Устройство для моделирования систем связи

(7) Заяви Это особенно сказывается при моделирова.нии сложных систем с целью определения ихживучести или надежности, вьаолняемом с применением ьатода статистических испытаний, со.гласно которому многократно с помощью датчиков случайных чисел задают случайное состояние узлов н связей системы в соответствиис вероятностью их нормального функциоияро. делируюшая система, включающая ваияя и оценивают способность системы про. е вычислительные машины в пускать те или иные сигналы с одного иля мио.10из которых хранится динаьщчес- гих входов иа один нли несколько выходов 2 Ц. делируемой системы, а в памя.рограммы испытаний, модели Однако каждый цикл таких испытаний требуетциональных блоков и т.п, Кро-: выполнениясотеи-тысяч операций. Число циклов ав зтой системы входят сопритакже достигает многих тысяч. В результате для выдачи аналоговых стиму оценка вероятного состояния моделируемой сих сигналов и приема аналого. стемы даже на таких быстродействующих ЭВМ, в и телеметрических ответимх как БЭСМ, занимает от десятков минут додает оператору руководящую нескольких часов, При моделировании особена основании сочетания входныхно сложных систем нередко складывается ситунения их с динамической мо- ация, когда собственная надежность ЭВМ непозволяет довести испытание до конца.и ой Целью изобретения является повышение быст. Изобретение относится к области м делнрующкх устройств н может быть применено при исследовании поведения сложных систем (жнвучесть, надежность и т.п,), например связи к др., включающих множество узлов и каналов связи, в том числе и в условиях внешних воздействий. моделирующей системадействия, .ро м быстро Известна модве электронныпамяти однойкая модель моти другой - празличнь х функма того, в состгающие блокилов и дискретньвых, днскретньдаю 1 ых. Системаинформацию нсигналов и сравделью Щ.Недостатоксостоит в низк(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ858017 Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования систем связи, содержащее вычислительный блок, первый выходкоторого соединен с входом блока цифроаналогового преобразования, введены блок согласования, блок формирования импульсов, фото.приемник, зеркала, полупрозрачные зеркала,состоящие из последовательно соединенных че.редующихся блока имитации узлов системы иблока имитации каналов, связи, а также последовательно расположенные на оптической осилазер; оптический модулятор, светоделительныйблок, число выходов которого равно числу параллельных ветвей моделируемой системы, первый оптический выход светоделительного бло. 15,ка через зеркало, а второй оптический выходфсветоделительного блока непосредственно соедн.иены соответственно с последовательно размещенными на соответствующих оптических осяхблоками имитации узлов системы и блоками 20имитации каналов связи, оптические выходыблоков имитации каналов связи соединены через соответствующие полупрозрачные зеркалас входом фотоприемника, электрические выходы блоков имитации узлов системы и выход 25фотоприемника подключены к соответсгвующимвходам блока формирования импульсов, выходкоторого соединен с входом вычислительногоблока, выход которого через блок согласования подключен к электрическому входу опти. 30ческого.модулятора, электрические входы блоков имитации узлов системы и каналов связиподключены к выходу блока цифроаналогового преобразования,Блок имитации узла системы содержит гене. 35ратор 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 40.которого являются соответственно вход генератора импульсов и выход фотоприемника, оптически связанного с модулятором, электричес.кий вход которого подключен к выходу генератора случайных импульсов. 45 Кроме того, блок имитации канала связи содержит генератор случайных импульсов и оптический мод;улятор, оптические .вход и выход которого являются соответственно оптическими входом и выходом блока имитации канала связи, электрическим входом которого является вход генератора случайных импульсов, выход которого соединен с электрическим входом оптического модулятора.Иа фиг. 1 показана схема моделируемой системы (квадратами обозначены узлы системы, а стрелками - каналы связи); на фиг, 2 - схема предлагаемого устройства. 4Устройство включает размещенные последова. тельно и оптически связанные друт с другом лазер 1, оптический модулятор 2 для ввода зондирующего сигнала, светоделительный блок 3, имеющий число выходов, равное числу парал. лельных ветвей моделируемой системы (на фиг; 2 показан вариант с и = 2), зеркало 4 (число зеркал 4 может быль равно и - 1), обес. печивающее задание направления параллельного канала (ветви)., блоки 5.5 имитации узлов моделируемой системы, включанлцие модулято ры 6, соединенные с генераторами 7 случайных импульеов, входы которых являются управля. ющими электрическими входами блоков 5, и оптически связанные с выходом модулятора б фотоприемники 8, выходы которых являются электрическими выходами блоков (оптические вход и выход блока совпадают с входом и выходом модулятора 6), блоки 9. 9 п имитации каналов связи, включающие модуляторы 10, соединенные с генераторами 11 случайных импульсов функциональное назначение элементов 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 вьгжслительного блока 15, второй выход которого соединен через. блок 16 цифроаналогового преобразования, а вход - через блок 17 формирования импульсов соеди.нен с электрическими выходами зтнх блоков. Особенности выполнения основных элементов устройства следующие.Лазер 1 - газовый, например гелий-неоновыйсо средней мощностью излучения 1 - 100 мВт,Модуляторы - типовые светоклапанные уст.ройства, например ячейки Керра,Датчики случайных чисел (название сохранено по аналогии с нрототчпом) представляютсобой мультивибраторы с управляемой скважностью импульсов, значение которой выбирается в соответствии с заданной вероятностьюнормального функционирования данного злемеи.та системы, например Р = 0,9, скважность прэтом должна быть 9: 1. В состав этого датчика целесообразно ввести элемент для запоминания заданной вероятности, что позволит облег.чить режим работы вычислительного блока,Частота колебаний для каждого мультивибра.тора выбирается индивидуальной, некратнойчастотам соседних мультивибраторов, Синхро.низация недопустима.Блок 14 согласования предназначен для фор.мирования управляющего напряжения цля мо858017 6 дулятора 2 по командам от блока 15. В ка.честве его может быль использована типоваяключевая ячейка, соединенная с одновибратором,Вычислительный блок 15 (название сохранено по аналогии с прототипом) служит дляформирования управляющих команд, храненияих и периодической выдачи. В качестве этогоблока целесообразно испольэовать небольшуюуправляющую ЭВМ, например СМ. Однакопри необходимости он может изготавливаться 10специально. При этом необходимо быстродействие центрального процессора около 10 тыс.операций в секунду и память 1,10 килобайт длямоделирования системы, содержащей сотни узлов, 5Блок 16. - типовой аналого-цифровой преоб.разователь, соединенный с коммутатором, числовыходов которого равно числу узлов моделируемой системы, Может также использоватьсямножество аналого-цИфровых преобразователей 20без коммутатора,Блок 17 - это формирователи импульсов,например блокинг-генераторы, предназначенныедля преобразования сигналов, поступающих отфотоприемников, в импульсы стандартной фор.- 25мы. Может быть выполнен в виде одного формирователя с коммутатором иа входе, соединяющим его с узлом, подлежащим проверке,Предлагаемое устройство работает следующимобразом; 30 Оператор задает вычислительному блоку 15 вероятности исправной работы узлов и связей моделируемой системы, Блок 15 по этим данным формирует коды команд для блоков35 51,5 и 9 . 9 щ, на основании которых блок 16 задает скважность работы генераторов 7 и 11, после чего эти датчики начинают генерировать импульсы, случайным образом распре.деленные во времени, Эти импульсы воздействуют на модуляторы то открывая, то закрывая их, После задания скважности работы блок 15 г сдает на модулятор 2 серию импульсов, число которых рассчитывается в соответствии с числом испытаний, необходимых для получе.И ния результата заданной достоверности, Электрические импульсы преобразуются модулятором 2 в оптические сигналы, которые проходят но ветвям модели и регистрируются фотопрнемни.ком 13. Число зарегистрированных импульсов подсчитывается и по их отношению к числу импульсов, поданных на модулятор, рассчитывают вероятность прохождения сигнала к абоненту и, следовательно, определяют параметры моделируемой системы. Характер решаемой за." дачи при этом определяется выбором точексъема информаций и заданием скважиостей работы датчиков случайных чисел, Наличие или отсутствие узла или связи может имитировать ся подачей нулевого или единичного сигнала, что позволяет изменять структуру моделируемой системы оперативно, например, моделируя динамику развития системы и т,п.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 устройствЬ). 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 устрой. ства 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 пробивкой перфокарт и откладкой). Ф о р м у л а. и з о б р е т е н н я 1. Устройство для моделирования систем связи, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен с входом блока .цифроаналогового преобразования, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены блок согласования, блок формирования импульсов, фотоприемник, зеркала, полупрозрачные зеркала, состоящие нэ последовательно соединенных чередующихся блока имитации узлов системы и блока имитации каналов связи, а также последовательно расположенные на оптической оси лазер, оптический модулятор, светодели.тельный блок, число выходов которого равно числу параллельных ветвей моделируемой си стемы, первый оптический выход светоделитель ного бпока через зеркало, а второй оптический выход светоделительного блока непосредственно соединены соответственно с последователь. ио раэщещенными на соответствующих опти. ческих осях блоками имитации узлов системы и блоками вапацнн каналов связи, оптические выходы блоков имитации каналов связи соединены через соответствующие полупрозрачные зеркала с входом фстоприемника, электрические выходы блоков имитации узлов системы и выход фотоприемника подключены к соответ. ствующим входам блока формирования импуль. сов, выход которого соединен с входом вычислительного блока, выход которого через блок соглаео вания подключен к электрическому входу оптичесраж 74 7247 8 дписное нлиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Прое,7 85801 кого модулятора, электрические входы блоков нми. тацни узлов системы и каналов связи подключены к выходу блока цифроаналогового преобразования.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е- з е с я тем, что блок имитации узла системы содержит генератор случайных импульсов, оп.тический модулятор и фатоприемник, вход и выход оптического модулятора являются соответственно оптическим входом и выходом . 1 ф блока имитации узла системы, электрическим входом н выходом которого являются соот.ветственно вход генератора импульсов и выход фотоприемника, оптически связанного с моду.лятором, электрический вход которого подклю. 1 ф чен к выходу генератора случайных импульсов. 3. Устройство поп. 1, о тли ч а ющ ее с я тем, что блок имитации канала связисодержит генератор случайных импульсов иоптический модулятор, оптические вход и вы.ход которого являются соответственно оптическими входом и выходом блока имитацииканала связи, электрическим входом которогоявляется вход генератора случайных импульсов,выход которого соединен с электрическим входом оптического модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ьатг е Фе авроарасе икЬвтгу, 1970,ч И, с, 348-353,2. Бусленко Н, П. Моделирование сложныхсистем, М., "Наука", 1978, с. 120 - 152.