ГЕНЕРАТОР ИСКУССТВЕННОГО ТРАФИКА ETHERNET
GENERATOR OF ETHERNET ARTIFICIAL TRAFFIC

Изобретение относится к радиотехнике и связи, может быть использована при моделировании и испытании телекоммуникационных систем, в частности локальных вычислительных систем при проектировании.
Известен генератор случайных сигналов (Авторское свидетельство СССР №1116524), содержащий генератор шума, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, элемент регулируемой задержки и элемент "И", а также выходной D-триггер, последовательно соединенный запоминающий блок, вход которого подключен к выходу генератора шума, компаратор и первый RS-триггер, выход которого подключен к другому входу элемента "И", последовательно соединенные элемент постоянной задержки и второй RS-триггер, счетный вход которого подключен к выходу элемента "И", а выход к D-входу выходного D-триггера, генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к другому входу компаратора, при этом входы генератора линейно изменяющегося напряжения, элементы постоянной задержки, счетный вход первого RS-триггера и вход синхронизации выходного D-триггера объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов. Однако указанное устройство не позволяет генерировать нагрузку, близкую по свойствам к трафику сети Ethernet.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и выбранным в качестве прототипа является генератор искусственного трафика (патент РФ №2339155 от 20.11.2008). Изобретение содержит генератор шума, соединенный своим выходом с первым входом устройства выборки и хранения, а второй вход с генератором линейно изменяющегося напряжения и перестраиваемым генератором тактовых импульсов, первую схему сравнения, соединенную своим первым входом с выходом первого устройства выборки и хранения и элементом задержки, выход которого подключен к первому входу переключателя, второй вход первой схемы сравнения соединен с генератором линейно изменяющегося напряжения, а выход с первым входом RS-триггера, выход дополнительного генератора шума подключен к первому входу второго устройства выборки и хранения, второй вход которого соединен с генератором линейно изменяющегося напряжения и перестраиваемым генератором тактовых импульсов, а также вторым входом переключателя, вторую схему сравнения, первый вход которой соединен с выходом второго устройства выборки и хранения, а второй вход с генератором линейно изменяющегося напряжения, выход подключен к третьему входу переключателя, подвижный контакт переключателя соединен со вторым входом RS-триггера, выход которого является выходом генератора искусственного трафика.
Недостатком прототипа является то, что не позволяет генерировать нагрузку, близкую по свойствам к трафику сети Ethernet.
Задачей изобретения является разработка генератора, позволяющего имитировать поступающие пакеты в локальной сети Ethernet.
Технический результат достигается тем, что в генератор искусственного трафика, содержащий генератор шума, первое устройство выборки и хранения, второй вход которого соединен с перестраиваемым генератором тактовых импульсов, первую схему сравнения, соединенную своим первым входом с выходом первого устройства выборки и хранения, второй вход первой схемы сравнения соединен с генератором линейно изменяющегося напряжения, а выход с первым входом RS-триггера, дополнительный генератор шума, второе устройство выборки и хранения, второй вход которого соединен с перестраиваемым генератором тактовых импульсов, вторую схему сравнения, первый вход которой соединен с выходом второго устройства выборки и хранения, а второй вход с генератором линейно изменяющегося напряжения, RS-триггер, выход которого является выходом генератора искусственного трафика Ethernet, введены блок преобразования моментов поступления пакетов, первый вход которого соединен с выходом генератора шума, второй вход с устройством управления нагрузкой, а выход с первым устройством выборки и хранения, блок преобразования моментов окончания пакетов, первый вход которого соединен с выходом дополнительного генератора шума, второй вход с устройством управления нагрузкой, а выход со вторым устройством выборки и хранения, устройство управления нагрузкой, выход второй схемы сравнения соединен со вторым входом RS-триггера.
Новая совокупность существенных признаков, а именно включение блоков преобразования моментов поступления и окончания пакетов, а также устройства управления нагрузкой, позволяет не только варьировать статистические свойства моментов поступления и окончания пакетов, но и воспроизводить дискретную структуру пакетов Ethernet.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного генератора искусственного трафика Ethernet, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Заявленное устройство может быть декомпозировано до уровня известных функциональных блоков, модулей, узлов, описанных в литературе, зарегистрированных установленным порядком в патентных реестрах. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Заявленное устройство поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема генератора искусственного трафика Ethernet (фиг. 1).
Генератор искусственного трафика Ethernet содержит генератор шума 1, первое устройство выборки и хранения 3, второй вход которого соединен с перестраиваемым генератором тактовых импульсов 6, первую схему сравнения 4, соединенную своим первым входом с выходом первого устройства выборки и хранения 3, второй вход первой схемы сравнения 4 соединен с генератором линейно изменяющегося напряжения 7, а выход с первым входом RS-триггера 8, дополнительный генератор шума 10, второе устройство выборки и хранения 12, второй вход которого соединен с перестраиваемым генератором тактовых импульсов 6, вторую схему сравнения 13, первый вход которой соединен с выходом второго устройства выборки и хранения 12, а второй вход с генератором линейно изменяющегося напряжения 7, RS-триггер 8, выход которого является выходом генератора искусственного трафика Ethernet 9, блок преобразования моментов поступления пакетов 2, первый вход которого соединен с выходом генератора шума 1, второй вход с устройством управления нагрузкой 5, а выход с первым устройством выборки и хранения 3, блок преобразования моментов окончания пакетов 11, первый вход которого соединен с выходом дополнительного генератора шума 10, второй вход с устройством управления нагрузкой 5, а выход со вторым устройством выборки и хранения 12, устройство управления нагрузкой 5, выход второй схемы сравнения 13 соединен со вторым входом RS-триггера 8.
Генератор искусственного трафика Ethernet работает следующим образом.
Случайный сигнал с равномерным законом распределения в диапазоне [0; 1] с выхода генератора шума 1 поступает на вход блока преобразования моментов поступления пакетов 2, в котором, исходя из заданных устройством управления нагрузкой 5 параметров, формируется непрерывный сигнал с требуемым законом распределения, например экспоненциальное распределение, распределение Вейбулла и т.п. Далее данный сигнал поступает на вход первого устройства выборки и хранения 3, которое содержит смеситель и экстраполятор нулевого порядка. Тактовые импульсы, получаемые в перестраиваемом генераторе тактовых импульсов 6, поступают на управляющий вход первого устройства выборки и хранения 3, где вырезаются мгновенные значения из случайного сигнала, поступившего с выхода блока преобразования моментов поступления пакетов 2. Данные мгновенные значения экстраполируются и поступают на первый вход схемы сравнения (компаратор) 4, на второй вход которого подаются пилообразные импульсы с выхода генератора линейно изменяющегося напряжения 7. Как только линейно изменяющееся напряжение превысит уровень компарации (экстраполированное напряжение), на выходе схемы сравнения выделяется импульс, который передним фронтом переведет RS-триггер 8 во второе устойчивое состояние, при этом на его выходе появится высокий потенциал. Этим самым будет зафиксирован передний фронт импульса (момент поступления пакета), момент появления которого случаен и определяется законом распределения, выбранным устройством управления нагрузкой.
Случайный сигнал с равномерным законом распределения в диапазоне [0; 1] с выхода дополнительного генератора шума 10 поступает на вход блока преобразования моментов окончания пакетов 11, в котором, исходя из заданных устройством управления нагрузкой 5 параметров, формируется дискретный сигнал с требуемым законом распределения, например экспоненциальное распределение, распределение Вейбулла и т.п., и округленный до величины, соответствующей допустимой длительности пакета, поддерживающийся технологией Ethernet. Далее данный дискретный сигнал поступает на вход второго устройства выборки и хранения 12, которое содержит смеситель и экстраполятор нулевого порядка. Тактовые импульсы, получаемые в перестраиваемом генераторе тактовых импульсов 6, поступают на управляющий вход второго устройства выборки и хранения 12, где вырезаются мгновенные значения из случайного сигнала, поступившего с выхода блока преобразования моментов окончания пакетов 11. Данные мгновенные значения экстраполируются и поступают на первый вход схемы сравнения (компаратор) 9, на второй вход которого подаются пилообразные импульсы с выхода генератора линейно изменяющегося напряжения 7. Как только линейно изменяющееся напряжение превысит уровень компарации (экстраполированное напряжение), на выходе схемы сравнения выделяется импульс, который передним фронтом переведет RS-триггер 8 в первое устойчивое состояние, при этом на его выходе появится низкий потенциал. Этим самым будет зафиксирован срез импульса (момент окончания пакета), момент появления которого случаен, дискретен и определяется законом распределения, выбранным устройством управления нагрузкой.
Положительный эффект от использования генератора искусственного трафика Ethernet состоит в том, что он может применяться для испытаний локальных сегментов сетей связи, построенных на основе технологии Ethernet, на этапе проектирования, создавая нагрузку (трафик) в виде стохастического процесса без привлечения пользователей сети. Кроме того, изобретение может быть использовано для долгосрочного прогнозирования нагрузки сети Ethernet.