Устройство для управления коммутацией сообщений по нескольким каналам передачи Советский патент 1978 года по МПК G05B13/00 G08C15/06 

ляющих воздсиствип, олок прсдваритслыши коммутации, пакопнтел по числу каналов передачи, Е.оды которых соединены еоотвстетвенио с выходами элементов И, нервые выходы- с каналами иередачн, вторые-с первыми входами блока селекции управляющих воздеГктвий, вторые входы которого сосдипеиы соответствеиио с выходами блока угфавлеиия, выходы блока селекции уиравляюпдих гюздейетвий еоедииеиы с груииой входов блока уиравления, со входом которого через элемент ИЛИ еоедииены выходы источников информации и входы блока прсдварптельиой коммутации, выходы которого еоответствсиио подключены ко вторым входам элементов И. Блок селекции управляющих воздействий содержит элементы ИЛИ, элемент ИЕ и элементв И, выходы первой группы элементов И через первый элемепт 1-1ЛИ подключены к иервым входам второй группы элементов И и ко входу элемента ИК, выход которого соедииец с nepBBiMH входами третьей групнв элементов И, вторые входы каждого из которых подключены к выходу еоответствуюиюго элемента ИЛИ первой груииы элемеитов ИЛИ, выходы элементов И второй и третьей групи элеMeirroB И сосдниспы соответстЕенпо с иервымн и вторв1ми входами соответствующих элеMeiiTOis ИЛ 1-1 второй группы, входв первой групны элементов FI подключеив к первым входам блока селекции управляющпх воздейcTiSHii, входы первой грунны элелтентов ИЛИ н вторые ВХОДВ1 второй группы эдементов И подключены ко вторым входам блока селекПН1 управляющнх воздействий, выходы второй группы э; емептов ИЛИ соединены с выходамп блока селекции уиравляюнхих воздейСТ15ИЙ.

Особенностью иредлагаемого устройства яв;1яется то, что блок уиравлеиия иредстап. собой вероятиостный автолгат с неременпой структурой, сиптез которого возможен по известным методам.

Иримеиеипе вероятпоетпого автомата в качестве блока уиравлепия позволяет учитывать предисторию процесса управления, что особенно эффективно при потоках сообщеинй иестацпоиариого характера, а также ие описываемых математическими законами, так как р, -лпх случаях ие представляется возможным программное лправлеиие процессом коммутации следствис отсутствия математичеекпх моделей. Иримеиепие вероятиостиого автомата с иеремеппой структурой позволило синтезировать предлагаемое уетройство как изобретение с рещеиием поставлеиной цели.

Иа фпг. 1 прпведена структурная схема устройства для унравления коммутацией еооб1це 1ий по песколькпм капалам передачи; па фпг. 2 одна из возможиых схем реализации блока Г редварител1 по| 1 коммутации; на фиг. 3, 4 - возможные фуикциоиальиые схемы реализации блока селекции управляюп их воздействщ ; па фиг. 5 - одна из )жиых фупкциональиых схем блока управления, осуществляющего коммутацию сообщений цо трем капалам передачи; на фиг. 6 - изображепие возможпого графа соетояпий и переходов автомата с nepeMcnnoii структурой, необходимого для процесса управления по заданной целевой функцин; на фпг. 7 - времециые диаграммы, нллюетрирующие работу устройства ,т,ля ч равленпя коммутацией сообщений по нескольким каиалам иередачи ца примере коммутации сообщеиий от дееяти иеточпиков информации ИС; ио трем каиалам цередачи.

Схема {фиг. 1) содержит источники информации 1, блок предварительной коммутации 2, иеобходпмый для согласоваиия выходов источников информации (сообщений) е п входами накоиителей, элемент ИЛИ 3, блок унравлення 4, нредставляющнй собой сиитезированное на оеиове вероятиоетного автомата с неремеииой структурой уиравляющее коммутацией уетройство, блок селекции унравЛЯ10ЩИХ иозде 1ствнй о, осуществляющий синтез сигиалов «штраф и «поощреиие иа оенове аиализа выполпепия целевой фупкшщ управленпя распределепием сообщеиий блоком уира1 лепия 4, )1ты И 6, пакоиители 7 (буферные заиоминающие устройства).

Схема блока 2 содержит входы иеточпгп ов информации 8, элемеит «ИЕТ 9, элемеиты И 10, элемепты ИЛИ 11, 12, выходы 13 блока управлеиик 4.

Схема блока 5 (фиг. 3, 4) включает элемеит И 14, элемеиты ИЛИ 15, 16, элемент И 17, элемент ИЛИ 18, входы 19 в накопитель 7 от элемеитов И 6: выходы 20 из накоинтеля 7 в капалы передачи ио паиравлеииям передачи; выходы 21 соответствАчощих ячеек накопителя 7, элементам ИЛИ 22, элемент И 23, элемеит ИЕ 24, элс:-леит И 25, элемеит ИЛИ 2о, элемент И 27, эл(;меит ИЛИ 28.

Схема блока управления содержит вторые )зходы 29 (фиг. 5), соединенные с выходами блока селекции унрав.пяющих воздействий 5; счетчики сигиалов 30 «штраф, «поощрение ; блок управлепия 31 генератором высокой частоты 32, дещифратор 33, элемепт ИЛР1 34, элемеит 35, на котором сигнал появляется с заданной вероятностью Р, элемент ИЕ 36, элемент И 37, элемент ИЛИ 38, элемеит 39, на -;ыходе которого сигнал появляется с за/шнной нероятностыо Р, элемеиты И 40, 41, элеме ггы ИЛИ 42, элемент ИЕ 43, элементы

И;1И 44, 45, 46, выходы

олока иредварительиой ком.мутандш 2.

Блок управлешгя 31 генератором высокой частоты 32 функцио 1ирует ио следующему алгср ;тму: ;1;:;и ноступлсинн си1Ч1ала ио любому из входов 29 иачгпгается нодача импульсов высокой частоты одповремеиио иа входы счетчиков 30 и |;ри достижении полиого счптываиня содержимо -о хотя бы одного счетчика осуи1ествляется прекращеине нодачи снгналов 1 ысокой частоты от генератора 32; 33 - дещифратор содержимого счетч ков, ири этом приняты след чощие обозначения выходов; на

выходе «а имеется сигнал, если счетчик 30 первого канала получил иаибольшее число «поощрений, «б, «в - соответствеино на выходах «б и «в имеются сигналы, когда счетчики 30 второго или третьего каналов получили иаибольшее число «поощреиий, «г - на выходе «г имеется сигнал, если содержимое счетчиков 30 всех каналов одинаково, «д - иа выходе «д имеется сигнал, если содержимое счетчиков 30 второго и третьего каналов одинаково и больше, чем содержимое счетчика 30 первого канала, «е - на выходе «е имеется сигнал, если содержимое счетчиков 30 иерчого и второго каналов одинаково и больиш, чем содержимое счетчика третьего ка}1ала, выходе «к имеется сигнал, если одинаково содержимое счетчнков 30 иервого и третьего каналов и больше содержимого второго канала.

Граф (фиг. 6) может находиться в одном из устойчивых состояиий 48 (PI-вероятность перехода п очередное состояние при приходе сигнала «штраф, PZ - вероятность перехода в то же состояние (устойчивое) по приходу сигнала «иоошренис.

Устройство фуикциоиирует следуюш;им образом.

Сообн.1ения, представляюш,ие собой в общем случае блоки кодированной информации, поступают от источников информации 1 (фиг. 1). При этом по сигналу от элемента Р1ЛИ 3, свидетельствующему о наличии сообщения, блок управления 4 выдает сигнал на определенный элемент И 6, i а второй вход которого подается сигнал сообщения от блока предварительной коммутации 2. Сообщение через элемент И 6 перенисывается в ячейку накопителя 7 соответствующего канала передачи, из которого прииимается к передаче. Логический анализ состояний накопителей 7 блоком селекцни управляющих воздействий позволит синтезировать сигналы «штрафа и «поощрений за действия автомата, в соответствии с которыми происходит изменение состояний последнего (фиг. 6). Так, например, еслн вероятностный автомат с переменной структурой выдал управляющее воздействие, которое не соответствует выполнению функции цели, решаемой устройством управления, то на вторые входы блока управления 4 поступит сигнал «штраф, что с вероятностью PI вызовет переход автомата в иное состояние с иными управляющими воздействиями. Если от вероятиостиого автомата иоступит управляющее воздействие, соответствующее выполнению функции цели, то на вторые входы блока унравления 4 иоступит сигнал «поощрение, который с вероятностью PZ оставит автомат в прежпем состоянии. Очевидно, вероятности Р и PZ являются функциями времени в общем случае.

Рассмотрим более иодробиое изложение процесса функционирования устройства для унравления коммутацией сообщений но нескольким каналам передачи на примере частпых разработок функциональных схем блока иред и;ритсльпой коммутацнн 2, блока селекции управляющих воздействий 5, блока управления 4, прпведенных на фиг. 2, фиг. 3, 4 и фиг. 5 соответственно.

В исходном состоянии нри отсутствии сообщени) от источников информации 1 на выходе элементов «НЕТ 9 блока предварительной ко:-лмутации 2 присутствует иотенциал, а на выходах элементов И 10 потенциал отсутствует и, естественно, на вторые входы элементов И 6 сообщения ие передаются. При поступлении сигиала от источника информации 1 иа один из входов 8 па выходе, соответствующем входу 8 элемента «НЕТ, потенциал исчезает и появляется потенциал на выходе элемента Н 10, который соответствует сообщению от источника информации 1 и передается на вторые входы элементов I-i 6.

Если сообщения поступают одновременно от двух источников информацни 1, то передача сообщепий через блок предварптельной коммутации 2 проходит согласно их нриорнтету подключения (на фиг. 2 прноритет подключения исч слястся сверху рисунка).

В соответствии с поступающим от блока уиравлення 4 сигналом сообщение через элемент И 6 нередается в соответствующнй накопитель 7.

Рассмотрим функционирование блока селекции унравляющи.х воздействий 5.

Система сигналов «штрафов и «поощрений в общем случае может быть реализована различным образе:-: нри одной п той же целевой ф нкцпи стро11ства коммутации.

Допустим, ставится задача сведения задержки сообщений к мипиму.му, т. с.

f --:- Uanai (t) -: min

где ((t) - ожидаемые задержки по i-му каналу иередачи, тогда возможио, напрпмер, следующее решение синтеза сигналов «штраф н «поощренпе, нрпведенное на фиг. 3 п 4.

Рассмотрим фиг. 3. Состояние накопителей возможно описать следующей таблицей, где ui - состояние t-ro иакоиптеля 7.

Тогда наличие одинакового заполнения ячеек накоиитслей 7 при одинаковом времени передачи сообщепий ио каналам определит необходимость синтеза сигнала «поощрение, в остальных случаях последует сигнал «штраф. Нз таблицы состояниям 21, 42, 63 будет соответствовать сигнал «поощрение (111, 222, 333), в остальных случаях сигнал «штраф. На фнг. 3 приведена схема, реализующая сиитез логических функций / /iV V /2 V /3, где /ь /2 /3 - соответствуют значенням состояний 21, 42, 63 таблицы, и функции ij3, являющейся днзьюнктивной нормальной формой всех остальных состояннй таблицы. Прн этом сигнал «штраф соответствует единичному нотенцналу, снимаемому с элемента ИЛИ 18, н нулевому потенциалу, сипмаемо3 3 3 3 3 3 3 3

О

3 3 3 3 3 3

му с выхода элемента ИЛИ 15, а сигнал «поощрение - единичный нотенциал на выходе элемента ИЛИ 15 и нулево потенциал на выходе элемента ИЛИ 18. Очевидно, что возможно также ограничнтьея сннтезом ует)О1 |ства, реалпзу1ОН1,нм лннлз функцию /, TOi-да енгиал «1нтраф соответствует нулевому нотепииалу с выхода элемента ИЛИ 15, а снгнал «поощрение - единичному нотенцна;iy с выхода элемента ИЛИ 15.

Иа фнг. 4 нрнведена нная реалнзания блока се.лекции унравляющих воздеистгнп 5, работающая следующим образом. Иа входы элементов I-i 25i еоответственно подаются сигналы от г-ых ячеек каждого из накоиителен 7. Тогда, если при нодаче управляющего снгнала от блока унравлення 4 в иаконителн 7 носледние будут заполнены одинаково, то на выходе одного нз элементов И 25 появгггся потенциал, который через элемент ИЛИ 26, соответетвующин элемент ИЛИ 28 нод,аетея на вход блока управления 4, который (вход) соответетвует выходу того блока унравления 4, с которого сият енгиал. Так, нанрнмер, на временных диаграммах {фиг. 7) нрнход сооб Нения от восьмого источника ИС8 и наличие унравляющего воздействия со второго Б42 выхода, нри одинаковых заполнениях накопителей 7 (Б7), онределнт енгнал на второй вход блока управления 4 от выхода блока Б52 селекцнн унравляющнх воздейетвнй 5.

Еслн накоиптели заполиены не в равиой мере, то иа выходе элемента ИЛИ 26 отсутствует сигнал и, следовательио, является снгнал иа выходе элел1еита НЕ 24, который через элемент И 23 разрешает нодачу снгиалов от элементов ИЛ 11 22 через элементы 28 на все оста,льные входы б.лока унравления 4, соответств чои1,не тем зыходам, е которых сигнал управления не подавался (см. фнг. 7).

образом, если, донустнм, с /г-го выхода блока у 1равле1изя: 4 посту ни л С1:гнал унравлон1чя н это нрнведет к равномерному з-анолнешпо наконнт(леГ1 7, то еигнал «HOOHI,|)енпе б}мет 1 редставлять собой последователвноств 000...1...О, где 1 подается па вход, соотвстствуюнин k-щ выходу. Если же не 1гы1 олпнлос.ь условне равномерного заполнения, то сигиа,ч «штраф иредставляст собой носледователвноеть ill...0...1, где О подается на вход, соответствуюиип /г-му выходу.

14а ф11г. 5 прнвед(М1а функщюнальиая схема блока уиравлеиия 4 на три входа, еогласуюгцаяся со cxeMoii б,лока селекции 5 на фи)-. 4. Функциоинрует блок унравлспня 4 (фнг. 5) следуюнднм образом. В счетчнке 30 запнсвгвгпотея едииицы сигналов «штрафа н «иооц-,реиня. Для того чтобв счетчики не иерсгюлиялнев, имеются стройства: блок унравления генератором 15ысокой частотв 31 и генератор высокой частоты 32. При ностуиленин еднннц по любому нз входов блок управления разренгает нодачу импульсов высокой частоты па счнтываюи-и;е входы счетчиков 30 и прекращает нодачу импульсов при достиженн содержимого любого из ечетчнков равного нулю. Затем содержимое ечетчнков 30 дещн)рируетея дешифратором 33 и на его ылходах иоявляются сигналы в соответствии с числом едньнн в каждом счетчике, как было описано вьпнс. Донустим, снгнал нрнсутствуст иа выходе «а., что соответствует наконлеиию иаибольи его чнсла «поощрений по не)вому в.ыхо.ду блока нравлення. Тогда с «а через элемент ИЛИ 44 иа иер1.ыи вход эле: 1еита И 6 иодается нотетщиал, т. е. блок управления 4 продолжает процесс управления по первому входу. Аналогично можно рассмотреть выходы «б н «s дешпфратора 33. Если содержимое всех счетчнков равно, то на выходе «г нл-теется сигнал, который через элемент ИЛИ 34 подается на вход элемента 35. затем через элемент 35 на вход элемента НЕ, через открытый элемент И37 н элемент ИЛИ 38 на вход элемента 39, от которого через открытый элемент И40 и элемент ИЛИ 42 на вход эледгента ИЕ 43. С выходов элементов 35. 39 н элемента НЕ 43 чепез элементы ИЛИ 44, 45, 46 сигнал с равной вероятностью может поступить на любой нз элементов И 6, что предопределяет равновероятное управление по любому нз входов. Еслн содержимое второго и третьего счетчнков равно н больн1е содержимого первого счетчика, то сигнал появляется на выходе «д н отсутствует на выходе «д ден1ифратора 33. Прн этом открывается элемент И 37 (т. е. отсекаются элементы 34, 35, 36, iecyщие сигнал на элемент ИЛИ 44) н нодается сигнал через элемент ИЛИ 38 на элемент 39 и от него через открытый элемент И 40, элемент ИЛ14 42 на элемент НЕ 43, причем с выходов элемента 39 и элемента НЕ 43 через элементы ИЛИ 45 н 46 сигнал с равной вероятностью поступит на один из элементов И 6, что нредопределяет управление по второму и третьему каналам. Аналогично нротекает процесс управления Прн наличнн сигналов по выходам «е и «к, Прн сигнале с выходов «е и «е определяется управляющее воздействие равновероятно по первому и второму каналам, а нри сигнале с выходов «к и «к дешифратора 33 определяется равновероятное появление снгналов унравления но первому н третьему каналам. Оненить эффективность предлагаемого устройства можно следуюн1;им образом. Если, допустим, на каждый вход коммутируется постоянно /г датчиков, как в прототине, то задержки по каналу составят величину ... г 1 где PI - ожидаемая длительность передач по каналу. В предлагаемом устройстве указанная задержка исключается полностью. Формула изобретения Устройство для управления коммутацпей сообщений по нескольким каналам передачи, содержащее блок управленпя, элементы И. накопитель, выходы блока управления соединены с первылтн входами элементов И, ттсточники ннформанин TI элементы ИЛИ, отлттчающееся тем. что, с целью повыи1еипя пропускиой способности устройства, в него введены блок се,текиии управляющих воздействий, блок иредварпте,тьной коммутации, накопители по ЧИСЛУ каналов передачн, входы которых соединены соответственно с выходаА н элементов И, первые выходы - с каналами передачи, вторые - с первыми входами блока селекнпи унравляющпх воздействий, вторые входы которого соединены соответстяеино с выходами блока управления, выходы блока селекции управляюип1Х воздействтн соединены с группой входов блока управления, со входом которого через элемент ИЛИ соединены выходы источников информации п входы блока предварительпой коммутации, выходы которого соответственно подключеиы ко вторым входам элементов И. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок селекции управляющих воздействий содержит элемеиты ИЛИ, элемент НЕ н э.тементы И. выходы первой группы элеметггов И через первый ИЛИ подключены к первым входам второй группы э.тементов И н ко ВХОДУ элемента НЕ, выход которого соединен с первылпт входамн третьей грунпы элементов Н, вторые входы каждого Т13 которых подк,тючены к выходу соответствуюнгего элемента ИЛИ первой группы элементов ИЛИ, выходы элементов И второй и третьей ГПУИП элементов И соедннеиы соответственно с нервьтми п вторыми входами соответствуюи1нх элементов ИЛИ второй группы, входы первой группы элементов И нодключены к первым входам блока селекцнтт Управляющих воздействий, входы первой группы элементов ИЛ1-1 и вторые входы второй группы элемептов И подк,тючены ко вторым входам б.тока селекнии управ,тяющнх возлействтиТ. выходы второй грлппы элелтентов ИЛИ еоедннены с выходами блока селекцпн управляющих воздействий.

-8

1/ ч/11

Г±jz -..

Л

J7:

ZT

TIZl

ilJ

ITl- iI

этит

Фиг. 1

ФО

-л

Фиг.2

6А

Sr

oi

r rir41--H

у ГТ

0 :: 1У 20 w zo

1t

n

/7

18

ri/ff

4JTii1

Фиг.З

-izl

33

f6

I

3o

оя

-ffiS -019 V-ffW

П.Л1.

I

Г

.

DL1 -u j

-Ili..-J--..-.-.LL-UJJ 41

и 1, ш .. LJ- .

: i г .--ii-..LJ

JULD 1II1IL J...IL

MiL JlikJlIli

IJL

П П IП, П П IiliJ ij DQ ilJj

I 1 I , II i

..

IUL.U

Л

шп

И-ОД

L.

лап

.--.л..--.-.11-.

IJ.

f

.„.П

П П n

...