Устройство для моделирования системы связи

Полезная модель обладает расширенными функциональными возможностями и позволяет моделировать работу системы связи с незакрепленными каналами с обслуживанием запросов от абонентов с приоритетом и без приоритета с освобождением канала для заявки с приоритетом в случае, если все каналы заняты и без потери заявок в случае одновременного их поступления.

Количество занятых (свободных) каналов в системе связи моделирует второй реверсивный счетчик 18, а количество мест в очереди моделирует первый реверсивный счетчик 11. Импульсы с генератора заявок 1 и генератора заявок 2 поступают непосредственно и через элементы НЕ 4 и НЕ 5 на элементы И 3, И 6, И 7, И 8, которые срабатывают при поступлении от двух генераторов соответственно комбинаций - 11, 01, 10, 00. При этом элементы И 7 и И 9 открыты при наличии хотя бы одного свободного канала. Элементы ИЛИ 21, и 25, датчик случайного потока импульсов 24 и элемент ИЛИ 26 в совокупности с генератором тактовых импульсов моделируют процесс освобождения каналов. При занятости всех каналов пришедшая заявка не теряется, а помещается в очередь - реверсивный счетчик 11 и если это пришла приоритетная заявка, то дополнительно происходит принудительное освобождение канала. Потеря заявок происходит в случае переполнения очереди - реверсивного счетчика 11 и при приходе одновременно заявки с низким и высоким приоритетом при занятости всех каналов.

Полезная модель относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначена для моделирования систем связи, функционирующих в режиме незакрепленных каналов с обслуживанием запросов от абонентов с приоритетом и без приоритета с освобождением канала для заявки с приоритетом в случае, если все каналы заняты и без потери заявок в случае одновременного их поступления или освобождения канала для обслуживания приоритетной заявки.

Известно устройство для моделирования системы связи, содержащее генератор импульсов, счетчик кратности сообщений, счетчик переданных сообщений, счетчик правильно принятых сообщений, счетчик импульсов, триггер и последовательно соединенные генератор случайного потока импульсов, элемент НЕ и первый элемент И, второй элемент И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик и схему сравнения, причем выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика кратности сообщений, другим входом первого элемента И и с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу первого элемента И, разрядные выходы реверсивного счетчика подключены соответственно к информационным входам первой группы схемы сравнения, информационные входы второй группы которой являются установленными входами устройства, вход разрешения сравнения схемы сравнения подключен к выходу переполнения счетчика кратности сообщений, счетному входу счетчика переданных сообщений входу считывания реверсивного счетчика и нулевому входу триггера, прямой выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а единичный вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов и выходу «больше» схемы сравнения, выход «меньше или равно» которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ и счетным входом счетчика правильно принятых сообщений [1].

Однако, данное устройство не обеспечивает возможности моделирования работы системы связи по незакрепленным каналам в режиме поступления и обслуживания заявок с приоритетом.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности является устройство для моделирования системы связи, содержащее два генератора заявок, два элемента НЕ, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, один генератор тактовых импульсов, один датчик случайного потока импульсов, один реверсивный счетчик и один элемент задержки, причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ и через второй элемент И - с входом первого элемента НЕ и с вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего элемента И подключен к входу датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого является вычитающим входом реверсивного счетчика, выход генератора приоритетных заявок подключен к первому входу четвертого элемента И, входу второго элемента НЕ и входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ [2].

Недостатком данного устройства для моделирования системы связи является невозможность моделирования работы системы связи по незакрепленным каналам с обслуживанием потока неординарных вызовов от абонентов с разным приоритетом в системе связи с очередью без потери заявок в случае одновременного их поступления или освобождения канала для обслуживания приоритетной заявки.

Цель полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения режима обслуживания потока неординарных вызовов от абонентов с различными приоритетами без потери заявок в случае одновременного их поступления и освобождения канала для обслуживания приоритетной заявки.

Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования системы связи, содержащее четыре элемента И, два элемента НЕ, три элемента ИЛИ, элемент задержки, первый реверсивный счетчик, два генератора заявок, генератор тактовых импульсов и датчик случайного потока импульсов, причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ и через второй элемент И - с входом первого элемента НЕ и с вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего элемента И подключен к входу датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого является вычитающим входом реверсивного счетчика, выход генератора приоритетных заявок подключен к первому входу четвертого элемента И, входу второго элемента НЕ и входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, введены семь элементов И, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ и один реверсивный счетчик, причем выход первого генератора приоритетных заявок соединен с первым входом первого элемента И, входом первого элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, выход второго генератора неприоритетных заявок соединен со вторым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и входом второго элемента НЕ, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход первого элемента НЕ соединен со вторым входом второго элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход второго элемента НЕ соединен со вторым входом третьего элемента И и вторым входом четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом пятого элемента И и с первым входом седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, выход генератора тактовых импульсов

соединен с синхронизирующими входами первого и второго генераторов заявок и первым входом одиннадцатого элемента И, выход пятого элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выходы которого (a₁...a _m) соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента И, выход десятого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход пятого элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход девятого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выходы второго реверсивного счетчика (b₁...b _n) соединены соответственно со входами восьмого элемента И и входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого элемента И, выход одиннадцатого элемента И соединен со входом датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен со вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен со вторым входом пятого элемента И, со вторым входом десятого элемента И, через третий элемент НЕ со вторым входом седьмого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, через четвертый элемент НЕ со вторым входом девятого элемента И, выход шестого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика и третьим входом третьего элемента ИЛИ.

Введение в прототип новых отличительных признаков - семи элементов И, двух элементов НЕ, двух элементов ИЛИ и одного реверсивного счетчика и их новых связей - позволяет устройству моделировать работу системы связи с обслуживанием неординарных потоков разноприоритетных заявок с очередью, когда пришедшая заявка требует для своего обслуживания один канал и без потери заявок в случае одновременного их поступления или освобождения канала для обслуживания приоритетной заявки.

В связи с тем, что предлагаемое устройство имеет отличительные от прототипа признаки, оно удовлетворяет критерию «новизна».

Веденные отличительные признаки - элементы И, элементы НЕ, элементы ИЛИ, реверсивный

счетчик, генераторы заявок и их связи, встречаются в других аналогах, однако там они служат для достижения других целей. Поставленная в предлагаемом устройстве цель достигается только благодаря введению предложенных отличительных признаков, следовательно, данное заявляемое устройство удовлетворяет критерию «существенное отличие».

Промышленная воспроизводимость датчика случайного потока импульсов известна и описана [3].

Промышленная воспроизводимость элементов И, НЕ, ИЛИ, генератора тактовых импульсов, реверсивных счетчиков обусловлена наличием элементной базы.

На фиг.1 представлены электрические структурные схемы предлагаемого устройства для моделирования системы связи.

На фиг.1 обозначено:

1 - 1-й генератор заявок

2 - 2-й генератор заявок

3 - 1-й элемент И

4 - 1-й элемент НЕ

5 - 2-й элемент НЕ

6 - 2-й элемент И

7 - 3-й элемент И

8 - 4-й элемент И

9 - генератор тактовых импульсов

10 - 5-й элемент И

11 - первый реверсивный счетчик

12 - 1-й элемент ИЛИ

13 - 6-й элемент И

14 - 2-й элемент ИЛИ

15 - 7-й элемент И

16 - 3-й элемент НЕ

17 - 8-й элемент И

18 - второй реверсивный счетчик

19 - 9-й элемент И

20 - 3-й элемент ИЛИ

21 - 4-й элемент ИЛИ

22 - 10-й элемент И

23 - 4-й элемент НЕ

24 - датчик случайного потока импульсов

25 - 11-й элемент И

26 - 5-й элемент ИЛИ

В устройстве для моделирования системы связи выход первого генератора (приоритетных) заявок 1 соединен с первым входом первого 3 элемента И, входом первого 4 элемента НЕ и первым входом третьего 7 элемента И, выход второго генератора (неприоритетных) заявок 2 соединен со вторым входом первого 3 элемента И, первым входом второго 6 элемента И и входом второго 5 элемента НЕ. Выход первого 3 элемента И соединен с первым входом второго 14 элемента ИЛИ и суммирующим входом первого реверсивного счетчика 11. Выход первого 4 элемента НЕ соединен со вторым входом второго 6 элемента И и с первым входом четвертого 8 элемента И. Выход второго 5 элемента НЕ соединен со вторым входом третьего 7 элемента И и вторым входом четвертого 8 элемента И. Выход второго 6 элемента И соединен с первым входом пятого 10 элемента И и с первым входом седьмого 15 элемента И. Выход третьего 7 элемента И соединен со вторым входом второго 14 элемента ИЛИ. Выход четвертого 8 элемента И соединен с первым входом шестого 13 элемента И. Выход второго 14 элемента ИЛИ соединен с первыми входами девятого 19 и десятого 22 элементов И. Выход генератора тактовых импульсов 9 соединен с синхронизирующими входами первого 1 и второго 2 генераторов заявок и первым входом одиннадцатого 25 элемента И. Выход пятого 10 элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика 11, выходы которого (a₁...a_m ) соединены соответственно с входами первого 12 элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом шестого 13 элемента И. Выход десятого 22 элемента И соединен

с первым входом пятого 26 элемента ИЛИ и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика 11. Выход пятого 26 элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика 18. Выход седьмого 15 элемента И соединен с первым входом третьего 20 элемента ИЛИ. Выход девятого 19 элемента И соединен со вторым входом третьего 20 элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика 18. Выходы второго реверсивного счетчика 18 (b ₁...b_n) соединены соответственно со входами восьмого 17 элемента И и входами четвертого 21 элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого 25 элемента И. Выход одиннадцатого 25 элемента И соединен со входом датчика случайного потока импульсов 24, выход которого соединен со вторым входом пятого 26 элемента ИЛИ. Выход восьмого 17 элемента И соединен со вторым входом пятого 10 элемента И, со вторым входом десятого 22 элемента И, через третий 16 элемент НЕ со вторым входом седьмого 15 элемента И и с третьим входом шестого 13 элемента И, через четвертый 23 элемент НЕ со вторым входом девятого 19 элемента И. Выход шестого 13 элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика 11 и третьим входом третьего 20 элемента ИЛИ.

Предлагаемое устройство для моделирования системы связи работает следующим образом. В системе связи с незакрепленными каналами имеется 2ⁿ рабочих каналов, каждый из которых может быть задействован для обслуживания приходящего запроса на соединение одного абонента с другим. Кроме того, в системе имеется память объемом 2^m заявок. Генератор тактовых импульсов 9 синхронизирует процесс поступления заявок по тактам, тем самым обеспечивая стабильность работы схемы. В системе связи могут обслуживаться заявки от абонентов с высоким приоритетом (генератор заявок 1) и заявки от абонентов с низким приоритетом (генератор заявок 2).

Моделирование процесса освобождения канала осуществляется так. Датчик случайного потока импульсов 24 работает следующим образом. Генератор тактовых импульсов 9 через открытый 25 элемент И выдает с большой частотой импульсы на вход датчика случайного потока импульсов 24, при этом первый поступивший импульс запускает датчик 24, а последующие тактовые импульсы обеспечивают его работу. Через случайное количество импульсов, равное времени задействования обслуживаемой заявкой канала связи, датчик случайного потока

импульсов 24 формирует на своем выходе импульс, который свидетельствует, что один из занятых каналов связи освободился. Этот импульс поступает на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 18 и на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 16, емкость которых уменьшается на единицу. Таким образом, производится освобождение одного занятого рабочего канала связи. Заметим также, что процесс обслуживания занятых каналов связи осуществляется по описанному выше алгоритму даже в случае отсутствия нового пришедшего запроса на соединение.

В этих условиях при работе системы связи при поступлении заявок от абонентов различных приоритетов могут складываться следующие ситуации:

Ситуация 1: В системе связи есть свободные каналы обслуживания абонентов.

Это значит, что на выходе восьмого 17 элемента И будет логический 0, запирающий десятый 22 элемент И и пятый 10 элемент И и отпирающий шестой 13 элемент И, седьмой 15 элемент И и девятый 19 элемент И. Но вход системы могут поступать заявки в различных сочетаниях от первого генератора заявок 1 и от второго генератора заявок 2:

00 - в данном такте работы нет заявок ни от одной из группы абонентов. В этом случае сработает четвертый 8 элемент И и при наличии заявки в очереди (сигнал логической единицы на выходе первого 12 элемента ИЛИ) она поступает на обслуживание через третий 20 элемент ИЛИ на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 18 (занимает канал). Если в очереди нет заявок то шестой 13 элемент И будет закрыт и на обслуживание ничего не пойдет. Если в очереди есть заявки то на выходе первого 12 элемента ИЛИ будет сигнал логической 1 и заявка из очереди через шестой 13 элемент И, третий 20 элемент ИЛИ попадет на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 18 (займет канал обслуживания) и одновременно пройдет импульс на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 11.

10 - в данном такте работы пришла заявка на обслуживание от абонента высокого приоритета. Теперь сработает третий 7 элемент И и заявка через второй 14 элемент ИЛИ через открытый девятый 19 элемент И и через третий 20 элемент ИЛИ поступает на обслуживание (число в счетчике возрастает на 1).

01 - в данном такте работы пришла заявка от абонента низкого приоритета. Сработает второй 6 элемент И и заявка через открытый седьмой 15 элемент И и третий 20 элемент ИЛИ попадет на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 18 (займет один канал обслуживания).

11 - в данном такте работы пришли две заявки одна от абонента высокого приоритета, а другая от абонента низкого приоритета. В этом случае сработает первый 3 элемент И и заявка высокого приоритета через второй 14 элемент ИЛИ, девятый 19 элемент И, третий 20 элемент ИЛИ пойдет на суммирующий вход второго реверсивного счетчика 18 (займет канал обслуживания), а заявка низкого приоритета попадет на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 11 (станет в очередь).

Ситуация 2: В системе связи нет свободных каналов обслуживания абонентов.

Это значит, что на выходе восьмого 17 элемента И сформируется сигнал логической 1, а на выходе третьего 16 элемента НЕ сигнал логического 0. Соответственно будет открыт пятый 10 элемент И, десятый 22 элемент И и будут закрыты шестой 13 элемент И, седьмой 15 элемент И, девятый 19 элемент И. Рассмотрим как в данных условиях будет работать схема при различных сочетаниях заявок на ее вход:

00 - в данном такте работы нет заявок ни от одной из группы абонентов. В этом случае сработает четвертый 8 элемент И, но даже при наличии заявок в очереди (сигнал логической 1 на выходе первого 12 элемента ИЛИ) шестой 13 элемент И останется закрытым.

10 - в данном такте работы пришла заявка на обслуживание от абонента высокого приоритета. Сработает третий 7 элемент И и заявка через второй 14 элемент ИЛИ через десятый 22 элемент И, пятый 26 элемент ИЛИ попадет на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 18 (даст команду на освобождение одного канала обслуживания) и одновременно она попадет на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 11 (станет в очередь).

01 - в данном такте работы пришла заявка от абонента низкого приоритета. Сработает второй 6 элемент И. Седьмой 15 элемент И закрыт и заявка через открытый пятый 10 элемент И попадет на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 11 (станет в очередь).

11 - в данном такте работы пришли две заявки одна от абонента высокого приоритета, а

другая от абонента низкого приоритета. В этом случае сработает первый 3 элемент И и заявка высокого приоритета через второй 14 элемент ИЛИ, через десятый 22 элемент И, пятый 26 элемент ИЛИ попадет на вычитающий вход второго реверсивного счетчика 18 (даст команду на освобождение одного канала обслуживания) и одновременно она попадет на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 11 (станет в очередь). А заявка низкого приоритета попадет на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 11 в том же такте, что и заявка высокого приоритета и будет потеряна.

Подключая к соответствующим элементам данного устройства для моделирования системы связи различные устройства, можно получить дополнительные численные характеристики качества обслуживания разноприоритетных абонентов системы связи с незакрепленными каналами и неординарным потоком вызовов.

Достоинством предлагаемого устройства для моделирования систем связи является возможность моделирования работы системы связи по незакрепленным каналам с обслуживанием потока неординарных вызовов от абонентов с разным приоритетом, когда пришедшая заявка требует для своего обслуживания один канал и имеется очередь для снижения потерь заявок при их одновременном поступлении на обслуживание и занятости всех каналов обслуживания.

Литература:

1. А.С. (СССР) №1397935, МКИ 5 G06F 15/20. Устройство для моделирования систем связи. 1988.

2. Патент (РФ) №21426647, МКИ 6 G06F 19/00. Устройство для моделирования систем связи. 1996 (прототип).

3. А.С. (СССР) №1370736, МКИ Н03К 3/84. Датчик случайного потока импульсов. 1988.

Устройство для моделирования системы связи, содержащее четыре элемента И, два элемента НЕ, три элемента ИЛИ, элемент задержки, первый реверсивный счетчик, два генератора заявок, генератор тактовых импульсов и датчик случайного потока импульсов, причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является суммирующим входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ и через второй элемент И - с входом первого элемента НЕ и с вторым входом четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего элемента И подключен к входу датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого является вычитающим входом реверсивного счетчика, выход генератора приоритетных заявок подключен к первому входу четвертого элемента И, входу второго элемента НЕ и входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит семь элементов И, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ и один реверсивный счетчик, причем выход первого генератора приоритетных заявок соединен с первым входом первого элемента И, входом первого элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, выход второго генератора неприоритетных заявок соединен со вторым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и входом второго элемента НЕ, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход первого элемента НЕ соединен со вторым входом второго элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход второго элемента НЕ соединен со вторым входом третьего элемента И и вторым входом четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом пятого элемента И и с первым входом седьмого элемента И, выход третьего элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И, выход генератора тактовых импульсов соединен с синхронизирующими входами первого и второго генераторов заявок и первым входом одиннадцатого элемента И, выход пятого элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выходы которого (a₁ ...a_m) соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента И, выход десятого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход пятого элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход девятого элемента И соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выходы второго реверсивного счетчика (b₁ ...b_n) соединены соответственно со входами восьмого элемента И и входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого элемента И, выход одиннадцатого элемента И соединен со входом датчика случайного потока импульсов, выход которого соединен со вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход восьмого элемента И соединен со вторым входом пятого элемента И, со вторым входом десятого элемента И, через третий элемент НЕ со вторым входом седьмого элемента И и с третьим входом шестого элемента И, через четвертый элемент НЕ со вторым входом девятого элемента И, выход шестого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика и третьим входом третьего элемента ИЛИ.