Устройство для моделирования систем связи Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ Изобретение относится к области м делирующйх устройств и может быть пpи feнeнo при исспедовании поведения сложных систем (живучесть, надежность и т.п.), например связи и др., включающих множество узлов и каналов связи, в том числе и в условиях внешних воздействий. Известна моделирующая система, включающа две электронные вы шслительиые маишны, в памяти одной нз которых хранится дннагшческая модель моделируемой системы, а в памяти - программы испытаний, модели различньхх функциональных блокст и т.п. Кроме того, в состав зтой (жстемы входят сопрян гакшше блоки для выдачи аналоговых яюяулов и дискретных сигналов и приема ашшетовых, дискретных и телеметрических ответп лк данных. Система дает оператору руководящую информацию на основании сочетания вхрдаых сигналов н сравнения их с дииамической моделью 1. Недостаток известной моделирующей свстеяш состоит в низком быстродействии. Это особенно сказывается при моделировании сложных систем с целью сшределения их живучести или надежности, вьпюлняемом с применением метода статистических испытаний, согласно которому многократно с помощью датчиков чисел задают случайное состояние узлов и связей системы в соответстйям с вероятностью их нормального функцисжярования я оценивают способность сштекол пропускать те или иные сигналы с одного или мяоги входов на один или несколько выходе (2.}. Однако каждый фкл таких Hcnbrraiiirii требует , выполнения сотен-тысяч слераций. Число циклов также Достигает кшогих тысяч. В результате оценка вероятного состояния моделируемЫ систеко, даже на таких быстродействующих ЭВМ, как БЭСМ-6, за1шмает от десятков кшнут до нескольких часов. моделировании особенно сложных систем нередко складь1вается сятуа щя, когда собственная надежность ЭВМ не позволяет довести испытание до конца. Целью изобретения является повышемяе быст родействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устрсжство для моделирования систем связи, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, введены блок согласования, блок формирования импульсов, фотоприемник, зеркала, полупрозрачные зеркала, состоящие из последовательно соехцшенных чередующихся блока имитации узлов системы и блока имитации каналов, связи, а также последовательно расположенные на оптической оси лазер, оптический модулятор, светоделительный блок, число выходов которого райно числу параллельных ветвей моделируемой системы, первый оптический выход светоделительного блока через зеркало, а второй оптический выход светоделительного блока непосредственно соединены соответстаенво с последовательно размещенными на соответствующих оптических осях блоками имитации узлов системы и блоками имитации каналов связи, оптические выходы блоков имитации каналов связи соединены через соответствующие полупрозрачные зеркала с входом фотоприемника, электрические выходы блоков имитации узлов системы и выход фотоприемшка подключены к соответствующим входам блока формирования импульсов, выход которого соединен с входом вычислительного блока, выход которого через блок согаасованйя подключен к электрическому входу оптического модулятора, электрические входы блоков имитации узлов системы и каналов связи подключеШ) к выходу блока цифроаналоговогр преобразования.

Блок имитации узла системы содержит генератор случайных импульсов, оптический модулятор и фотопрИемник, вход и выход оптического модулятора являются соответственно оптическим входом и выходом блока имитации узла системы, электрическим входом и выходом которого Шляются соответственно вход геие(втора импулмоб и выход фотоприемника, оптически связанного с модулятором, электрический вход которого подключен к выходу генератора случайных импульсов.

I.. Кроме того, блок имитации канала связи содержит генератор случайных иш1ульсов и оптический модулятор оптические вход и выход которого являются соответственно оптическ(ми входом и выходом бя(жа имитации канала связи, электрическим входом которого является вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с электрическим входо оптического модулятора.

На фиг. 1 показана схема моделируемой системы (квадратами обозначеИы узлы системы, а стрелками - каналы связи); на фиг. 2 схема предлагаемого устройства.

Устройство включает размещенные последовательно и оптически связанные друг с другом лазер 1, оптический модулятор 2 для ввода зондирующего сигнала, светоделительный блок 3 имеющий число выходов, равное числу параллельных ветвей моделируемой системы (на фиг. 2 показан вариант с л 2), зеркало 4 (число зеркал 4 может бьггь равно п-1), обеспефвающее задание направдаИия Параллельного канала (ветви), блоки Sj, ...5|« имитации узлов модетруемой системы, включающие модулят ры 6, соединенные с генераторами 7 случайных импульсов, входы которых являются управляющими электрическими входами блоков 5, и ааткч&скя связанные с выходом модулятора 6 фотоприемники 8, выходы которых являются электрическими выходами блоков (оптические вход и выход блока совпадают с входом и выходом модулятора.6), блоки 9j, ... 9m икитащш каналов связи, включающие модуляторы 10, соединенные с генераторами 11 спучаЩиых импульссю (функциональное злемевгов 10 и 11 то же, что и элементов 6 и 7), полупрозрачные зеркала 12, образующие пары, для имитации каналов, соединяющих параллельные ветви моделируемой системы, причем между зеркалами пары установлен блок 9 имитации каналов связи, и выходной (выходные) фотоприемник 13. Вход модулятора 2 соединен через блок 14 .согласования с первым выходом вьгшслительного блока 15, второй выход которого соединен через, блок 16 цифроаналогового преобразования, а вход через блок 17 формирования импульсов соеданен с электрическими выходами этих блоков.

Особенности вьшолнения основных элементов устройства следующие.

Jbaep 1 - газовый, например гелий-неоновый со средвдей мощностью излучения 1 - 100 мВ,

Модуляторы - пшовые светоклапанные устройства, наащм&р ячейки Ksppa.

1(атчики случайных чисел (название сохранено по аналогии с прототипом) представляют собой мультивибраторы с управляемой скважностью импульсов, значение которой выбирается в соответствии с заданной вероятностью нормального фушс1даонироваш{я данного элемента системы, например Р 0,9, скважность при этом должна быть 9 : 1. В состав этого датчика целесообразно ввести элемент для запоминания заданной вероятности, что позволит облегчить режим работы вычислительного блока. Частота колебаний для каждого мультивибратора выбирается шздшидуалыюй, некратной частотам соседних муга тивибраторов. Синхронизация недопустима.

Блок 14 согласования предаазначен для формирования управляющего напряжения для модулятора 2 по командам от блока 15. В качестве его может быть использована типовая ключевая ячейка, соединенная с одновибраторо Вычислительный блок 15 (название сохранено по аналогии с прототипом) служит для . формирования управляющих команд, хранения их и периодической выдачи. В качестве этого блока целесообразно использовать небольшую управляющую ЭВМ, например GM-3. Однако при необходимости он может изготавливаться специально. При этом необходимо быстродействие центрального процессора около Ю тыс. операций в секунду и память 1.10 килобайт дл моделирования системы, содержащей сотни узлов. Блок 16.- типовой аналого-цифровой преоб разователь, соединенный с коммутатором, числ выходов которого равно числу узлов моделируемой системы. Может также использоваться множество аналого-цифровых преобразователей без коммутатора. БЛОК 17 - это формирователи импульсов, например блокинг-Генераторы, предназначенные для преобразования сигналов, поступающих от фотоприемдаков, в имяу1й сы стандартной формы. Может быть выполнен в виде одного формирователя с коммутатором на входе, соединяющим его с узлом, подлежащим проверке. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Шератор задает вычислительному блоку 15 вероятности исправной работы узлов и связей моделируемой системы. Блок 15 по зтим данным формирует коды команд для блоков 5i) . 5j и 9, 9у„, на основании которых блок 16 задает скважность работы генераторов 7 и 11, после чего эти датчики начинают генерировать импульсы, случайным образом распределенные во времени. Эти импульсы воздействуют на модуляторы то открьюая, то закрывая их. После задания скважности работы блок 15 тдает на модулятор 2 серию импульсов, число которых рассчитывается в соответствии с числом испытаний, необходимых для получения результата заданной достоверности. Электри ческие импульсы преобразуются модулятором 2 в оптические сигналы, которые проходят по ветвям модели и регистрируются фотоприемником 13. Число зарегистрированных импульсов подсчитьгеается и по их отношению к числу импульсов, поданных на модулятор, рассчитывают вероятность прохождения сигнала к абоненту и, следовательно, определяют параметры моделируемой системы. Характер рещаемой за-дачи при этом определяется выбором точек съема информации и заданием скважностей работы датчиков, случайных чисел. Наличие нли отсутствие узла или связи может имитировать76ся подачей нулевого или единичного сигнала, тго позволяет изменять структуру моделируемой системы оперативно, например, моделируя динамику развития системы и тл. Время моделирования определяется в основном временем ввода исходных данных. Длительность цикла испытаний определяется временем распространения света от входа до выхода модели (несколько наносекунд против единиц секунд в известном устройстве;). Полное время испытаний равно длительности серии импульсов, подаваемой на вход модулятора 2, плюс время обработки в вычислительном блоке полученного результата (единицы секунд против десятков минут в известном устройстве)., Одним из достоинств предлагаемого устройства является простота синтеза модели, сводя щегося к простой расстановке блоков имитации узлов и связей и соединению их с вычислительным блоком. Время сборки и отладки модели, включающей около 100 узлов, составляет несколько часов против нескольких дней в известном устройстве (подготовка модели с пробив.кой перфокарт и откладкой). Фор мула из обретения 1. Устройство для моделирования систем связи, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены блок согласования, блок формирования импульсов, фотоприемник, зеркала, полупрозрачные зеркала, состоящие из последовательно соединенных чередуюиукся блока имитации узле системы н блока имитации каналов связи, а также последсшате;ьно расположенные на оптической оси лазер, оптический модулятор, светоделительный блок, «fficaio выходов которого равно числу параллельных ветвей моделируемой системы, первый оптиче1жий выход светоделитель кого блока через зеркало, а второй оптический шход саетоделительного блока непосредственно соед8не|а 1 соответственно с последовательио размещенными на соответствующих оптических осях блоками имитации узлов системь и блоками йМ1гтащп1 каналов связи, оптические выхода блоков имитации канпов связи соединены через соответствующие полупрозрачные зеркала с входом фстоприемника, электрические выходы блоков имитации узлов системы и фотопрнемника подключены к соответствуюии м входам блока формирования импульов, вь код которого соединен с входом вычйслиельного блока, выход которого через блок соглаоашя подаслючен к электрическому входу опткчесKWo модулятора, электрические входы блоков им тации узлов системы и каналов связи подключены к выходу блока цифроанаяогового (шания.

2. Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок имитации узла системы содержит генератор случайных импульсов, опnpKCKvSi модулятор и фотопряемник, вход и выход оптического модулятора являются соответственно оптическим входом и выходом блока имитации узла системы, электрическим входом и выходом которого являются соответственно вход генератора импульсов н выход фотоприемника, оптически связанного с модулятором, электрический вход которого подключен к выходу генератора случайных импульсов.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок имитации канала связи содержит генератор случайных импульсов и оптический модулятор, оптические вход и выход которого являются соответственно оттнческшии входом и выходом блока имитации канала связ, электрическим входом которого является вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с электрическим входом оптического модулятора.

Источники информации, прйнять{е во внимание экшертизе

1.Instr in the аерозрасе industry, 1970, V t6, с. 348-353.

2.Бусяенко Н. П. Моделирование сложных систем. М., Шука, 1978, с. 120-152.