Устройство для определения места расположения центра технического обслуживания сети Советский патент 1993 года по МПК G06F15/419 

, . Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при решении задач размещения центров технического обслуживаниятерриториальнораспределенных систем, например сетей связи, вычислительных сетей, территориальных АСУ и т.д.

Цель изобретения - повышение точности вычисления места расположения ЦТО путем учета в эксплуатационных затратах частоты поездок к каждому элементу сети, а также расширение возможностей по определению места, расположения ЦТО путем учета различных стратегий ТО,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для вычисления координат места расположения центра технического об- служивания сети, содержащем блок памяти, первый и второй блоки арифметических операций, первую группу регистров, выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего элемента И первой группы, вторую группу регистров, вторую группу элементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго блока арифметических операций, а выход подключен к первому информационному входу схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом элемента И, второй, третий и четвертый регистры, генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом распределителя импульсов, каждый выход которого, кроме последнего, соединен со вторыми входами соответствующих элемен- тов И первой группы, с первыми входами соответствующих элементов И второй группы и с соответствующим входом третьего элемента ИЛИ, последний выход распределителя импульсов соединен с синхронизирующими входами регистров первой и второй групп, второго и третьего регистров, с входом элемента задержки, с входом считывания блока памяти и с управляющим входом первого блока арифметических операций, информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго, третьего и четвертого регистров и с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а выход подключен к первому инфорСО

С

00

о

а

о о

мационному входу второго блока арифметических операций, второй и третий информа- ционные входы которого соединены с выходом пятого регистра и с информационным выходом блока памяти соответственно, а синхронизирующие входы подключены соответственно к первому и второму выходам элемента задержки, третий выход которого соединен с разрешающим входом схемы сравнения и со счетным входом счетчика, выход переполнения которого соеди- .нен с входом останова генератора прямоугольных импульсов, второй информационный вход схемы сравнения соединен с выходом второго блока арифметических операций, выход схемы сравнения соединен с синхронизирующим входом первого регистра, второй вход элемента И соединен с выходом признака блока памяти, выход элемента И является выходом устройства, выходы элементов И первой группы подключены к входам первого элемента ИЛИ соответственно, выходы элементов И второй группы подключены к входам второго элемента ИЛИ соответственно, выход третьего элемента ИЛИ соединен с синхронизирующим входом первого блока арифметических операций, выход каждого из регистров второй группы соединен со вторым входом соответствующего элемента И второй группы, выход первого регистра первой группы соединен с информационным входом второго регистра, информационный вход каждого предыдущего регистра первой группы соединен с выходом последующего регистра, информационный вход последнего регистра первой группы соединен с выходом второго регистра, выход первого регистра второй группы соединен с информационным входом третьегб регистра, информационный вход каждого предыдущего регистра второй группы соединен с выходом последующего регистра, информационный вход последнего регистра второй группы - с выходом третьего регистра, между выходом шестого регистра и входом первого блока арифметических операций дополнительно введен третий блок арифметических операций, причем его синхронизирующий вход соединен с выходом третьего элемента ИЛИ.

Введенные новые элементы и соответствующие связи позволяют автоматически и с большой точностью определить место расположения центра технического обслуживания сети.

Задача определения места расположения центра технического обслуживания состоит в нахождении таких его координат,

при которых минимизируются приведенные (на год эксплуатации)затраты:

С КЕН + Сб + Стб + Су,

0)

где К - капитальные затраты на построение центра технического обслуживания;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложенйй;

Сб - затраты на содержание бригады технического обслуживания;

Стб - транспортные расходы на проезд бригады к узлам для устранения отказов и

обратно;,

Су-затраты непосредственно.на устранение отказов.

Применение в качестве критерия оптимизации минимума приведенных затрат позволяет учитывать как капитальные затраты на создание центра, так и расходы на текущую эксплуатацию сети, включающую расходы на содержание эксплуатационного персонала.его доставку к местам проведения технического обслуживания, а также затраты непосредственно на восстановление работоспособности отказавших элементов (на ремонт,замену и т.д.) и проведение профилактических мероприятий.

Для обеспечения удобства организации эксплуатации и снижения затрат на эксплуатацию целесообразно центр технического обслуживания совмещать с одним из узлов сети. С учетом этого выражение (1) может

быть переписано в виде. . С ЕН ;ЗГ 5i Ki + 2 f CTj ailij +

1 1i 1j I

N

+Сб+. Cyi.

I

(2)

где

5,

1, если центр технического обслуживания совмещен

с l-м узлом сети; О в противном случае;

f, a,

1;

N- число узлов сети;

KI - капитальные затраты на создание центра технического обслуживания в l-м уз- ле сети;

CTj - удельные транспортные расходы на единицу расстояния, определяемые с учетом частоты.поездок (в j-ый узел связи); появление сомножителя 2 перед CTJ обусловлено тем, что необходимо учитывать поездки туда и обратно;

lij - расстояние между i-м и j-м узлами сети;

Cyi - затраты на устранение отказов 1-го узла сети.

При этом

CTj Ст rij CTj

Т;

t oj Т TOJ

где Ст-удельные транспортные расходы на единицу расстояния;

. Тэ - период эксплуатации;

т oj - наработка на отказ j-ro элемента сети;

T0j - период ТО на j-м элементе сети; причем TOJ может быть, в зависимости от стратегии ТО, как переменным, так и постоянным.

Для решения задачи используется метод последовательного подбора возможных положений центра технического обслуживания. При этом учитывается тот факт, что третье и четвертое слагаемые в выражении (2) не зависят от места расположения центра, они оказывают влияние лишь на результирующее значение С.

Поэтому оптимизация проводится по выражению

.N NN

с Ен 2 5i Ki + 2 2 2 i lu cTj

I 1 ;I 1 1

На фиг. 1 представлена- структурная схема устройства для определения места расположения центра технического обслуживания сети; на фиг. 2 - схема первого блока арифметических операций; на фиг. 3 -схема второго блока арифметических операций; на фиг. 4 - схема блока памяти; на фиг. 5 - схема третьего блока арифметических операций.

Устройство для определения места расположения центра технического обслуживания сети содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, распределитель 2 импульсов, четвертый и пятый регистры 3 и 4, первый блок 5 последовательно соединённых регистров, первый блок 6 элементов И, третий элемент И Л И. 7, второй блок элементов И 8, второй блок 9 последовательно соединенных регистров, первый и второй элементы ИЛИ 10 и 11, первый блок 12 вычисления расстояния, шестой и седьмой регистры 13 и 14, блок 15 памяти, второй блок 16 вычисления затрат, элемент 17 сравне

ния, третий регистр 18, третий элемент И 19, первый элемент 20 задержки, первый счетчик 21, блок 22 регистрации, третий блок арифметических операций 36.

5Первый блок 12 вычисления расстояний содержит первый и второй узлы вычитания 23 и 24, второй элемент 25 задержки, первый и второй узлы умножения 26, 27, первый сумматор 28, блок 29 извлечения квадратно10 го корня, накопитель 30, третий блок 31 умножения,

Второй блок 16 вычисления затрат содержит четвертый блок 32 умножения и второй сумматор 33.

15Блок 15 памяти содержит второй счетчик 34 и запоминающий узел 35.

Третий блок 36 вычисления удельных транспортных расходов содержит два блока 37 и 38 регистров, состоящих из регистров

20 39 и 40, третий сумматор 41, делитель 42, пятый блок 45 умножения и третий элемент 43 задержки,

Устройство работает следующим образом.

25 Перед началом работы в блоки регистров 3,4,5,9 записываются координаты мест размещения узлов сети. В регистр 3 записывается значение Xi, в регистр 4 -Yi, в регистры 5 группы - значение Х2, ..., XN

30 соответственно, в регистры 9 группы - значение YI, .,., YN соответственно. Счетчик 21, 34, накопитель 30 обнуляются. В памяти записываются, значения К, i 1, N, в регистр 13 - значение 2СТ, в регистр 14 35 значение Ен, в первый и второй блоки регистров ,38 записываются значения Т 0 И T0j, J 1, N. Тем самым устройство подготов- лено к моделированию ситуации, когда центр технического обслуживания совме40 щен с первым узлом сети.

С началом работы генератор 1 начинает выдавать прямоугольные импульсы на вход распределителя 2. Распределитель 2.им45 пульсов может быть технически реализован, например, как многофазный тактовый генератор. Первый из импульсов с входа распределителя 2 проходит на его первый выход и разрешает прохождение значений коорди50 нат Ха, Ya с первых регистров блоков 5, 9 через элементы И 6, элемент ИЛИ 10, элемент И 8 и элемент ИЛИ 11 на входы блока 12 для вычисления стоимости. На входы этого блока подаются значения Xi и YI с выхо55 дов регистров 3 и 4 соответственно. В блоке 12 осуществляется вычисление расстояния между первым и вторым узлами сети. Вычисление происходит при наличии строби- рующего импульса на входе блока 12.

Роль стробирующего импульса выполняет на данном такте импульс с первого выхода распределителя 2, подаваемый на блок 12 через элемент ИЛИ 7, Вычисленное значение расстояния между первым и вторым узлами сети умножается на значение 2Ст2, полученное в блоке 13.

Второй импульс, поступающий на вход распределителя 2, проходит на второй его выход и, соответственно, на входы вторых элементов И б, 8. На блок 12 подаются координаты Хз и Уз и в этом блоке вычисляется расстояние между первым и вторым узлами сети. Роль стробирующего импульса для блока 12 выполняет в данном случае импульс со второго выхода распределителя 2, найденное расстояние умножается на значение Стз, полученное на выходе блока 13 и суммируется с ранее полученным значением 2Ст2 х Ста.

Работа устройства при поступлении на вход распределителя 2 с 3-го по (N - 1)-й импульсов, осуществляется аналогично, и после (N - 1)-го импульса в блоке 12 накопителя имеется значение

f lijCTj.. j l

По N-му импульсу осуществляется перезапись содержимого регистров 3, 4, регистров блоков 5, 9. В регистры 3 и 4 записываются значения Х2, Y21 из первых регистров блоков 5,9 соответственно, в первые регистры блоков 5 и 9 - значения Хз, Уз из вторых регистров блоков 5 и 9 соответственно, и т.д., а значения Xi, Yi записываются из регистров 3 и 4 в последние регистры блоков 5 и 9 соответственно. Тем самым устройство подготавливается к моделированию на следующем цикле ситуации, когда центр технического обслуживания совмещен со вторым узлом сети.

Импульс с последнего выхода распределителя 2 поступает также на блоки 12 и 15. С его приходом в блоке 12 осуществляется выдача результата накопления, соответствующего значению второго слагаемого в формуле (4), на блок 16. На этот же блок подаётся значение Ен с регистра 14 и поступает значение Ki с блока 15 памяти. Выдача Ki с блока 15 осуществляется по приходу на вход этого блока импульса с последнего выхода распределителя 2. В блоке 16 осуществляется вычисление значения выражения (4) для д 1 1 путем перемножения сигналов, соответствующих Ен и Кь и суммирования результата перемножения с сигналом, поступающим с блока 12, Операции умножения и суммирования осуществляются с приходом на блок 16 тактирующих импульсов соответственно с первого и второго выходов элемента 20 задержки. На вход элемента 20

поступают импульсы также с последнего выхода распределителя 2, а время задержки выбирается так, чтобы перемножение в блоке 16 осуществлялось после считывания значения Ki из блока 15, а суммирование после дополнительной задержки, не меньшей длительности выполнения операций умножения.

Результат вычислений из блока 16 поступает на схему 17, где происходит его

сравнение с содержимым регистра 18. Регистр 18 предназначен для хранения наименьшего значения затрат С из всех рассмотренных на предыдущих циклах. Первоначально в регистре 18 записано число, заведомо большее того, которое может быть получено в блоке 16. Сравнение на элемент сравнения 17 осуществляется при появлении на ее третьем входе импульса с третьего выхода элемента 20 задержки. Импульс на третьем выходе элемента 20 появляется после выполнения всех арифметических операций в блоке 16. Если значение сигнала с выхода блока 16 меньше, чем содержимое регистра 18, то на выходе схемы 17 сравнения появляется импульс, который поступает на регистр 18, С его приходом осуществляется запись в этот регистр результата вычислений с выхода блока 16. Импульс с выхода схемы 17

сравнения поступает также на вход элемента И 19, второй сход которого соединен с выходом блока 15 памяти. В блоке 15 осуществляется подсчет импульсов, поступивших на его вход с последнего выхода распределителя 2. Это число, соответствующее текущему значению номера узла сети, с которым совмещен центр технического обслуживания, проходит через элемент И 19 на вход блока 22 регистрации при наличии разрешающего импульса на входе элемента И 19, На блоке 22 регистрации, таким образом, в каждый момент времени зафиксирован номер узла сети, совмещение с которым центра технического обслуживания дает наимень. шее значение С из возможных вариантов размещения центра, рассмотренных до этого момента времени.

С появлением на выходе генератора 1 следующего импульса начинается новый

цикл работы устройства, соответствующий ситуации, когда центр технического обслуживания совмещен со вторым узлом сети. В блоке 12 вычисляется расстояние между вторым и остальными узлами сети и осуще ст вляется вычисление суммарных транспортных расходов. В блоке 16 полученная величина суммируется с сигналом, соответствующим капитальным затратам на размещение центра технического обслуживания на втором узле сети. Это достигается за счет того, что с приходом на блок 15 памяти второго импульса на его выходе появляется значение К2. Сигнал, соответствующий полученной сумме, подается на элемент сравнения 17, где осуществляется очередная операция сравнения. По последнему тактовому импульсу описываемого цикла вновь осуществляется перезапись содержимого регистров 3, 4, 5, 9, В регистрах 3 и 4 теперь будут записаны значения Хз, Уз соответственно.

После цикла работы устройства, соответствующего размещению центра техуиче- ского обслуживания на последнем узле сети, в блоке 22 регистрации будет зафиксирован номер узла, совмещение с которым центра технического обслуживания дает минимальные затраты. Счетчик 21 предназначен для подсчета срезов импульсов с.выхода элемента 20 задержки. Разрядность счетчика равна N. Поэтому при поступлении на этот счетчик N-ro среза, свидетельствующего об окончании цикла работы устройства по моделированию размещения центра на последнем узле, на выходе счетчика 21 появляется-импульс переполнения. Этот импульс подается на вход генератора 1, и выдача импульсов прекращается.

Работа устройства на этом заканчивается.

Блок 12 работает следующим образом.

На входы узлов 23 и 24 вычитания в каждом цикле работы устройства подаются значения координат X и Y соответственно узла сети, с которым совмещен центртехни- ческого обслуживания в данном цикле. На вторые входы этих блоков последовательно подаются значения соответственно Xj и YJ О 5й 0 координат остальных узлов сети. В блоке 12 осуществляется вычисление расстояния между i-м и каждым из j-x узлов сети по формуле

lij (xi - xir + (yj - yi):

и затем рассчитывается значение суммарных затрат на транспортные расходы, т.е. определяется второе слагаемое в формуле (2). В узлах 23 и 24 определяются значения (xj - Xj) и (yj - yi) соответственно.

Вычисление этих значений производится по стробирующему импульсу, поступающему на входы узлов 23 и 24 с выхода элемента ИЛИ 7. В узлах 26, 27 умножения выполняется операция возведения D квад

рат значений (xj - xi) и (yj - yi) соответственно. В сумматоре 28 осуществляется суммирование полученных величин, а сигнал на выходе узла 29 соответствует величине. Этот сигнал 5 умножается в узле 31 с величиной 2Ст, поступающей на второй вход узла 31с вБГхода третьего блока арифметических операций 36, Сигнал, полученный на выходе узла 31 суммируется с содержимым накопителя 30.

10 Импульсами с выходов элемента 25 задержки осуществляется синхронизация работы узлов. Величина задержки синхроимпульса для каждого узла выбирается такой, чтобы к моменту его прихода был получен результат

15 предыдущей арифметической операции, выполняемой в предшествующем узле. Для синхронизации работы блоков 36 и 12 синхроимпульсы на узлы 23 и 24 подаются с выхода элемента 25 задержки таким обра20 зом, чтобы 2CTj приходил на умножитель вместе с lij.

Таким образом, на каждом цикле после (N - 1)-го шага по определению lij и 2 Crj на выходе накопителя 30 присутствует сигнал,

25 соответствующий суммарным транспортным расходам при совмещении центра технического обслуживания с 1-м узлом сети, который подается на вход блока 16. Срезом импульса N-ro выхода распределителя 2

30 осуществляется обнуление накопителя 30, и блок 12 подготавливается тем самым к работе на следующем цикле.

Блок 16 работает следующим образом. На входы узла 32 умножения подаются

35 сигналы, соответствующие Ен и- Kj. С приходом синхросигнала на его вход с выхода элемента 20 задержки осуществляется перемножение и результат, соответствующий первому слагаемому выражению (4), подает40 ся на сумматор 33. На этот же сумматор поступает с блока 12 значение второго слагаемого выражения (4). Суммирование производится с приходом синхроимпульса с выхода элемента 20 задержки,

45 Результат, соответствующий значению т, подается на вход элемента 17 сравнения. Блок 15 памяти работает следующим образом.

На его вход поступают импульсы с по50 следнего выхода распределителя 2 и проходят на вход счетчика 34. Номер импульса, поступившего на вход блока 15. равен номеру цикла работы устройства, т.е. номеру узла сети, с которым совмещается центр

55 технического обслуживания на очередном цикле работы устройства. На выходе счетчика 34 присутствует этот номер и выдается на элемент И 21. Выход счетчика 34 соединен также с входом запоминающего узла 35. Узел 35 представляет собой узел постоянной памяти с последовательной выборкой информации и может быть выполнен, например, в виде запоминающего устройства с произввльной выборкой. В этом случае предварительно, до начала работы устрой; Јдва, в узел 35 записаны значения Ki, Т, Ы, причем каждое из них снабжено адресом, код которого соответствует числу I. В процессе работы устройства на выходе узла 35 присутствует то значение KI, код адреса которого подается на вход. Поскольку счетчик 4, выход которого соединен с адресным входом запоминающего узла, формируется в порядке возрастания значения I, на выходе узла 35 последовательно по циклам работы устройства будут присутствовать значения Ki, K2,..., KN.

Блок 36 работает следующий образом.

В блок регистров 37, состоящих из регистров 39, записаны значения FoJ в следу- «ющем порядке: г ON , ,...,т02 , т01 , а в блоке регистров 38, состоящих из регистров 40, записаны значения T0j в следующем порядке: TON, TO(N-I), .... Т02, Т01.

В регистр 44 записано значение Т0. По приходу тактовых импульсов с выхода элемента ИЛИ 7 осуществляется циклическая выдача значений и T0j на вход сумматора, п. первыми выдаются значения То2 и Т02. На выходе делителя получается сигнал, соответствующий значению

Тэ

. т . который умножается с сигна- ТЪ| + TOJ

лом 2Ст, поступившим с регистра 13.

Таким образом, на выходе блока 36 получаем сигнал CTJ.

Импульсами с выходов элемента задержки 43 осуществляется синхронизация работ узлов. Величина задержки синхроимпульса для каждого узла выбирается такой, чтобы к моменту его прихода был получен результат предыдущей арифметической операции, выполняемой в предшествующем узле.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решать актуальную для практики проектирования и эксплуатации территориальных сетей задачу определения места размещения центра технического обслуживания сети по критерию минимума приведенных затрат.

При применении устройства обеспечивается повышение точности определения координат центра технического обслужива ния, поскольку в ходе решения задачи учитываются как капитальные затраты на сооружение центра, так и затраты на функционирование центра в процессе эксплуатации. За счет этого повышается

обоснованность и достоверность решений по размещению центра технического обслуживания, снижаются затраты на эксплуатацию сети, и, как следствие, повышается общая эффективность функционирования сети.,

Формула изобретения

Устройство для определения места расположения центра технического обслуживания сети, содержащее последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, распределитель импульсов, первый блок последовательно соединенных регистров, первый блок элементов И, первый элемент ИЛИ, блок вычисления расстояния, блок вычисления затрат, элемент сравнения, элемент И, блок регистрации,

последовательно соединенные второй блок последовательно соединенных регистров, второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные элемент задержки, счетчик, а также третий элемент ИЛИ, блок памяти значений капитальных затрат, первый - пятый регистры, причем стробирующий вход второго блока последовательно соединенных регистров подключен к входу элемента задержки, к стробирующим входам третьего регистра, первого блока последовательно соединенных регистров, второго регистра, блока вычисления расстояния, блока памяти значений капитальных затрат, первый выход которого подключен к второму входу элемента И, второй выход - к второму информационному входу блока вычисления затрат, третий информационный вход которого подключен к выходу пятого регист-.

ра, первый и второй стробирующие входы - к второму и третьему выходам элемента задержки, а выход - к информационному входу первого регистра, стробирующий вход которого подключен к выходу элемента

сравнения, а выход - к второму входу элемента сравнения, стробирующий вход которого подключен к первому выходу элемента задержки, выход счетчика подключен к входу генератора прямоугольных импульсов,

информационный вход третьего регистра подключен к выходу последнего регистра блока последовательно соединенных регистров, информационный вход первого регистра которого подключен к выходу третьего

регистра и второму информационному входу блока вычисления расстояния, третий информационный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, четвертый информационный вход - к выходу второго элемента ИЛИ, а пятый информационный

вход - к выходу второго регистра и информационному входу первого регистра первого блока последовательно соединенных регистров, выход последнего регистра которого подключен к информационному входу второго регистра, вторые входы первого и второго блоков элементов И подключены к второму выходу распределителя импульсов и входу третьего элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно введен блок вычисления удельных транспортных расходов, информационный вход которого подключен к выходу четвертого регистра, стробирующий вход - к выходу третьего элемента ИЛИ, а выход - к шестому информационному входу блока вычисления расстояния,

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано при проектировании сетей с территориально распределенными узлами. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается вёе- дением блока вычисления удельных транспортных расходов, подключенного между блоком вычисления расстояния и четвертым регистром. 5 ил.

Фиг1

0091081

I 36

- Фиг. 5

.1