Устройство для моделирования системы радиосвязи

Полезная модель позволяет имитировать работу системы радиосвязи с каналом множественного доступа типа S - ALOHA. Генератор заявок 1 выдает импульсы. Соответствующие формированию абонентскими станциями информационных сообщений. Генератор тактовых импульсов формирует временные окна для передачи сообщений по каналу множественного доступа. В случае, если за время одного временного окна генератор заявок сформирует один импульс, то второй RS-триггер 12 будет выдавать в течение последующего такта на прямом выходе уровень логической единицы, что будет соответствовать поступлению информационного сообщения в канал множественного доступа. В случае, если за время одного временного окна от генератора заявок 1 поступит более одного импульса, что будет соответствовать попытке одновременной передачи сообщений от нескольких абонентских станций, то на прямом выходе второго RS-триггера 12 в течение следующего временного окна (такта) будет уровень логического нуля, что в свою очередь соответствует возникновению коллизии и потере всех столкнувшихся пакетов. Изменяя интенсивность формирования импульсов от генератора заявок и период формирования тактовых импульсов можно изменять соответственно интенсивность поступления заявок и время передачи сообщения по каналу множественного доступа. Таким образом, устройство позволяет моделировать работу системы радиосвязи с произвольным числом абонентов и произвольными параметрами канала множественного доступа.

Полезная модель относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначена для имитации работы системы радиосвязи.

Известно устройство для моделирования работы системы радиосвязи, которое содержит генератор заявок, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, генератор случайных импульсов со случайной длительностью, датчик случайного потока, элемент ИЛИ, пять элементов И, два элемента НЕ, суммирующий счетчик, группу элементов ИЛИ, причем выход генератора заявок соединен через первый элемент И с суммирующим входом реверсивного счетчика, прямые разрядные выходы которого соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с входами второго элемента И, подключенного выходом к входу первого элемента НЕ, и через элемент ИЛИ с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход третьего элемента И соединен с входом датчика случайного потока, выход которого соединен через четвертый элемент И с вычитающим входом реверсивного счетчика и через пятый элемент И с входом суммирующего счетчика, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ группы, а выход генератора случайных импульсов со случайной длительностью соединен с вторым входом четвертого элемента И и через второй элемент НЕ с вторым входом пятого элемента И [1].

Однако данное устройство не позволяет моделировать процесс возникновения коллизий при попытке нескольких абонентских станций одновременно передать сообщение по каналу множественного доступа.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности является устройство для моделирования системы радиосвязи, содержащее генератор заявок, четыре элемента И, три элемента ИЛИ, реверсивный счетчик, два элемента НЕ, датчик случайного

потока импульсов, генератор тактовых импульсов, элемент задержки и генератор приоритетных заявок, 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 является то, что оно не позволяет моделировать работу системы радиосвязи в режиме прослушивания абонентскими станциями несущей частоты.

Цель полезной модели - повышение точности моделирования работы системы радиосвязи, за счет воспроизведения процесса потери передаваемых информационных пакетов вследствие их столкновения.

Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования работы системы радиосвязи, содержащее генератор заявок, пять элементов И, два элемента НЕ, группу элементов ИЛИ, реверсивный счетчик, датчик случайного потока, суммирующий счетчик, генератор тактовых импульсов (ГТИ), генератор случайных импульсов со случайной длительностью, введены первый и второй RS-триггеры, D-триггер, Т-триггер, причем выход генератора заявок соединен через первый элемент И с входом установки «1» первого RS-триггера и через третий элемент И со входом «0» установки нулевого состояния первого RS-триггера

прямой выход которого соединен со входом четвертого элемента И. Выход генератора тактовых импульсов соединен через элемент ИЛИ со входом Т-триггера, выход которого через элемент НЕ соединен со входом третьего элемента И, и со входом четвертого элемента И, а также через последовательно соединенные второй элемент И и D-триггер со входом «0» установки нулевого состояния второго RS-триггера, прямой выход которого соединен со входом второго элемента И, а инверсный - со входом четвертого элемента И.

Введение в прототип новых отличительных признаков - двух RS-триггеров, Т-триггера и D-триггера и их новых связей позволяет устройству моделировать режим возникновения коллизий при одновременной попытке передачи сообщений двух и более абонентских станций.

В связи с тем, что предлагаемое устройство, благодаря введению отличительных от прототипа признаков, позволяет моделировать различные режимы работы системы радиосвязи с коллективным доступом к канальному ресурсу не встречающихся в других аналогах, а, следовательно, удовлетворяет критерию «новизна».

Веденные в устройство отличительные признаки встречаются в других аналогах, однако там они служат для достижения других целей. Поставленная в изобретении цель достигается только благодаря введению предложенных отличительных признаков. Следовательно, заявляемое устройство удовлетворяет критерию «существенные отличия».

Промышленная воспроизводимость элементов И, ИЛИ, НЕ, генератора тактовых импульсов, RS-, D- и Т-триггеров обусловлена наличием элементной базы.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема предлагаемого устройства для моделирования системы радиосвязи.

На фиг.1 обозначено:

1 - генератор заявок

2 - 1-й элемент И

3 - 1-й элемент ИЛИ

4 - генератор тактовых импульсов

5 - Т-триггер

6 - 2-й элемент И

7 - Элемент НЕ

8 - D-триггер

9 - 3-й элемент И

10 - 1-й RS-триггер

11 - 4-й элемент И

12 - 2-й RS-триггер

В устройстве для моделирования системы радиосвязи выход генератора заявок 1 соединен через первый 2 элемент И с входом установки «1» первого RS-триггера 10 и через третий 9 элемент И с входом «0» установки нулевого состояния первого RS-триггера 10 прямой выход которого соединен с входом четвертого 11 элемента И. Выход генератора тактовых импульсов 4 соединен через 3 элемент ИЛИ с входом Т-триггера 5, выход которого через 7 элемент НЕ соединен с входом третьего 9 элемента И, и с входом четвертого 11 элемента И, а также через последовательно соединенные второй элемент И и D-триггер 8 с входом «0» установки нулевого состояния второго RS-триггера 12, прямой выход которого соединен с входом второго элемента И, а инверсный - с входом четвертого 11 элемента И.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на основном выходе первого RS-триггера 10 имеется уровень логического "0" и на выходе Т-триггера 5 - логический "0". Следовательно импульс, поступивший с генератора заявок 1 поступит через открытый первый 2 элемент И на вход Т-триггера, на выходе которого образуется логическая "1" и на вход установки «1» первого RS - триггера 10, так как на основном выходе первого RS-триггера образуется уровень логической "1", то по приходу очередного импульса от ГТИ 4 она через открытый четвертый 11 элемент И поступит на вход установки «1» второго RS-триггера 12, так как после этого на основном выходе второго RS-триггера 12 образуется логическая "1", то она откроет второй 6 элемент И, а образовавшийся на инверсном выходе второго RS-триггера логический "0"

закроет четвертый 11 элемент И. Следующий импульс от ГТИ поступит на вход Т-триггера, на выходе которого образуется уровень логического "0", и через открытый второй 6 элемент И поступит на вход D-триггера 8, с выхода которого на следующем такте поступит на вход установки логического "0" второго RS-триггера 12.

Учитывая, что с генератора заявок импульсы поступают в случайные моменты времени, имеем то, что по приходу с генератора заявок за один такт двух и более импульсов на основном выходе первого RS-триггера образуется уровень логического нуля, что будет соответствовать возникновению коллизии в канале множественного доступа.

При проектировании системы радиосвязи с каналом множественного доступа необходимо учитывать, что оптимальная пропускная способность таких систем достигается при условии, что суммарная интенсивность поступления информационных сообщений от всех абонентских станций должна быть примерно равна интенсивности освобождения канала множественного доступа. При этом количество коллизий должно быть по возможности минимальным, с другой стороны не должно быть «простоев» канала множественного доступа [3].

В рамках предлагаемого устройства для моделирования работы системы радиосвязи предполагается, что генератор заявок 1 создает суммарную интенсивность поступающих от всех абонентских станций информационных пакетов. ГТИ создает временные окна, в течение которых может быть обслужен только один информационный пакет. Второй RS-триггер 12 имитирует занятость и освобождение канала множественного доступа. Если за время одного такта от генератора заявок поступит один импульс, это будет соответствовать поступлению одного информационного пакета за период временного окна. Импульс пройдет через первый 2 элемент И на вход установки логической «1» второго RS-триггера, что будет соответствовать поступлению одного пакета на обслуживание. Если за время одного такта от генератора заявок поступит два и более импульса, что будет соответствовать одновременной попытке передачи своих сообщений двух и более абонентских станций, то уже второй и все последующие импульсы поступят на вход установки логического «0» первого RS-триггера 10, на прямом выходе которого образуется уровень логического «0». Этот логический «0», в свою

очередь, будет присутствовать на входе четвертого 11 элемента И и, соответственно, на входе установки логической «1» второго RS-триггера 12. это будет соответствовать возникновению коллизии и потере всех одновременно поступивших информационных пакетов.

Таким образом, в устройстве могут моделироваться две возможных ситуации, имеющих место в моделируемой системе радиосвязи.

Ситуация 1. За время одного временного окна от одной из абонентских станций поступает информационный пакет и беспрепятственно попадает в канал множественного доступа.

Ситуация 2. За время одного временного окна от двух или более абонентских станций одновременно поступают информационные пакеты, которые накладываются один на другой, при этом происходит потеря всех информационных сообщений.

Предлагаемое устройство может использоваться, например, в демонстрационных целях при показе проявления возникновения коллизий в канале множественного доступа.

Итак, исходя из вышеизложенного материала, можно сделать вывод, что поставленная цель достигнута. Разработанное устройство позволяет моделировать работу системы радиосвязи с коллективным доступом к канальному ресурсу, оно актуально и существенно отличается от прототипа и существующих аналогов.

Литература:

1. А.С.(РФ) №2101761,МКИ6 G06F 17/00. Устройство для моделирования работы системы радиосвязи. 1992.(аналог).

2. А.С.(РФ) №2142647, МКИ6 G06F 19/00. Устройство для моделирования систем радиосвязи. 1996. (прототип).

3. Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е издание / Э. Таненбаум. - СПб.: Питер, 2003. - 992с. :ил. - (Серия «Классика computer science») - ISBN 5-318-004920-Х

Устройство для моделирования системы радиосвязи, содержащее генератор заявок, пять элементов И, два элемента НЕ, группу элементов ИЛИ, реверсивный счетчик, датчик случайного потока, суммирующий счетчик, генератор тактовых импульсов, генератор случайных импульсов со случайной длительностью, отличающееся тем, что в него введены первый и второй RS-триггеры, D-триггер, Т-триггер, причем выход генератора заявок соединен через первый элемент И с входом установки «1» первого RS-триггера и через третий элемент И - со входом «0» установки нулевого состояния первого RS-триггера, прямой выход которого соединен со входом четвертого элемента И, выход генератора тактовых импульсов соединен через элемент ИЛИ со входом Т-триггера, выход которого через элемент НЕ соединен со входом третьего элемента И и со входом четвертого элемента И, а также через последовательно соединенные второй элемент И и D-триггер - со входом «0» установки нулевого состояния второго RS-триггера, прямой выход которого соединен со входом второго элемента И, а инверсный - со входом четвертого элемента И.