МОДЕЛЬ ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРАФИКА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель отдоится к области вычислительной техники, предназначена для моделирования процесса обслуживания двух потоков заявок с различными приоритетами и может быть использована в устройствах, моделирующих работу систем массового обслуживания.
Уровень техники
Известно устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее группу блоков формирования потоков заявок, группу блоков формирования потоков заявок и дисциплины обслуживания, группу блоков обслуживания заявок, группу блоков образования и обслуживания очереди, переключатель задания режимов, задатчик структур и параметров модели, блок-коммутатор структур моделей и блок индикации (см. Авторское свидетельство СССР №840915, кл. G06F 15/20, 1979 г.).
Недостатком данного устройства является сложность технической реализации.
Известно устройство для моделирования процесса обслуживания заявок с различными приоритетами, содержащее два генератора импульсов со случайным интервалом следования, два триггера, три элемента И, элемент запрета и ограничительный диод (см. Авторское свидетельство СССР №962969, кл. G06F 15/20, G06F 9/46, 1981 г.).
Однако известное устройство не позволяет моделировать процесс обслуживания заявок с различными приоритетами в системах массового обслуживания высокой пропускной способности.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для моделирования систем массового обслуживания, содержащее два элемента ИЛИ и N блоков обслуживания заявок, каждый из которых состоит из двух генераторов импульсов со случайным интервалом следования, двух триггеров, трех элементов запрета, разделительного диода и четырех элементов И, при этом первые входы первого и второго элементов И являются соответственно входами заявок высокого и низкого приоритетов устройства, выход первого элемента И подключен к первому входу первого триггера, входу запуска первого генератора импульсов со случайным интервалом следования и установочному входу второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, выход второго элемента И соединен с информационным входом первого элемента запрета, выход которого подключен к первому входу второго триггера и через разделительный диод к входу запуска второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход первого генератора импульсов со случайным интервалом следования подключен к второму входу первого триггера и первому входу третьего элемента И, первый выход первого триггера подключен к управляющему входу первого элемента запрета, второй выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, первый выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом запуска второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, а второй выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, первый вход четвертого элемента И и управляющий вход второго элемента запрета соединены с вторым выходом первого триггера, второй вход четвертого элемента И соединен с вторым выходом второго триггера, а выход четвертого элемента И подключен к управляющему входу третьего элемента запрета, информационные входы второго и третьего элементов запрета первого блока обслуживания заявок подключены к первым входа первого и второго элементов И соответственно, выход второго элемента запрета К-го блока обслуживания заявок (К=1, ..., N-1) соединен с информационным входом второго элемента запрета и первым входом первого элемента И (K+1)-го блока обслуживания
заявок, выход третьего элемента запрета К-го блока обслуживания заявок соединен с информационным входом третьего элемента запрета и первым входом второго элемента И (K+1)-го блока обслуживания заявок, выходы второго и третьего элементов запрета последнего блока обслуживания заявок являются выходами не обслуженных заявок высокого и низкого приоритетов устройства соответственно, выходы первых генераторов импульсов со случайным интервалом следования всех блоков обслуживания заявок соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого является выходом обслуженных заявок высокого приоритета устройства, а выходы вторых генераторов импульсов со случайным интервалом следования всех блоков обслуживания заявок соединены соответственно с входами второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом обслуженных заявок низкого приоритета устройства.
Недостатком данного устройства является низкая пропускная способность, обусловленная тем, что при поступлении заявки высшего приоритета прекращается обслуживание низкоприоритетной заявки даже при наличии свободных каналов обслуживания (блоков обслуживания заявок).
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению пропускной способности.
Технический результат достигается за счет дополнительного введения в состав первых N+1 блоков обслуживания заявок устройства для моделирования систем массового обслуживания пятого элемента И, с помощью которого опрашиваются состояния всех последующих блоков обслуживания заявок, и только в случае их занятости прекращается обслуживание заявки с низким приоритетом в текущем канале (блоке обслуживания) с последующей ее заменой на заявку высокого приоритета. Если среди последующих каналов (блоков обслуживания заявок) имеются свободные, то обслуживание заявки с низким приоритетом не прекращается, а поступившая заявка с более высоким приоритетом поступает в последующие
каналы (блоки обслуживания), пока не будет обслужена свободным каналом.
При этом управляющий вход пятого элемента И соединяется с выходом первого элемента И, выход пятого элемента И подключается к установочному входу второго генератора импульсов со случайным интервалом следования, a L опрашивающих входов пятого элемента И соединяются с выходами второго генератора импульсов со случайным интервалом следования соответствующего из последующих блоков обслуживания заявок, причем число L опрашивающих входов для К-го блока обслуживания заявки (K=1, ..., N-1) равно L=N-K, а каждый R-й (R=1, ..., L) опрашивающий, вход пятого элемента И соединен с выходом второго генератора импульсов со случайным интервалом следования (N-R+1)-го блока обслуживания заявок.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена структурная схема модели обслуживания графика телекоммуникационной системы состоящая из входа заявок высокого приоритета 1, входа заявок низкого приоритета 2, блоков обслуживания заявок 3, первого и второго элементов ИЛИ 4, 5 соответственно.
На фиг.2 представлена структурная схема блока обслуживания заявок содержащая блок обслуживания заявок 3, второй триггер 6, первый элемент запрета 7, разделительный диод 8, третий элемент И 9, первый генератор импульсов 10, второй генератор импульсов 11, второй элемент запрета 12, третий элемент запрета 13, четвертый элемент И 14, первый элемент И 15, второй элемент И 16, первый триггер 17, пятый элемент И 18.
Осуществление полезной модели
Модель обслуживания графика телекоммуникационной системы работает следующим образом.
На модель, содержащую несколько блоков обслуживания заявок, поступают два случайных потока заявок на обслуживание. Каждый блок обслуживания заявок имеет только один обслуживающий прибор. Все каналы обслуживания заявок упорядочены по номерам. Заявки на обслуживание поступают сначала в первый блок обслуживания заявок. В случае его занятости, заявки передаются во второй блок. Если и второй блок занят, то заявки передаются в третий блок и т.д. С помощью дополнительно введенного пятого элемента И опрашиваются состояния всех последующих блоков обслуживания заявок, и только в случае их занятости прекращается обслуживание заявки с низким приоритетом в текущем канале (блоке обслуживания) с последующей ее заменой на заявку высокого приоритета. Если среди последующих каналов (блоков обслуживания заявок) имеются свободные, то обслуживание заявки с низким приоритетом не прекращается, а поступившая заявка с более высоким приоритетом поступает в последующие каналы.
Модель содержит вход 1 заявок высокого приоритета, вход 2 заявок низкого приоритета, блоки 3 обслуживания заявок (по заданному числу моделируемых каналов обслуживания заявок) и первой и второй элементы ИЛИ 4 и 5, число входов каждого из которых равно числу блоков 3 обслуживания заявок.
Каждый блок 3 обслуживания заявок содержит второй триггер 6, первый элемент 7 запрета, разделительный диод 8, третий элемент И 9, первый 10 и второй 11 генераторы импульсов со случайным интервалом следования, второй 12 и третий 13 элементы запрета, четвертый элемент И 14, первый 15 и второй 16 элементы И, первый триггер 17, а также пятый 18 элемент И.
Первые входы элементов И 15 и 16 являются входами заявок соответственно высокого и низкого приоритетов, выходы элементов 12 и 13 запрета - выходами не обслуженных заявок высокого и низкого приоритетов, выходы генераторов 10 и 11 - соответственно выходами обслуженных заявок высокого и низкого приоритетов, входы пятого элемента И 18 являются опрашивающими входами о состоянии блока обслуживания заявок.
Потоки заявок на обслуживание на входах 1 и 2 устройства представляют случайные импульсные последовательности, интервалы между которыми распределены по определенным (разным или одним и тем же) законам.
Моделью обслуживающего прибора каждого блока обслуживания заявок являются генераторы 10 и 11. Закон распределения случайных импульсов на выходах генераторов 10 и 11 один и тот же, так как они моделируют один и тот же прибор.
Временной интервал от момента запуска генераторов до появления импульсов на их выходе случаен и распределен по принятому закону обслуживания заявок.
Диод 8 служит для развязки между выходом элемента И 9 и входом триггера 6.
Блок 3 обслуживания заявок может работать в трех режимах: обслуживание заявок низкого приоритета; обслуживание заявок высокого приоритета; обслуживание заявок высшего приоритета, поступивших в период обслуживания заявок низкого приоритета;
Блок обслуживания заявок работает следующим образом.
В исходном состоянии во всех трех режимах триггеры 17 и 6 устанавливаются в положение, при котором на выходах, подключенных к элементам И 15, 16 и 14, имеется высокий потенциал. Одновременно высокий потенциал с триггера 17 поступает на управляющий вход элемента 12 запрета, а с выхода элемента И 14 - на управляющий вход элемента 13 запрета. Элементы 12 и 13 запрета закрыты. При этом на управляющем входе элемента 7 запрета напряжение отсутствует и этот элемент открыт.
Обслуживание заявок низкого приоритета.
Импульсы с второго входа через элемент И 16, элемент 7 запрета и диод 8 запускают генератор 11, а триггер 6 переводится в положение, при котором элементы И 16 и 14 закрыты до момента окончания обслуживания поступившей заявки. Низкий потенциал с элемента И 14 подается на управляющий вход элемента 13 запрета, который открывается и остается открытым также до окончания обслуживания
поступившей заявки. Поступившие в это время заявки с второго входа к обслуживанию не принимаются, а проходят на четвертый выход блока. По окончании обслуживания импульс с выхода генератора 11 переводит триггер 6 в положение, при котором открываются элементы И 16 и 14 и закрывается элемент 13.
Обслуживание заявок высокого приоритета.
Импульс с первого входа блока через открытый элемент И 15 запускает генератор 10 и переводит триггер 17 в состояние, при котором снимается высокий потенциал с элементов И 15 и 14 и управляющего (запрещающего) входа элемента 12 запрета и подается напряжение на управляющий вход элемента 7 запрета. Элементы 15, 7 и 14 закрыты, а элементы 12 и 13 открыты. Заявки, поступившие до окончания работы генератора 10 с первого и второго входов, к обслуживанию не принимаются, так как закрыты соответственно элемент И 16 и элемент 7 запрета, а через открытые элементы 12 и 13 запрета уходят на третий и четвертые выходы блока соответственно. По окончании обслуживания и появления импульса на выходе генератора 10 блок приводится в исходное состояние, открываются элементы И 15, 16 и 14 и элемент 7 запрета и закрываются элементы 12 и 13 запрета.
Обслуживание заявок высшего приоритета, поступивших в период обслуживания заявок низкого приоритета.
Заявка низкого приоритета с второго входа блока через открытые элементы 15 и 7 запускает генератор 11 и опрокидывает триггер 6. При этом закрывается элемент И 16 и открывается элемент 13 запрета, а на первый вход элемент И 9 поступает разрешающий потенциал.
Заявка высшего приоритета, поступившая с первого входа до окончания работы генератора 11, через открытый элемент И 15 запускает генератор 10, устанавливает генератор 11 в исходное состояние (этим имитируется прекращение обслуживания заявки с низким приоритетом) и опрокидывает триггер 17. При этом закрываются элемент И 15 и элемент И 7 запрета и открывается элемент 12 запрета. В таком состоянии схема удерживается до окончания обслуживания
заявки с высоким приоритетом, при этом пятый элемент И 18 закрывается информируя опрашивающие входы о состоянии занятости блока обслуживания заявок 3. В это время все заявки с первого и второго входов поступают соответственно на третий и четвертый выходы блока.
После появления импульса на выходе генератора 10, имитирующего окончание обслуживания заявки высшего приоритета, опрокидывается триггер 17, открывая элементы 15 и 7 и закрывая элемент 12. Одновременно этот же импульс проходит через элемент И 9, на втором входе которого имеется разрешающий потенциал от триггера 6, на запуск генератора 11. Тем самым имитируется повторное обслуживание заявки с низким приоритетом, прерванное поступлением высокоприоритетной заявки. До окончания обслуживания триггер 6 удерживает элементы И 16 и 14 в закрытом, а элемент И 9 - в открытом состоянии. При этом элемент 13 запрета также сохраняется в открытом состоянии.
После появления импульса па выходе генератора 11 блок возвращается в исходное состояние.
При поступлении заявки высокого приоритета с первого входа блока до окончания работы генератора 11 обслуживание низкоприоритетной заявки снова прерывается, генератор 11 устанавливается в исходное состояние импульсом с выхода элемента И 15. Элемент 13 запрета открывается. Работа блока повторяется аналогичным образом.
Модель обслуживания графика телекоммуникационной системы может работать также в трех режимах: обслуживание заявок низкого приоритета; обслуживание заявок высокого приоритета; обслуживание заявки высокого приоритета, поступившей в период обслуживания не менее одной заявки, хотя бы одна из которых является заявкой низкого приоритета.
В исходном состоянии каждый блок 3 обслуживания заявок свободен - первый и второй его входы открыты, а третий и четвертый выходы закрыты.
Обслуживание устройством заявок низкого приоритета.
Импульс с входа 2 устройства поступает на второй вход первого блока 3 и принимается к обслуживанию его обслуживающим прибором (в другие блоки
импульс не проходит, так как закрыт четвертый выход первого блока 3). Одновременно на весь период обслуживания заявки низкого приоритета в первом блоке 3 открывается четвертый выход. Заявка с входа 2, поступившая в период обслуживания первым блоком 3 заявки низкого приоритета, проходит на второй вход первого блока 3, но к обслуживанию не принимается (обслуживающий прибор занят обслуживанием ранее пришедшей заявки низкого приоритета), а через открытый четвертый выход первого блока 3 поступает на второй вход второго блока 3 и принимается к обслуживанию. При этом заявка низкого приоритета не поступает в другие блоки, так как в момент поступления заявки низкого приоритета четвертый выход второго блока 3 закрыт.После поступления заявки низкого приоритета на обслуживание четвертый выход второго блока 3 открывается на весь период обслуживания заявки низкого приоритета.
При попадании заявки в последующие блоки обслуживания 3 происходит опрашивание предыдущих блоков 3 о состоянии занятости по опрашивающим шинам, если предыдущий блок 3 не занят, то заявки низкого приоритета продолжают поступать, устройство ведет себя аналогично рассмотренному случаю с занятым первым и свободным вторым и т.д. блоками - вновь поступившие заявки проходят через занятые блоки и поступают на обслуживание в следующие по номеру свободные блоки.
Как только закончится обслуживание заявки низкого приоритета хотя бы в одном блоке, импульс с второго выхода этого блока через элемент ИЛИ 5 пройдет на второй выход устройства. Одновременно закроется четвертый выход блока, в котором обслуживание заявки низкого приоритета закончилось. Поступившая в это время с входа 2 заявка пройдет все занятые блоки 3 от первого до того, в котором обслуживание закончилось и он свободен, и будет принята к обслуживанию этим блоком, а далее не пройдет, так как закрыт четвертый выход данного блока. После принятия к обслуживанию пришедшей заявки низкого приоритета четвертый выход рассматриваемого блока откроется. Таким образом, любая вновь поступившая заявка низкого приоритета с входа 2 последовательно проходит все
блоки 3 устройства, начиная с первого блока до первого свободного блока, и этим свободным блоком принимается к обслуживанию.
Обслуживание устройством заявок высокого приоритета.
Заявка высокого приоритета с входа устройства поступает на первый вход первого блока 3 и принимается к обслуживанию. При этом открываются третий и четвертый выходы первого блока 3 на весь период обслуживания поступившей заявки высокого приоритета. Поступившая в это время новая заявка высокого приоритета с входа 1 через первый вход первого блока 3 пройдет на третий выход этого блока (первый блок занят и поэтому не примет данную заявку высокого приоритета к обслуживанию), а с него поступит на первый вход второго блока 3. Второй блок примет поступившую заявку высокого приоритета к обслуживанию и одновременно откроет свои третий и четвертый выходы. Если ни один из занятых блоков 3 еще не освободился и поступят новые заявки высокого приоритета, произойдет опрашивание состояния всех последующих блоков обслуживания заявок, и только в случае их занятости прекращается обслуживание заявки с низким приоритетом в текущем канале (блоке обслуживания) с последующей ее заменой на заявку высокого приоритета. Если среди последующих каналов (блоков обслуживания заявок) имеются свободные, то обслуживание заявки с низким приоритетом не прекращается, а поступившая заявка с более высоким приоритетом поступает в последующие каналы (блоки обслуживания), пока не будет обслужена свободным каналом.
По окончании обслуживания заявки высокого приоритета хотя бы одним блоком 3 импульсы с выхода этих блоков через элемент ИЛИ 4 поступят на первый выход модели. Одновременно этими импульсами будут закрыты третьи и четвертые выходы свободных блоков. Вновь поступившие в это время заявки высокого приоритета далее свободных блоков не пройдут и будут приняты этими блоками к обслуживанию, открывая тем самым (с помощью открывания третьих выходов) путь для дальнейшего движения к другим блокам новым заявкам высокого приоритета.
Обслуживание заявки высшего приоритета, поступившей в период обслуживания не менее одной заявки, хотя бы одна из которых является заявкой низкого приоритета.
Для определенности будем считать что на устройство, находящееся в исходном состоянии, сначала поступила заявка высокого приоритета, а затем заявка низкого приоритета и снова заявки высокого приоритета.
Заявка высокого приоритета с входа 1 устройства поступит на первый вход первого блока 3 и примется этим блоком к обслуживанию. Одновременно откроются третий и четвертый выходы первого блока 3.
Низкоприоритетная заявка, поступившая с входа 2 устройства, первым блоком 3 принята к обслуживанию не будет, так как обслуживающий прибор этого блока уже занят обслуживанием заявки более высокого приоритета. Заявка низкого приоритета поступит через второй вход и четвертый выход первого блока 3 на второй вход второго блока 3 и будет принята этим блоком к обслуживанию. В то же время откроется четвертый выход второго блока 3.
Еще одна заявка высокого приоритета с входа 1 устройства поступит через первый вход и третий выход первого блока 3 (он занят обслуживанием высокоприоритетной заявки) на первый вход второго блока 3. С поступлением на первый вход второго блока 3 высокоприоритетной заявки обслуживание этим блоком низкоприоритетной заявки прекращается, а будет обслуживаться поступившая заявка высокого приоритета. Вновь поступившие заявки высокого приоритета (до окончания обслуживания пришедших ранее высокоприоритетных заявок) займут следующие свободные блоки 3. Если снова поступят заявки низкого приоритета, то они будут занимать свободные блоки, следующие за блоками, занятыми высокоприоритетными заявками. В случае поступления высокоприоритетных заявок после прихода низкоприоритетных заявок обслуживание низкоприоритетных заявок будет прекращено, а будут обслуживаться поступившие высокоприоритетные заявки, импульсы с выходов освобождающихся блоков 3 через элемент ИЛИ 4 будут уходить на первый выход модели. При этом как только закончится обслуживание заявки высокого приоритета в блоке 3, где было прекращено обслуживание
заявки низкого приоритета, обслуживание заявки низкого приоритета возобновляется и закроется третий выход этого блока. Вновь поступившие заявки низкого приоритета пройдут все блоки 3, занятые обслуживанием как низко -, так и высокоприоритетными заявками, и будут приняты к обслуживанию, если имеются свободные блоки определяемые при опрашивании предыдущих блоков обслуживания заявок 3. Если в период обслуживания заявок высокого и низкого приоритетов поступят заявки высокого приоритета, то в тех блоках, в которые поступят высокоприоритетные заявки, обслуживание низкоприоритетных заявок снова прекратится, а будут обслуживаться заявки высокого приоритета.
Импульсы с выходов блоков 3, в которых закончится обслуживание заявок низкого приоритета, через элемент ИЛИ 5 поступят на второй выход устройства и одновременно установят блоки, в которых обслуживались, в исходное состояние.
Положительный эффект от внедрения предлагаемой модели заключается в повышении пропускной способности при обслуживании двух потоков заявок различных приоритетов при осуществлении полнодоступности для каждой заявки любого свободного блока-обслуживания заявок, а также простоте технической реализации и наглядности функционирования.