Устройство для моделирования сети коммутации каналов

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для моделирования сети коммутации каналов дискретной передачи информации. Цель изо(:ретения - 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 задания маршрутов, блок генерации сообщений . 9 ил., 1 табл.: с s.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4,G 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;.. с

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (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 задания маршрутов, блок генерации сообщений. 9 ил., 1 табл. 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3905994/24-24 (22) 05.06.85 (46) 30.01.87. Вюл ¹ 4 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.И.Финаев, О.М.Фабрикант и N.-Ф. Саримахмудов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1003123, кл. С 06 F 5/20, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1146683, кл. G 06 F 15/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СЕТИ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ

„„SU„„1287173 А 1

1287173

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования сети коммутации каналов при проектировании и исследовании сетей передачи дискретной инфор- 5 мации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем моделирования возникновения сообще10 ний в сети связи.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— функциональные схемы блоков намяти, моделирования вероятностей отказов и генератора случайного кода; на фпг. 3 — функциональные схемы блока модели связей, коммутатора и блока элементов И ; на фиг. 4 — функциональная схема блока управления; на

20 фнг. 5 — функциональная схема блока задания маршрутов; на фиг. 5 — функциональная схема блока генерации сообщений; на фиг. 7 — функциональная схема узла определения источника блока генерации сообщений; на фиг. 8 — функциональная схема узла определения получателя блока генерации сообщений; на фиг. 9 — временные диаграммы, иллюстрирующие рабо1 у устройства моделирования сети коммутации каналов, Блок-схема устройства моделирования сети коммутации каналов (фиг. 1) содержит первую группу установочных входов 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 11 устройства, блок 1? задания маршрутов, блок 13 генерации сообщений, вторую группу установочных входов 14, 4 третью группу установочных входов 15 устройства.

Блок памяти 2 (фиг. 2) содержит регистры 16, выходы 17 блока. Блок

3 моделпрования вероятностей отказов (фиг, 2) содержит группы 18 элементов И, узлы 19 сравнения, группу выходов 20, вторую группу входов 21, третью группу входов 22. Генератор случайного кода (фиг. 2) содержи 55 вход 23 управления, первые элементы И

24, второй элемент И 25, генератор 26 пуассоповского 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, rp бэппу 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 входов 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 законов 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 „ . отказов отк

i-ых узлов коммутации ввиду занятности 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 нерации сообщений заносятся коды нормированных интенсивностей возникно+ Ф вения сообщений М . Величины Ы по1 1 лучаются следующим образом. Пусть

1.-ый узел коммутации на сети характеризуется интенсивностью возникновения сообщений o(. . В регистр 61. уз1

1 ла 59 занесен код числа:

П1

С1 (Д +Ц б +gL.)/ +0k

i=1

IIo установочным входам 15 в регистры 6 1,„ узлов 66, заданий распределений адресации заносятся коды нормированных интенсивностей адресации Ы между i-ым узлом ком.т.1 мутации и j-ым узлом коммутации на сети связи.

В общем случае величина g, определяется по формуле (К. К„,.,,„)l+ р, Р-1

20

01011

101001

101001

101011

I» î» î

Принято, что каналы дуплексные.

Тогда в соответствии с матрицей И в блоке 5 модели связей для первого с столбца замкнуты переключатели 34

t f f

34, 34, 34 группы, соединенные с входами элемента ИЛИ 32 °

Tll

Причем Ы .. = d, - интенсивности

1J I

j=1 возникновения сообщений в i-ом узле коммутации, а М„, — интенсивность связи между i ì и j-м узлами коммутации.

Таким образом, каждый узел коммута- 30 ции охарактеризован интенсивностью возникновения сообщений на его абонентских пунктах, интенсивностью адресации сообщений к другим узлам коммутации и вероятностью отказа в

35 установлении соединения.

Структура сети связи набирается замыканием переключателей 34 группы (фиг. 3) в блоке 5 модели связей.

Пусть, 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 нулевое состояние 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 .d.. и числа А. Если число А мень1 М ше числа d то на выходе узла 62; сравнения присутствует потенциал, который проходит через элемент И 65

1 -( на выход 64; узла 59 определения источника и в то же время закрывает элементы И 65; — 65;,, запретив про128717 и„. с - d. d.

13 хождение сигналов с выходов узлов

62 — 62 сравнения на выходы 64 -64 4.1 О1 +1 п узла 59. Таким образом, произведен выбор номера узла коммутации, на котором возникло сообщение в соответст- 5 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 динамическому 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- 20

1, решен выбор адресации сообщения от первого узла коммутации к другим узлам сети в соответствии с распределением

Коды чисел d,занесены в регистры

11 узла 66 задания распределений

1 адресации.

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 эле1 менты 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 661.

Потенциал присутствует на последнем выходе узла 66,. Данный потенциал через элементы И 68 и ИЛИ 69, проходит на выход 70,„ узла 60 определения получателя. С выхода 70 уэ3 6 ла 60 потенциал по динамическому входу перебрасывает триггер 55 в единичное состояние, и на выходе 52 блока 13 генерации сообщений устанавливается потенциал (фиг. 9). Сообщение, возникшее на первом узле коммутации, адресовано m-му узлу коммутации.

Потенциал с первого выхода 5 1, первой группы блока 13 подается на вход 41. блока 7 элементов И и

I вход 51. первой группы блока 12 зада1 ния маршрутов. В блоке 7 элементов

И открыт элемент И 40, Потенциал с выхода 52 второй группы блока 13 генерации сообщений подается на вход 38 коммутатора

6, в котором открывает элемент И 36 и на вход 52 блока 12 задания маршрутов.

В блоке 12 задания маршрутов дешифратор 50 устанавливает соответствие кодам на одно сочетание, поца= ваемым на входы 5 1 и вторые входы

52, набор потенциалов на своих выходах. Потенциалы присутствуют на тех выходах дешифратора 50, номера которых соответствуют тем узлам ком— мутации, через которые возможен проход сообщений. Всли,например, сеть задана матрицей (1) и сообщение от первого узла коммутации адресовано к шестому узлу коммутации, то потенциалы присутствуют на выходах: первом, втором, четвертом, пятом и шестом, так как возможно установление соединений: с первого узла коммутации к шестому; с первого через второй к шестому узлу; с первого через четвертый к шестому узлу и т.д.

Согласно матрице (1) дешифратор

50 можно представить в виде таблицы вход — выход.

При построении данной таблицы принято, что передача может происхо дить 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-выход.

Затем с выходов распределителя 43 блока 9 через элемент ИЛИ 46 на выход 23 блока 9 выдается последовательность из m импульсов. Эта последовательность с выхода 23 блока 9 управления подается на входы управления генератора 4 случайного кода и

1287173 блока 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 потен-! циалы 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 А Р откр 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, че- . рез которые возможна связь между первым и m-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- 40 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- 50 ляющий вход 8 блока 7 элементов И.

Потенциал с выхода 35 блока 7 по1 дается на вход 35„ блока модели связи. Если существует. хотя бы одна из замкнутых цепей, составленных из 55 элементов ИЛИ 32 и И 31, то потенциал присутствует на выходе элемента И

31, что говорит о возможности установления связи между первым и rn --м узлами коммутации. Пусть, например, открыты элементы И 31, И 31

rp1

И 31,тогда потенциал проходит через элемент ИЛИ 32 от входа 35,, элемент

32, H 31, ИЛИ

И 31, и подается на выход 33

На 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 ИЛИ

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 изобретения

Устройство 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 ИЛИ, M выходов распределителя импульсов, начиная с четвертого, подключены соответственно к входам второго элемента ИЛИ, à (M + 4)-й выход распределителя импульсов соединен с входом элемента задержки, блок моделирования вероятностей отказов содержит М узлов сравнения и И 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 всех

1287173 узлов сравнения блока моделирования вероятностей отказов объединены и подключены соответственно к выходам генератора случайного кода устройства, вход запуска генератора слу- 5 чайного кода соединен с выходом второго элемента ИЛИ блока управления, вход запуска генератора тактовых импульсов которого является входом запуска устройства, первый выход рас- 10 пределителя импульсов блока управле ния подключен к установочному входу блока модели связей и установочному входу блока генерации сообщений, выход элемента задержки блока управления соединен с управляющим входом блока элементов И устройства и является первым информационным выходом устройства, (M + 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 т л 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- 35 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- 45 тей отказов, блок модели связей содержит M триггеров,M элементов. И, М элементов ИЛИ и M 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 вероятностей отказов, выход К-го триггера ..(К = 55

1,М) подключен к первому входу К-го элемента И блока модели связей, второй вход которого соединен с выходом К-го элемента ИЛИ, выходы пере10 ключателей К-й группы соединены соответственно с входами К-ro элемента ИЛИ блока модели связей, выход

К-ro 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 M регистров, разрядные входы которых являются первой группой входов задания начальных условий устройства, M узлов сравнения и М вЂ” 1 элементов И, выходы которых и выход первого узла сравне1287173

123456

123456

ЬЬЪЬЬЬ у у

Я а аз Я4 Я5 а

1 10001

1 0010 1

100011

10111

000001

100000

1 0000 О

О 1 0000

11110 ния являются выходами. узла определения источника, разрядные выходы К-го регистра которого подключены соответственно к входам первой группы

К-го узла сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к выходам элементов И первой группы блока генерации сообщений, выход

К-го узла сравнения узла определения источника соединен с прямым входом (К вЂ” 1 )-го элемента И и К-м инверс- . ным входом всех элементов И с номером, большим К-1, узла определения источника, узел определения получателя содержит Я элементов ИЛИ, М групп элементов И и M узлов задания распределений, установочные входы которых

Входы дешифратора 50

100000 010000

100000 001000

100000 000100

1 00000 000010

010000 000100 являются второй группой входов saдания начальных условий устройства, одноименные информационные входы узлов задания распределений объединены и являются информационными вхо. дами узла определения получателя, управляющими входами которого являются первые входы элементов И каждой группы, вторые входы элементов

И К-й группы соединены соответственно с выходами К-го узла задания распределений, а выход К-ro элемента

И каждой группы узла определения получателя соединен с соответствующим входом К-го элемента ИЛИ, вы" ходы которых являются выходами узла, определения получателя.

Выходы дешифратора 50

1287173

i287173

128717 3 о к — 3

Рие. 4

51(52(52

22(q3vc. S

1У11

1 11

1У 11

Р

151((1

1 1Л

15 ð

f5m 1

gmt г ц (((1

1Sm™ т

1Х(1 ((1

2 у(((Л1

1287173!

287173

Составитель В.Фукалов

Техред А,Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Редактор С,Лисина

Заказ 7719/53 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4