Устройство для моделирования тракта передачи данных Советский патент 1982 года по МПК G06G7/62 G06F17/00 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАКТА ПЕРЕПАЧИ

ДАННЫХ

I

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для исследования трактов передачи данных р автоматизированных системах управления.

Известно устройство для моделирования каналов передачи данных, содержащее генератор случайных импульсов, триггер, функциональные преобразователи, элементы ИЛИ, блок сравнения, выход генератора подключен к входу первого элемента ИЛИ и входу элемента задержки, выход элемента ИЛИ соединен с входом первого функционального пpeoбpaзoвateля, выход которого через элементы ИЛИ подключен к входу схемы сравнения и входу триггера 1.

Недостаток устройства состоит в том, что с его помощью невозможно моделировать возникновение неисправностей (отказов) каналов связи и, следовательно, нельзя получать точные достоверные данные о их качестве.

Известно также устройство для моделирования тракта передачи дискретной информации, содержащее элементы И, ИЛИ, счетчик,

дещифратор, датчики искажений, элемент задержки, выход которого через элементы ИЛИ присоединены к входам датчиков искажений 2.

Устройство позволяет имитировать отказы каналов связи типа сбоев, приводящих к искажению цифровых сигналов О и 1. Недостатком устройства является отсутствие возможности моделировать полные отказы и восстановления каналов тракта передачи данных, что затрудняет получение достоверных оценок качества их функционирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования тракта передачи данных, содержащее генератор, блок формирования тестовых сигналов, датчик случайных последовательностей, блок формирования сбоев, выход которого через элемент антЛ1Совпадений соединен с датчиком случайной последовательности, а выход блока формирования тестовых сигналов через генератор подключен к входу блока формирования сбоев. Устройство позволяет учитьтать восстановление ин39формации на приемной станции при различных отношениях сигаал/шум в каналах тракта З. Однако данное устройство не обеспечивает получение точных данных о качестве работы трактов передачи данных поскольку не позволяет моделировать отказы и восстановления каналов. Кроме того, устройство не позволяет учесть ошибки в распределении по каналам тракта потоков информации при генерировании абонентами инициативных сигнало запросов. Цель изобретения - повышение точности и достоверности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования тракта передачи данных, содержащее генератор случайных напряжений, выход которого подключен к входу блока нелинейных элементов, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, два датчика слу чайных последовательностей, два переключателя, первые входы которых соединены с соот ветствующими выходами блока счетчиков, а выходы переключателей соединены соответетве но с первым и вторым входами коммутатора, выход которого подключен к первому вх ду блока счетчика, введены два генератора случайных импульсов, два элемента ЗАПКЕТ и блок интегратора, вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока нелинейных элементов и с третьим входом коммутатора, первый и второй выходы управляемого генератора импульсов соеди нены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ, вторые входы которых подключеш 1 соответственно к выводам первого и второго датчиков случайных последовательностей,, выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ подключены соответственно к вторым входам первого и второго переключателей, третьи входы которых подключень соответствещю к первым выходам первого и второго генераторов случайных импульсов, вторые выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока счетчиков. На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования тракта передачи данных. Устройство содержит генератор 1 случайных напряжений, блок 2 нелинейных элементов, управляемый генератор 3 импульсов, блок 4 интеграторов, датчики 5 и 6 случайнь х последовательностей, элементы 7 и 8 ЗАПРЕТ, переключатели 9 и 10, коммутатор 11, генераторы 12 н 13 случайных импульсов и бщк 14 счетчиков. Генератор 1 представляет собой источник стационарных случайных напряжений с нормальным законом распределения мгновенных амплитудных значений. Выход генератора 1 подключен к входу блока 2 нелинейных элементов. Блок 2 содержит типовые узлы - нелинейные элементы для получения требуемых законов распределения случайных напряжений. В качестве нелинейных элементов могут использоваться стандартные блоки нелинейностей аналоговых вычислительных машин. Первый выход блока 2 соединен с входом генератора 3 а второй - с входом блока 4 операционных усилителей. Генератор 3 представляет собой управляемый генератор импульсов, появление которых на входах элементов ЗАПРЕТ 7 и 8 имитирует сбои в передаче информации по каналам тракта. БЛОК 4 содержит стандартные усилители АВМ с большим коэффициентом усиления, охваченные отртцательной обратной связью через конденсаторы. С помощью операционных усилителей запоминаются и интегрируются сл)чайные напряжения. Выход блока 4 соединен с входом коммутатора 11. Датчики 5 н 6 случайных последовательностей содержат импульсные релаксаторы и служат для моделирования кодограмм, передаваемых -абонентамн с одного объекта АСУ на другой. Выходы датчиков 5 и 6 через логические элементы ЗАПРЕТ подключены к входам переключателей 9 и 10 соответственно. Переключатели 9 и 10 необходимы для включения исправных и отключения неисправных каналов связи тракта передачи данных. Переключатели 9 и 10 состоят из типовых коммзпгарующих элементов релейного типа. Выхода переключателей подключены к входам коммутатора 11. Коммутатор И содержит бесконтактные электронные элементы, с помощью которых размыкаются и замыкаются электрические цепи кашаов связи между абонентами АСУ. В качестве бесконтактных элементов могут использоваться диодные, тиристорные, транзисторные или оптронные функциональные узлы. Выход коммутатора 11 соеди-, ней с первым входом блока 14 счетчиков, к второму и третьему входам которого подключены генераторы 12 н 13, служащие для форА рования инициативных сигналов абонентов приемной и передающей станций. Генераторы 12 и 13 представляют собой типовые генераторы кодовых комбинаций импульсов. Устройство работает следующим образом. В 1енераторе 1 образуются эргодические стационарные случайные сигналы в виде электрических напряжений с нормальным законом распределения мгновенных амплитудных значений. Эти сигналы поступают на вход блока 2 нелинейных элементов, где они преобразуются в случайные величины с заданными законами распределения. С первого выхода блока 2 на вход гене ратора 3 подаются сигналы, образующие случайные последовательности импульсов. Каждый импульс имитирует сбой. Временны интервалы между импульсами представляют случайные величины. Интенсивности следования импульсов соответствуют интенсивности появления сбоев при передаче кодограмм по каналам связи. Импульсы с первого и второго выходов генератора 3 поступают на запрещающие входы логических элементов ЗАПРЕТ, на разрешающие входы которых с выходов дат чиков случайных последовательностей 5 и 6 подаются сигналы, имитирующие передаваемые по каналам связи кодограммы. Мгновенные амплитудные значеш1я напря жений, поступивщие на вход блока 4 интеграторов, фиксируются, запоминаются и ин тегрируются. На выходах операционных усилителей, число которых равно удвоенному количеству каналов связи, формируются интервалы времени, пропорциональные длительностям безотказной работы и времени восстановления отказавших каналов связи. На каждый канал связи приходится два интегратора: один служит для имитации отказов другой - для имитации восстановлення. Законы распределений длительностей безотказной работы и времени восстановлений . (ремонта) каналов связи задаются в блоке 2. Характеристики законов распределения могут быть как постоянными, так и изменя ющимися во времени согласно функциональных зависимостей, устанавливаемых в соответствии с реальными условиями эксплуатации трактов передачи данных. Электронные модели каналов связи в ком мутаторе 11 управляются сигналами с выхода блока 4 интеграторов. Во время безотказной работы каналов связи коммутационные элементы моделей каналов связи находятся в замкнутом состоянии: кодограммы по ним передаются от одного абонента к ругому. При моделировании отказов (обрывов) ка налов связи сопротивления элементов увеличиваются до предельно возможных значений, ключи закрываются и передача кодограмм 56 прекращается. По истечении интервалов времени, пропорциональных длительностям ремонта каналов, сопротивления ключевых элементов моделей каналов связи уменьшаются до нулевых -значений и передача кодограмм возобновляется. Масштабы времени безотказной работы и восстановления каналов связи задаются выбором параметров цепей обратных связей операционных усилителей блока 4. Благодаря наличию в устройстве генераторов 12 и 13 в ходе моделирования становится возможнь1м рассмотрение таких ситуаций, когда каждый абонент в зависимости от требований. предъявляемых к качеству передачи данных, а также приоритета принимаемой информации, может выбрать определенные типы каналов (вьвделенные, телеграфные телефонные, широкополосные, коммутируемые, арандованные и др.), прц этом каждый из этих типов каналов, обеспечивает информационное взаимодействие территориально удаленных объектов АСУ и включается с помощью переключателей 9 и 10 по соответствующим кодовым командам от генераторов 12 и 13. . Одновременно с выбором требуемого типа каналов связи инициативные кодовые сигналы поступают на второй и третий входы блока 14 счетчиков, в которых помимо данных о количестве исправных и восстанавливаемых каналов связи фиксируются сведения о числе удовлетворенных запросов. По данным, зафиксированным в счбтчиках, находятся статические оценки качества функционирования тракта передачи данных, например, среднее время безотказной работы, среднее время восстановления, интенсивность отказов каналов связи, козффициент оперативной готовности каждого канала и всего тракта в целом, среднее время ожидания заявок (запросов) на передачу информации из-за отказов каналов связи и др. Таким образом, введение в устройство дополнительных блоков позволяет осуществить более точное и достоверное исследование качества и надежности работы трактов передачи данных. Становится возможным оценивание степени П{жспособлеш1ости трактов передачи данных между взаимодействующими объектами АСУ с учетом случайных процессов отказов и восстановлений каналов- связи. При моделировании принимаются во внимание требования абонентов к качеству передаваемой информации и к типам используемых каналов связи. Это обеспечивает высокие технико-экономически& характеристики предлагаемого устройства, применение которого при создании усовершенствованных трактов передачи даи7ных обусловливает достижение совокупности свойств первостепенной важности: своевремен ности обмена информацией с заданной вероятностью, надежностью, качество и достоверность передачи кодограмм при минимальных экономических затратах, г. Применение предлагаемого устройства в 5-6 раз сокращает трудозатраты на определение точных и достоверных статистических оценок показателей качества функционирования трактов передачи данных. Формула изобретения Устройство для моделирования тракта передачи данных, содержащее генератор случайных напряжений, выход которого подключен к входу блока нелинейных элементов, первый выход которого соединен с входом упра ляемого генератора импульсов. Два датчика случайных последовательностей, два переключателя, первые входы которых соединены с соответствующими . вьтходами блока счетчиков, а выходы Переключателей соединены соответственно с первым к вторым входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока счетчиков, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности устройства, оно содержит два генератора случайных импульсов, два элемента ЗАПРЕТ и блок интеграторов , вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока нелинейных элементов и с третьим входом коммутаторд, первый и второй выходы управляемого генератора импульсов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго датчиков случайных последовательностей, выходы первого и второго элементов ЗАПРЕТ подключены соответственно к вторым входам первого и второго переключателей, третьи входы которых подаслючены соответственно к первым выходам Первого и второго генераторов случайных импульсов, вторые выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока счетчиков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 605218, кл. G 06 F 15/20, от 1978 г. 2.Авторское свидетельство СССР № 656045, кл. G 06 G 7/48, от 1979 г. 3.Авторское свидетельство СССР N 516044, кл. G 06 F 15/36, 1976 г...