Устройство для моделирования сети коммутации каналов

.М.фабрика СССР981. 98 ОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельств Р 1003123, кл, С 06 Г 5/20,Авторское свидетельство У 1146683, кл. С 06 Р 15/20 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИР СЕТИ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ(57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования сети коммутации каналов дискретной передачи информации. Цель изобретения - расширение функционапьных возможностей за счет моделирования возникновения сообщений в сети связи и отказов канала связи. Устройство содержит блок памяти, генератор случайного кода, блок моделирования вероятности отказов, блок модели связей, блок элементов И, коммутатор, блок управления, блок задая маршрутов, блок генерации сообщ ний. 9 ил., 1 табл,287173 оставитель В.фукаловехред А,Кравчук Корректор Л.Пилипенко едактор С,Лисин Заказ 7719(5 Н 13035 ектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Тираж 694Государственного комите делам изобретений и отк сква, Ж, Раушская на Подписноеа СССРтийд. 4(5Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования сети коммутации каналов при проектировании и исследовании сетей передачи дискретной информации.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путеммоделирования возникновения сообще 10ний в сети связи.На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -функциональные схемы блоков Памяти,моделирования вероятностей отказови генератора случайного кода; на1 ц . 3 - функциональные схемы блокамодели связей, коммутатора и блокаэлементов И; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на20фцг. 5 - функциональная схема блоказадания маршрутов; па фцг, 6 - функциональная схема блока генерациисообщений; на фиг. 7 - функциональная схема узла определения источника блока генерации сообщений; нафиг. 8 - функциональная схема узлаопределения получателя блока генерации сообщений; на фцг. 9 - временные диаграммы, иллюстрирующие рабоу устройствамоделирования сетикоммутации каналов,Блок-схема устройства моделирования сети коммутации каналов (фиг. 1)содержит первую группу установочныхвходов 1, блок 2 памяти, блок 3 моделирования Вероятностей отказов, генератор 4 случайного кода, блок 5 мо-дели связей, коммутатор б, блок элементов И 7, первый выход 8 устройства, блок 9 управления, вход 10 запуска устройства, второй выход 11устройства, блок 12 задания маршрутов, блок 13 генерации сообщений,вторую группу установочных входов 14, 45третью группу установочных входов 15устройства.Блок памяти 2 (фиг. 2) содержитрегистры 16, выходы 17 блока. Блок3 моделпрования вероятностей отказов(фиг, 2) содержит группы 18 элементов И , узлы 19 сравнения, группувыходов 20, вторую группу входов 21,третью группу входов 22. Генераторслучайного кода (фиг. 2) содержитвход 23 управления, первые элементы И24, второй элемент И 25, генератор 26пуассоповского потока импульсов, регистр 27 сдвига, шифратор 28, кодирующий числа десятичной системы в двоичные числа.Блок 5 модели связей (фиг. 3) содержит триггеры 29, вход 30 сброса, элементы И 31, элементы ИЛИ 32, группу выходов 33, группу переключателей 34, гр ппу входов 35. Коммутатор 6 (фиг, 3) содержит элементы И 36, элемент И 37, группу входов 38, управляющий вход 39. Блок 7 элементов И (фиг. 3) содержит элементы И 40, входы 41.Блок 9 управления (фиг. 4) содержит генератор 42 тактовых импульсов, распределитель 43 сигналов, первый элемент ИЛИ 44, пятый выход 45, второй элемент ИЛИ 46, элемент 47 задержки.Блок 12 задания маршрутов (фиг, 5) содержит распределитель 48 сигналов, элементы И 49, дешифратор 50, первую группу ВхОдОВ 51, Вторую группу Вхо дов 52.Блок 13 генерации сообщений (фиг.б) содержит триггер 53, вторую группу триггеров 54, первую группу триггеров 55, генератор 56 случайного кода, первые элементы И 57, вторые элементы И 58, узел 59 определения источника, предназначенный для определения адреса возникновения сообщений, узел 60 определения получателя, предназначенный для определения адреса назначения сообщения.Узел 59 определения источника (фиг. 7) содержит регистры 61, узлы 62 сравнения, вторую группу входов 63, группу выходов 64, элементы И 65,Узел 60 определения получателя (фиг. 8) содержит узлы 66 заданий за. конов распределений, каждый из которых реализован по схеме узла 59 определения источника, вторую группу входов 67, элементы И 68, элементы ИЛИ 69, группу выходов 70.Устройство моделирования сети коммутации каналов работает следующим образом.По установочным входам 1 заносятся коды вероятностей Р. отказовдтк1-ых узлов коммутации ввиду занят- ности или функциональной неисправности. Данные коды имеют разномерность в К двоичных символов и хранятся в регистрах 16 блока 2 памяти. По вторым группам установочных входов 14 в регистры 61 узла 59 определения источника (фиг, 7) блока ге1287173 10 20 010111 101001 010110 101001 101011 50 11 О 11 О Принято, что каналы дуплексные.Тогда в соответствии с матрицей М в 55 блоке 5 модели связей для первого столбца замкнуты переключатели 34у 341, 34, 34 . группы, соединенные с входами элемента ИЛИ 32. нерации сообщений заносятся коды нормированных интенсивностей возникно+вения сообщений М . Величины Ы по 1 1 лучаются следующим образом. Пусть 1-ый узел коммутации на сети характеризуется интенсивностью возникновения сообщений Ы. . В регистр 61, уз 1 ла 59 занесен код числа: с =( ,.)/:1По установочным входам 15 в регистры 6 1, узлов 66, заданий распределений адресации заносятся коды нормированных интенсивностей адресации Ы между д-ым узлом ком,1.1мутации и 1-ым узлом коммутации на сети связи.В общем случае величина Ы, определяется по формулес.,:(д +д., ++д.;)(, с;р,ПричемЫ. = 3 - интенсивности31:1возникновения сообщений в -ом узле коммутации, а М, - интенсивность связи между -м и 1-м узлами коммутации. Таким образом, каждый узел коммутации охарактеризован интенсивностью возникновения сообщений на его абонентских пунктах, интенсивностью адресации сообщений к другим узлам коммутации и вероятностью отказа в35 установлении соединения.Структура сети связи набирается замыканием переключателей 34 группы ( фиг. 3) в блоке 5 модели связей.40Пусть, например, сеть состоит из шести узлов коммутации. Соединение между каналами связи отражено в матрице: Процесс моделирования осуществляется подачей на время моделирования потенциала по входу 10 запуска устройства. Блок 9 управления синхронизирует работу всех блоков устройства моделирования. Потенциал запуска с входа 10 подается на вход запуска генератора 42 тактовой частоты блока 9 (фиг, 4). Генератор 42 подает импупьсы синхронизации на тактовый вход распределителя 43 сигналов, который циклически замкнут, Вначале импульс появляется на первом выходе распределителя 43 и подается на выход 30 блока управления. С выхода 30 блока 9 потенциал по динамическим входам устанавливает в нулевоесостояние триггеры 29 блока 5 (фиг.3), подготавливает распределитель 48 сигналов блока."12 задания маршрутов (фиг, 5) и устанавливает в нулевые состояния по динамическим входам триггеры 53, 54,. 55 блока 13 генерации сообщений (фиг. 6). Данный процесс отражен на временных диаграммах (фиг. 9), где показано, что после импульса с выхода 30 блока 9 триггеры 29 блока 5 и триггеры 54 и 55 блока 13 находятся в нулевых состояниях.Затем импульс появляется на втором выходе распределителя 43 сигналов блока 9. Данный импульс через элемент ИЛИ 44 подается на выход 45 блока 9 управления, с которого поступает на управляющий вход 45 блока 13 генерации сообщений, В блоке 13 генерации, сообщений (фиг. 6) с приходом первого импульса по входу 45 триггер 53 перебрасывается в единичное состояние и открывает первые элементы И 57. Кроме того, по этому же импульсу срабатывает генератор 56 случайного кода и выдает на своих выходах код числа А, равновероятно распг.;еленного в интервале от нуля до единицы.В блоке 13 генерации сообщений . код числа А через элементы И 57 подается на группу входов 63 узла 59 определения источника (фиг. 7), В узлах 62 сравнения сравниваются коды чисел .с. и числа А. Если число А меньше числа Н то на выходе узла 62.; сравнения присутствует потенциал, который проходит через элемент И 651. на выход 64, узла 59 определения источника и в то же время закрывает элементы И 65; - 65 запретив про128717 хождение сигналов с выходов узлов 62 - 62 сравнения на выходы 64 -64+1 п узла 59. Таким образом, произведен выбор номера узла коммутации, на котором возникло сообщение в соответст вии с распределением интенсивностей возникновения сообщений на всех узлах коммутации.Пусть, например, сообщение возникло на первом узле коммутации. В этом 10 случае потенциал с выхода узла 62 сравнения закрывает все элементы И 65 и проходит на выход 64, узла 59 определения источника. Потенциал с выхода узла 59 перебрасывает по динами ческому входу триггер 54, первой группы и подается потенциал с его единичного выхода на вход 51, узла 60 определения получателя, в котором открыты элементы И 68 - 68 , т.е, раз, решен выбор адресации сообщения от первого узла коммутации к другим узлам сети в соответствии с распределением25 Коды чисел Ы .занесены в регистры1узла 66 задания распределений1адресации.Затем импульс с третьего выхода 30 распределителя 43 блока 9 управления через элемент ИЛИ 44 подается вновь на выход 45 блока 9, С выхода 45 блока 9 потенциал поступает на управляющий вход 45 блока 13 генерации. С приходом этого импульса триггер 53 перебрасывается в нулевое состояние, а генератор 56 случайного кода генерирует очередное число А, равномерно распределенное в интервале от нуля 40 до единицы. Триггер 53 открывает элементы И 58, и код числа А проходит на входы 67 (фиг. 8) узла 60 определения получателя.В узлах 66 задания распределений 45 аДресации (работающих по такому принципу работы как и узел 59 определения источника генерируются коды равномерно распределенных чисел А, , но так как для данного примера открыты толь" 50 ко элементы И 68, - 68 то разрешено прохождение сигналов только с выходов узла задания респределений адресации 66.Потенциал присутствует на последнем выходе узла бб,. Данный потенциал через элементы И 68 и ИЛИ 69, проходит на выход 70, узла 60 определения получателя, С выхода 70 уэ 3 6ла 60 потенциал по динамическому входу перебрасывает триггер 55 в единичное состояние, и на выходе 52блока 13 генерации сообщений устанавливается потенциал (фиг. 9). Сообщение, возникшее на первом узлекоммутации, адресовано ш-му узлукоммутации.Потенциал с первого выхода 5 1,первой группы блока 13 подается навход 41. блока 7 элементов И ивход 51. первой группы блока 12 зада 1ния маршрутов. В блоке 7 элементовИ открыт элемент И 40,Потенциал с выхода 52 второйгруппы блока 13 генерации сообщений подается на вход 38 коммутатора6, в котором открывает элемент И 36и на вход 52 блока 12 задания маршрутов.В блоке 12 задания маршрутов дешифратор 50 устанавливает соответствие кодам на одно сочетание, поцаваемым на входы 5 1 и вторые входы52, набор потенциалов на своих выходах. Потенциалы присутствуют натех выходах дешифратора 50, номеракоторых соответствуют тем узлам ком -мутации, через которые возможен проход сообщений. Всли,например, сетьзадана матрицей (1) и сообщение отпервого узла коммутации адресованок шестому узлу коммутации, то потенциалы присутствуют на выходах: первом, втором, четвертом, пятом и шестом, так как возможно установлениесоединений: с первого узла коммутации к шестому; с первого через второй к шестому узлу; с первого черезчетвертый к шестому узлу и т.д,Согласно матрице (1) дешифратор50 можно представить в виде таблицывход - выход,При построении данной таблицы принято, что передача может происходить не более чем через два последовательных канала в любом маршруте,Дешифратор 50 для каждого случая конкретной реализации сети строит" ся особо по заданной таблице вход-выходЗатем с выходов распределителя 43 блока 9 через элемент ИЛИ 46 на выход 23 блока 9 выдается последовательность из ш импульсов. Эта последовательность с выхода 23 блока 9 управления подается на входы управления генератора 4 случайного кода иблока 12 задания маршрутов,По каждому импульсу генератор 4 вырабатывает код А равномерно распределенному числу, который подается на группу входов 21 блока 3 моделирования вероятностей отказов. В блоке 12 задания маршрутов распределитель 48 сигналов переключается под воздействием импульсов, подаваемых на вход 23 блока 12,и на его выходах последовательно во времени появляются потенциалы. Однако потенциалы присутствуют на выходах только тех элементов И 49, которые открыты потенциалами с выходов дешифрато-. ра 50. На временных диаграммах (фиг.9)15 показано, что потенциалы присутствуют на выходах 22., 22 , 22 , 22 блока 12.В такт времени, когда есть потенциал на четвертом выходе распредели" 20 теля 43 блока 9, потенциал находится на входе 22 блока 3, Открыты элементы 18, - 18 и срабатывает узел 19 сравнения. Если код числа АРоткр вероятности отказа первого узла ком. - мутации, то на выходе узла 19, сравнения присутствует потенциал. Зто моделирует ситуацию отказа первого узла коммутации от связи. В противном случае считается, что узел коммутации свободен к приему заявки на связь, Аналогично моделируется состояние всех узлов коммутации, через которые возможна связь между первым и ш-ым узлами коммутации, 35. Потенциалы с выходов 20 блока 3 моделирования вероятностей отказов подаются на входы 20 блока 5 модели связей.Триггеры 29, номера которых соот ветствуют узлам коммутации, через которые возможно установить связь, по своим динамическим входам перебрасываются в единичное состояние, Потенциалы с выходов данных триггеров 45 открывают соответствующие элементы И 31. Затем появляется потенциал на предпоследнем выходе 8 распределителя 43 блока 9. Задержанный потенциал с выхода 8 блока 9 подается на управ ляющий вход 8 блока 7 элементов И. Потенциал с выхода 35 блока 7 по 1дается на вход 35 блока модели связи. Если существует. хотя бы одна из замкнутых цепей, составленных из 55 элементов ИЦИ 32 и И 31, то потенциал присутствует на выходе элемента И 31 , что говорит о возможности установления связи между первым и ю "м узлами коммутации. Пусть, например, открыты элементы И 31 , И 311 И 31,тогда потенциал проходит через элемент ИЦИ 32 от входа 35, , элемент1И 31, ИЦИ 32, И 31, ИЛИ 32 И 31 , и подается на выход 33На последнем такте работы распределителя 43 блока 9 импульсом со второго выхода 39 блока 9 в коммутаторе 6 определяются элементы И 36. На выходе элемента И 36 находится потенциал, который через элемент ИЦИ 37 подается на выход 11 устройства для моделирования сети коммутации каналов.Таким образом, при моделировании процесса установления соединения с выхода 8 устройства снимается информация в общем числе заявок (сообщений), поступающих в сеть, а с выхода 11 устройства снимается информация о числе обслуженных заявок (переданных сообщений) в сети.Формула изобретенияУстройство для моделирования сети коммутации каналов, содержащее блок моделирования вероятностей отказов, генератор случайного кода, блок памяти, группа информационных входов которого является группой входов задания вероятностей отказов устройства, блок элементов И, коммутатор, блок генерации сообщений, блок модели связей и блок управления, состоящий из генератора тактовых импульсов распределителя сигналов, элемента задержки и двух элементов ИЛИ, выхбд генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом распределителя импульсов, второй и третий выходы распределителя импульсов соединены соответственно с входами первого элемента ИЦИ, М выходов распределителя импульсов, начиная с четвертого, подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, а (М + 4)-й выход распределителя импульсов соединен с входом элемента задержки, блок моделирования вероятностей отказов содержит М узлов сравнения и М групп элементов И, первые входы элементов И всех групп подключены соответственно к выходам блока памяти устройства, а выходы элементов И каждой группы подключены к первой группе входов соответствующего узла сравнения, одноименные входы второй группы всех1287173 узлов сравнения блока моделирования вероятностей отказов объединены и подключены соответственно к выходам генератора случайного кода устройства, вход запуска генератора слу чайного кода соединен с выходом второго элемента ИЛИ блока управления, вход запуска генератора тактовых импульсов которого является входом запуска устройства, первый выход рас пределителя импульсов блока управления подключен к установочному входу блока модели связей и установочному входу блока генерации сообщений, выход элемента задержки блока управ ления соединен с управляющим входом блока элементов И устройства и является первым информационным выходом устройства, (М + 5 )-.й выход распределителя сигналов блока управления 20 подключен к управляющему входу коммутатора устройства, группа управляющих входов которого соединена соответственно с первой группой выходов блока генерации сообщений, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования возникновения сообщений в сети связи, оно дополнительно содержит блок за" дания маршрутов, состоящий из распределителя сигналов, дешифратора и элементов И, первые и вторые входы которых соединены соответственно с выходами дешифратора и распредели теля сигналов, первый выход распределителя сигналов блока управления и выход второго элемента ИЛИ блока управления соединены соответственно с информационным и тактовым входом 40 распределителя импульсов блока задания маршрутов, выходы элементов И которого подключены к вторым входам элементов И соответствующих групп блока моделирования вероятнос тей отказов, блок модели связей содержит М триггеров,М элементов. И, М элементов ИЛИ и М групп переключатеЭ лей, первые входы всех триггеров объединены и являются установочным 50 входом блока модели связей, а вторые входы триггеров соединены соответственно с выходами узлов сравнения блока моделирования вероятностейотказов, выход К-го триггера,.(К = 551,М) подключен к первому входу К-гоэлемента И блока модели связей, второй вход которого соединен с выходом К-го элемента ИЛИ, выходы пере 10ключателей К-й группы соединены со-ответственно с входами К-го элемента ИЛИ блока модели связей, выход К-го элемента И которого соединен с входами К-х переключателей всех групп, кроме К-й, К-е входы. элементов ИЛИ блока модели связей подключены соответственно к выходам блока элементов И устройства, а выходы элементов И блока модели связей соединены соответственно с информационными входами коммутатора устройства, выход которого является вторым информационным выходом устройства, блок генерации сообщений содержит триггер, две группы триггеров, генератор случайного кода, две группы элементов И, узел определения источника и узел определения получателя, причем вход запуска генератора случайного кода и счетный вход триггера. блока генерации сообщений объединены и соединены с выходом первого элемента ИЛИ блока управления, первые входы триггеров обеих групп и триггера блока генерации сообщений объединены и являются установочным входом блока генерации сообщений, первый и второй выходы триггера блока генерации сообщений соединены с первыми входами элементов И соответственно первой и второй групп, вторые входы которых подключены к выходу генератора случайного кода блока генерации сообщений, выходы элементов И второй группы подключены к информационным входам узла определения получателя, выходы которых соединены с вторыми входами триггеров соответственно второй и первой групп, выходы триггеров первой группы являются выходами первой группы блока генерации сообщений и подключены соответственно к входам первой группы дешифратора блока задания маршрутов, вторая группа входов дешифратора которого подключена соответственно к информационным входам блока элементов И устройства, выходам триггеров второй группы блока генерации сообщений и управляющим входам узла определения получателя блока генерации сообщений, узел определения источника содержит М регистров, разрядные входы которых являются первой группой входов задания начальных условий устройства, М узлов сравнения и М - 1 элементов И, выходы которых и выход первого узла сравне1.287173 12 123456 123456 ЬЬЪЬЬЬ у у Я ааз ЯФЯ 5 а 1 1000 1 111110 100101 10001110111 000001 100000 1 0000 О 010000 100011110 ния являются выходами. узла определения источника, разрядные выходы К-горегистра которого подключены соответственно к входам первой группыК-го узла сравнения, вторые входы 5которых подключены соответственно квыходам элементов И первой группыблока генерации сообщений, выходК-го узла сравнения узла определенияисточника соединен с прямым входом(К - 1 )-го элемента И и К-м инверс- .ным входом всех элементов И с номером, большим К, узла определенияисточника, узел определения получателя содержит Я элементов ИЛИ, М группэлементов И и М узлов задания распределений, установочные входы которых Входы дешифратора 50 100000 010000 100000 001000 100000 000100 100000 000010 010000 000100 являются второй группой входов задания начальных условий устройства,одноименные информационные входыузлов задания распределений объединены и являются информационными входами узла определения получателя,управляющими входами которого являются первые входы элементов И каждой группы, вторые входы элементовИ К-й группы соединены соответственно с выходами К-го узла задания распределений, а выход К-го элементаИ каждой группы узла определенияполучателя соединен с соответствующим входом К-го элемента ИЛИ, вы"ходы которых являются выходами узла,определения получателя. Выходы дешифратора 50