Устройство для моделирования тракта передачи данных

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналмстическихРеспубликпо делаи изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г. В. Дружинин, В, М. Крылов, Е, А, Коваль, Е.,ОКардовский- --и А. М. Шестопалова сМосковский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамениинститут инженеров железнодорожного транспорта;.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАКТА ПЕРЕДАЧИДАННЫХ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для исследования трактов передачи данных в 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 преобразоваТеля, выход которого через эле. менты ИЛИ подключен к входу схемы сравнения и входу триггера 1Недостаток устройства состоит в том, что с его помощью невозможно моделировать возникновение неисправностей (отказов) каналов связи н, следовательно, нельзя получать точные достоверные данные о их качестве.Известно также устройство для моделирования тракта передачи дискретной информации, содержащее элементы И, ИЛИ, счетчик,2дешифратор, датчики искажений, элемент задержки, выход которого через элементы ИЛИ присоединены к входам датчиков искажений 21 .Устройство позволяет имитировать отказыканалов связи типа "сбоев", приводящих к искажению цифровых сигналов "0" и "1".Недостатком устройства является отсутствие воэможности 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, содер Зжащее генератор, блок формирования тесто.вых сигналов, датчик случайных последовательностей, блок формирования сбоев, вы.ход которого через элемент антисовпадений соединен с датчиком случайной последователь.20ности, а выход блока формирования тестовых сигналов через генератор подключен к входу блока формирования сбоев. Устройство позволяет учитывать восстановление ин926665 1 О 1 45 5 Ь 55 3формации на приемной станции при различных отношениях сигнал/шум в каналах тракта 33.Однако данное устройство не обеспечивает получение точных данных о качестве рабо. ты трактов передачи цанных поскольку не позволяет моделировать отказы и восстановления каналов, Кроме того, устройство не позволяет учесть ошибки в распределении по каналам тракта потоков информации при ге. нерировании абонентами инициативных сигналов 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, первЬ 1 й выход которого соединен с входом.управляемого генератора импульсов, два датчика случайных последовательностей, два переключателя, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блока счетчиков, а выходы переключателей соединены соответстве но с первым и вторым входами коммутатора, выход которого подключен к первому вхо ду блока счетчика, введены два генератора случайных импульсов, два элемента ЗАПРЕТ 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 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 подключены соответственно к первым выходам первого и второго генераторов случайных импульсов, вторые выхоцы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока счетчиков.На чертеже представлена блок-схема уст- .ройства 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 случайных последовательностей, элементы 7 и 8 ЗАПРЕТ, переключатели 9 и 10, коммутатор 11,генераторы 12 и 13 случайных импульсов и блок 14 счетчиков. 4 Генератор 1 представляет собой источник стационарных случайных напряжений с нор. чмальным законом распределения мгновен ных 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 мо.гут использоваться стандартные блоки нелинейностей аналоговых вычислительных машин.Первый выход блока 2 соединен с входомгенератора 3 а второй - с входом блока4 операционных усилителей,Генератор 3 представляет собой управляемый генератор импульсов, появление которых на входах элементов ЗАПРЕТ 7 и 8имитирует сбои в передаче информации по каналам тракта;Блок 4 содержит стандартные усилителиАВМ с болыпим коэффициентом усиления,охваченные отрицательной обратной связьючерез конденсаторы. С помощью операционных усилителей запоминаются и интегрируются случайные напряжения. Выход блока 4соединен с входом коммутатора 11.Датчики 5 и 6 случайных последовательностей содержат импульсные релаксаторы ислужат для моделирования кодограмм, передаваемых. абонентами с одного объекта АСУна другой. Выходы датчиков 5 и 6 черезлогические элементы ЗАПРЕТ подключенык входам переключателей 9 и 10 соответственно.35Переключатели 9 и 10 необходимы для включения исправных и отключения неисправных каналов связи тракта передачи данных,Переключатели 9 и 10 состоят из типовыхкоммутирующих элементов релейного типа.Выходы переключателей подключены к входамкоммутатора 11. Коммутатор 11 содержит бесконтактные электронные элементы, с помощью которых размыкаются и замыкаются электрические цепи каналов связи между абонентами АСУ. В качестве бесконтактных элементов могут использоваться диодные, тиристорные, транзисторные или оптронные функциональные узлы, Выход коммутатора 11 соединен с первым входом блока 14 счетчиков, к второму и третьему входам которого подключены генераторы 12 и 13, служащие для формМрования инициативных сигналов абонентов приемной и передающей станций. Генераторы 12 и 13 представляют собой типовые генераторы кодовых комбинаций импульсов.Устройство работает следующим образом.В генераторе 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- о ратора 3 подаются сигналы, образующие случайные последовательности импульсов. Каждый импульс имитирует сбой. Временные интервалы между импульсами представляют случайные величины. Интенсивности следова- И ния импульсов соответствуют интенсивности появления сбоев при передаче кодограмм по каналам связи.Импульсы с первого и второго выходов генератора 3 поступают на запрещающие 20 входы логических элементов ЗАПРЕТ, на разрешающие входы которых с выходов датчиков случайных последовательностей 5 и б подаются сигналы, имитирующие передаваемые по каналам связи кодограммы. 25Мгновенные амплитудные значения напряг жений, поступившие на вход блока 4 интеграторов, фиксируются, запоминаются и интегрируются, На выходах операционных усилителей, число которых равно удвоенному зо количеству каналов связи, формируются интервалы времени, пропорциональные длительностям безотказной работы и времени восстановления отказавших каналов связи. На каждый канал связи приходится два инте д гратора: один служит для имитации отказов, другой - для имитации восстановления. 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 коммутаторе 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.55При моделировании отказов (обрывов) каналов связи сопротивления элементов увеличиваются до предельно возможных значений, ключи закрываются и передача кодограмм прекращается. По истечении интервалов времени, пропорциональных длительностям ремонта каналов, сопротивления ключевых элементов моделей каналов связи уменьшаются донулевых значений и передача кодограмм возобновляется.Масштабы времени безотказной работы ивосстановления каналов связи задаются выбором параметров цепей обратных связей операционных усилителей блока 4,Благодаря наличию в устройстве генераторов 12 и 13 в ходе моделирования становится возможным рассмотрение таких ситуаций,когда каждый абонент в зависимости от требований предъявляемых к качеству передачиданных, а также приоритета прйнимаемой информации, может выбрать определенные типыканалов (выделенные, телеграфные, телефонные, широкополосные, коммутируемые, арандованные и др.), прц этом каждый из этихтипов каналов обеспечивает информационноевзаимодействие территориально удаленныхобъектов АСУ и включается с помощью переключателей 9 и 10 по соответствующимкодовым командам от генераторов 12 и 13.. Одновременно с выбором требуемого типаканалов связи инициативные кодовые сигна.лы поступают на второи и третий входыблока 14 счетчиков, в которых помимо данных о количестве исправных и восстанавли.ваемых каналов связи фиксируются сведенияо числе удовлетворенных запросов. По данным, зафиксированным в счетчиках, находятся статические оценки качествафункционирования тракта передачи данных, например,среднее время безотказной работы, среднеевремя восстановления, интенсивность отказовканалов связи, коэффициент оперативной готовности каждого канала н всего тракта вцелом, среднее время ожидания заявок (запросов) на передачу информации из.за отказовканалов связи и др,Таким образом, введение в устройство до. иолнительных блоков позволяет осуществить более точное и достоверное исследование ка. честна и надежности работы трактов передачи данных. Становится возможным оценива. ние степени приспособленности трактов передачи дыщых 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-эконо;мические, характеристики предлагаемого устройства, применение которого при создании усовершенствованных трактов передачи данСоставитель А, КарасовТехред А.Бабинец Коррек Редак окей иценко Заказ 2983/42 Тирад 732 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаунПодписикомитета СССРн открытийкая наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектн 7 9266 ных обусловливает достижение совокупности свойств первостепенной важности: своевременности обмена информацией с заданной вероятностью, надежностью, качество и достовер. ность передачи кодограмм при минимальных экономических затратах.Применение предлагаемого устройства в 5 - 6 раз сокращает трудозатраты на опреде. ление точных и достоверных статистических оценок показателей качества функционирования трактов передачи данных.Формула изобретенияУстройство 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 случайных последовательностей, два переключателя, первые входы которых соединены с соответствующими, выходами блока счетчиков, а выходы переключателей соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока счетчиков, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит два гене. 65 8ратора случайных импульсов, два элементаЗАПРЕТ и блок интеграторов, вход и выходкоторого соединены соответственно с вторымвыходом блока нелинейных элементов и стретьим входом коммутатора, первый и вто.рой выходы управляемого генератора импульсов соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ,вторые входы которых подключены соответ.ственно к выходам первого и второго датчиков случайных последовательностей, выходыпервого и второго элементов ЗАПРЕТ подключены соответственно к вторым входампервого и второго переключателей, третьивходы которых подключены соответственнок первым выходам первого и второго гене.раторов случайных импульсов, вторые выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока счетчиков,Источники информации,прйнятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР И 605218,кл. 6 06 Е 15/20, от 1978 г.2. Авторское свидетельство СССР У 656045,кл. 6 06 6 7/48, от 1979 г.3, Авторское свидетельство СССР Иф 516044,кл, 6 06 Р 15/36, 1976 г.,1