора 15 и нулевое счетчика 14. В случае же занятости коммутационных приборов сигнал появляется на втором выходе ве35

40

45

50

ти вызываемого абонента осуществляется случайное ожидание ответа, после чего осуществляется случайной продолжительности разговор (обслужи5 вание заявки). В случае же занятости коммутационных приборов, соединительных линий номер вызываемого абонента или при его неответе вызывающий абонент переходит в режим повторQ ного вызова. Причем повторные вызовы начинаются сразу после получения отказа, поэтому повторные вызовы нарушают поток первичных вызовов, вызывая их прекращение на все время дей5 ствия повторных вызовов.Число повторных импульсов и случайная продолжительность повторных вызовов зависят от функции интенсивности абонента, зависящей от причины возникнове0 ния повторного вызова.

В соответствии с приведенной моделью работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии триггер 5 установлен в положение, при котором имеется разрешающий сигнал на входе генератора 1, генераторы 15 не запущены, а счетчики 14 обнулены и элементы И 13 открыты по инверсным входам. Генератор 1 вырабатывает импульс сигнала заявки, который через элемент ИЛИ 2 поступает на элемент 8 задержки первого узла 7 и после элемента задержки на вероятностный коммутатор 9. Величина задержки в элементе задержки первого узла 7 выбирается соответствующей времени работы коммутирующих приборов. В случае их незанятости сигнал появляется на первом выходе вероятностного коммутатора 9 первого узла 7 и поступает на вход элемента 8 задержки второго узла 7, имитирующего продолжительность поиска свободных соединительных линий, а также подтверждает не рабочее состояние генератора 15 и нулевое счетчика 14. В случае же занятости коммутационных приборов сигнал появляется на втором выходе ве5

0

5

0

роятностного коммутатора 9 первого узла 7. В этом случае сигналом с выхода элемента 13 запускается генератор 15 импульсов и устройство переходит в режим повторного вызова. Поскольку работа всех узлов 7 одинакова, то ее рассмотрим на примере работы первого узла 7.

Одновременно с запуском генератора 15 сигналом с выхода элемента И 13 через элемент ИЛИ 4 триггер 5 переводится в состояние, при котором сигнал с его выхода запрещает появление на выходе генератора 1 импульсов заявок до окончания режима повторного вызова. Импульсы с выхода генератора 15 через элемент ИЛИ 2 поступают последовательно на узлы 7 моделирования повторных вызовов и имитирующие работу различных узлов реальной системы массового обслуживания, в которых могут возникнуть повторные вызовы. Второй узел 7 моделирует случайную продолжительность поиска свободной соединительной линии с заданной вероятностью наличия ее в свободном состоянии. Третий узел 7 моделирует случайную продолжительность поиска номера вызываемого абонента и его незанятость в соответствии с заданной вероятностью. Четвертый узел 7 моделирует случайное ожидание ответа абонента и ответ абонента с определенной вероятностью.

В случае занятости коммутирующих приборов, соединительных линий,номера абонента или его неответа сигнал с требуемой вероятностью появляется на первом выходе соответствующего вероятностного коммутатора и запускает генератор повторного вызова, параметры сигнала которого (частота,число импульсов) могут быть распределены в соответствии с законом настойчивости вызывающего абонента в повторном вызове из-за соответствующей причины отказа. После первого же импульса, поступившего на счетный вход счетчика 14, закрывается элемент И 13, тем самым обеспечивая однократный запуск генератора 15. В случае повторного появления повторных вызовов на втором выходе вероятностного коммутатора 9 первого узла они через элемент И 13 не проходят и не оказывают влияния на работу генератора 15. Импульсы генератора 15 счи4817896

таются счетчиком 14 и с его разрядных выходов число поступивших повтор ных вызовов поступает на дешифратор 12. На выходе дешифратора сигнал появляется только в том случае, если число поступивших импульсов от генератора 15 равно максимально возможному числу повторных вызовов генератора 15.

Формирователь 10 импульсов формирует из входного сигнала короткий импульс, которьй через элемент ИЛИ 11 останавливает генератор 15, сбрасывает счетчик 14 в нулевое состоя10

30

35

15

ние, открывая элемент И 13, и переводит триггер 5 в положение, при котором вновь разрешается работа генератора 1. Таким образом, осуществляет2Q ся ограничение максимально возможно- го числа повторных вызовов от данного источника повторных вызовов. Так как интервалы между импульсами генератора 15 случайны, то случайной

25 оказывается и продолжительность работы устройства в режиме повторного вызова, которая определяется функцией настойчивости абонента для данной причины повторного вызова (законом распределения интервалов между импульсами). При необходимости моделирования регулярных имп льсов (постоянной и неслучайной функции настойчивости абонента) генератором 15 должна вырабатываться периодическая последовательность импульсов. Это достигается соответствующим изменением структуры генератора 15.

При работе в режиме повторного вызова первый же импульс, появившийся на первом выходе вероятностного доммутатора 9 первого узла 7Г через элемент ИЛИ 11 обнуляет счетчик 14 и останавливает работу генератора 15, т.е. прекращает режим повторного вы-. зова.

В режиме работы устройства с повторными вызовами могут быть следующие ситуации. Если был запущен узел повторного вызова с меньшим номером, например первый, то прохождение сигнала повторного вызова на первый выход вероятностного коммутатора первого узла 7 одновременно прекращает режим повторного вызова путем останова генератора 15 через элемент ИЛИ 11. Если же был запущен узел повторного вызова с большим номером, например четвертый, то в режиме пов40

45

50

55

торного вызова сигнал может появиться сначала на первом выходе вероятностного коммутатора 9 первого канал или других, предыдущих четвертому узлу 7. При этом моделируется переход в режим повторного вызова по причине занятости более раннего устройства в моделируемой системе массового обслу живания.

В этом случае аналогично запускается генератор 15 узла 7, в котором возникла причина повторного вызова, сигналом с второго выхода его вероятностного коммутатора 9 подтверждается нерабочее состояние последующих генераторов 15, а тот из них, который работал, выключается.

После окончания обслуживания заявки сигнал с выхода блока 6 через элемент ИЛИ 4 переводит триггер 5 в исходное состояние.

Статистические характеристики моделируемой системы массового обслуживания могут быть определены по показаниям счетчиков, подключенных к выходам различных узлов устройства. Эти счетчики на схеме не показаны, так как они решают вспомогательные задачи и непосредственного участия в алгоритме моделирования не принимают.

Формула изобретения

Устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее генератор случайного потока заявок, первый и второй элементы ИЛИ, триггер, блок случайной временной задержки и К узлов моделирования повторных вызовов (К - число различных причин, приводящих к повторным вызовам) , причем каждый из них состоит из элемента задержки, вероятностного коммутатора, элемента ИЛИ и генератора импульсов повторных вызовов, в каждом узле моделирования повторных вызовов выход элемента задержки соединен с информационным входом вероятностного коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ своего узла моделирования повторных вызовов, выход которого подключен к входу останова генератора импульсов повторных вызовов своего узла моделирования повторных вызовов, первый выход вероятностного коммутатора 1-го узла моделирования

0

5

0

5

0

5

0

5

0

3

повторных вызовов (i 1, К-1) подключен к входу элемента задержки (i+1)-ro узла моделирования повторных вызовов, первый выход вероятностного коммутатора К-го узла моделирования повторных вызовов соединен с входом блока случайной временной задержки, выход которого является выходом устройства и подключен к первому входу первого элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с единичным входом триггера, инверсный выход которого подключен к входу разрешения работы генератора случайного потока заявок, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ устройства, выход которого подключен к входу элемента задержки первого узла моделирования повторных вызовов, выходы генераторов импульсов повторных вызовов всех узлов моделирования повторных вызовов соединены соответственно с группой входов второго элемента ИЛИ устройства, второй выход вероятностного коммутатора 1-го узла моделирования повторных вызовов соединен с (i+1)- ми входами элементов ИЛИ всех узлов моделирования повторных вызовов, имеющих номер больший, чем i, о т л и- чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения случайной продолжительности и ограничения числа повторных вызовов в зависимости от причины их возникновения, оно дополнительно содержит третий элемент ИЛИ, а каждый узел моделирования повторных вызовов включает счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и элемент И, причем в каждом узле моделирования повторных

N вызовов второй выход вероятностного коммутатора соединен с прямым входом элемента И, выход которого подключен к входу запуска генератора импульсов повторных вызовов своего узла моделирования повторных вызовов и к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с нулевым входом триггера, в j-м узле моделирования повторных вызовов (j 1,К) выход формирователя импульсов соединен с (j+1)-M входом элемента ИЛИ своего

.узла моделирования повторных вызовов, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, счетный

вход которого соединен с выходом генератора импульсов повторных вызовов, разрядные выходы счетчика импульсов соединены соответственно с группой инверсных входов элемента И и входами дешифратора, выход которого подключен к входу запуска формирователя импульсов, выходы формирователей импульсов всех узлов моделирования повторных вызовов подключены соответственно к группе входов первого элемента ИЛИ устройства.