УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для исследования систем массового обслуживания.
Известно устройство для исследования системы массового обслуживания, содержащее задающий генератор, элемент ИЛИ, генератор равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговой преобразователь, вход которого подключен к выходу генератора равномерно распределенных случайных чисел, вход которого соединен со выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу задающего генератора, блок из n-1 элементов ИЛИ, группа из n-1 блоков умножения на 2, 3,…, n-1, блок из n-1 генераторов экспоненциального напряжения, блок из п-1 элементов сравнения, блок из п-1 формирователей импульсов, блок из n-1 элементов запрета, блок из n-1 триггеров для n>2 (патент RU№2419131, 2011 г.).
Недостатком аналога является отсутствие временной имитации обработки потока заявок по экспоненциальному закону распределения. Таким образом, не представляется возможным получить адекватные результаты имитационного моделирования процесса обслуживания заявок на соединение в узле коммутации каналов с простейшим потоком освобождения каналов.
Наиболее близким по технической сущности решением является устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее первый и второй генераторы потока заявок, генератор потока отказов, первый и второй счетчики поступивших заявок, первый и второй счетчики заявок, получивших отказ в обслуживании, первый и второй блоки случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, реверсивный счетчик отказавших каналов, сумматор, шесть элементов И, четыре элемента запрета, три элемента ИЛИ, причем выход первого генератора потока заявок соединен со счетным входом первого счетчика поступивших заявок, выход второго генератора потока заявок подключен к счетному входу второго счетчика поступивших заявок, к информационному входу первого элемента запрета, к первому входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, выход первого элемента запрета соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу второго элемента запрета, управляющий вход которого вместе с управляющим входом первого элемента запрета, вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И подключен к выходу третьего элемента И, суммирующий вход реверсивного счетчика занятых каналов подключен к выходу второго элемента запрета и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход реверсивного счетчика длины очереди соединены с выходом четвертого элемента И, первый вход которого и управляющий вход третьего элемента запрета соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого и вход пятого элемента И подключены соответственно к разрядным выходам реверсивного счетчика длины очереди, выход пятого элемента И соединен с управляющим входом четвертого элемента запрета и первым входом шестого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика заявок, получивших отказ в обслуживании, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу первого блока случайных временных задержек, выход которого соединен с информационным входом третьего элемента запрета, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика занятых каналов, выход первого генератора потока заявок подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен ко второму входу шестого элемента И и информационному входу четвертого элемента запрета, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика длины очереди, а выход первого блока случайных временных задержек подключен ко второму входу четвертого элемента И, отличающееся тем, что дополнительно введены генератор потока отказов, реверсивный счетчик отказавших каналов, второй блок случайных временных задержек и сумматор, причем выход введенного в устройство генератора потока отказов подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика отказавших каналов и второму блоку случайных временных задержек, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика отказавших каналов, выход которого подключен к первому входу сумматора, ко второму входу которого подключен выход от реверсивного счетчика занятых каналов, выход сумматора подключен к третьему элементу И (патент RU№2266557, 2005 г.).
Недостатком прототипа является невозможность реализации имитационного моделирования процесса обслуживания заявок от трех разнородных групп абонентов с различными характеристиками информационного трафика требуемым канальным ресурсом.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования системы массового обслуживания с генерацией потока заявок по пуассоновскому закону распределения времени обслуживания с произвольным числом каналов обслуживания.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство для моделирования системы массового обслуживания, содержащее первый и второй генераторы потока заявок, генератор потока отказов, первый и второй счетчики поступивших заявок, первый и второй счетчики заявок, получивших отказ в обслуживании, первый и второй блоки случайных временных задержек, реверсивный счетчик занятых каналов, реверсивный счетчик длины очереди, реверсивный счетчик отказавших каналов, сумматор, шесть элементов И, четыре элемента запрета, три элемента ИЛИ дополнительно введены в генератор потока заявок, три генератора потока обслуживания, счетчик поступивших заявок, счетчик заявок, получивших отказ в обслуживании, счетчик заявок, попавших на обслуживание, три элемента НЕ, шесть множителей импульсов и дешифратор, причем генератор потока заявок подключен к счетчику импульсов и через первый элемент И ко входу первого множителя импульсов, а через второй элемент И подключен к счетчику заявок, получивших отказ в обслуживании, первый элемент И подключен к генератору потока обслуживания, который подключен к счетчику заявок, попавших на обслуживание и ко второму множителю импульсов, выходы первых множителей импульсов подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика, выходы вторых множителей импульсов подключены к вычитающему входу реверсивного счетчика, выходы которого подключены к дешифратору, шестой и седьмой выходы дешифратора подключены ко входу элемента ИЛИ третьего канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго элемента И и со входом элемента НЕ, восьмой выход дешифратора подключен ко входу элемента ИЛИ второго канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго элемента И и со входом элемента НЕ, а также со входом элемента ИЛИ третьего канала обслуживания, девятый и десятый выходы дешифратора подключены ко входу элемента ИЛИ первого канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго элемента И и со входом элемента НЕ, а также со входом элемента ИЛИ второго канала обслуживания.
На фиг. 1 изображена электрическая структурная схема устройства для моделирования системы массового обслуживания которая состоит из генератора потока заявок 1, первый 2 и второй 3 элементы И, два множителя импульсов 4,5, генератор потока обслуживания 6, дешифратор 7, 8 элемент ИЛИ, 9 элемент НЕ, счетчик заявок 10, получивших отказ в обслуживании, реверсивный счетчик 11, счетчик импульсов 12, счетчик заявок 13, попавших на обслуживание. Генератор потока заявок 1 подключен к счетчику импульсов 12 и через первый 2 элемент И ко входу первого множителя импульсов 4, а через второй 3 элемент И подключен к счетчику заявок 10, получивших отказ в обслуживании, первый 2 элемент И подключен к генератору потока обслуживания 6, который подключен к счетчику заявок, попавших на обслуживание 13 и ко второму множителю импульсов 5, выходы первых множителей импульсов 4 подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 11, выходы вторых множителей импульсов 5 подключены к вычитающему входу реверсивного счетчика 11, выходы которого подключены к дешифратору 7. Шестой и седьмой выходы дешифратора 7 подключены ко входу 8 элемента ИЛИ третьего канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго 3 элемента И и со входом 9 элемента НЕ. Восьмой выход дешифратора 7 подключен ко входу 8 элемента ИЛИ второго канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго 3 элемента И и со входом 9 элемента НЕ, а также со входом 8 элемента ИЛИ третьего канала обслуживания. Девятый и десятый выходы дешифратора 7 подключены ко входу 8 элемента ИЛИ первого канала обслуживания, выход которого соединен со входом второго 3 элемента И и со входом 9 элемента НЕ, а также со входом 8 элемента ИЛИ второго канала обслуживания.
Устройство работает следующим образом: генератор потока заявок 1 формирует последовательность импульсов, моделирующих выдаваемые в канал связи сообщения, выдача импульсов происходит по Пуассоновскому закону распределения с установленным параметром потока А,. Сгенерированный импульс поступает на первый 2 элемент И, и второй 3 элемент И, а также в счетчик импульсов 12. Первый 2 элемент И открывает прохождение импульса к суммирующему входу реверсивного счетчика 11, если на его втором входе имеется логическая единица. Одновременно с этим второй 3 элемент И не пропускает импульс к счетчику заявок получивших отказ в обслуживании 10. В случае, если на втором входе первого 2 элемента И присутствует логический ноль, то импульс поступает через открытый второй 3 элемент И к счетчику заявок 10 получивших отказ в обслуживании. С выхода первого 2 элемента И импульс попадает на вход первого множителя импульсов 4 и генератора потока обслуживания 6. Генератор потока обслуживания 6 по приходу импульса от первого 2 элемента И формирует импульс, имитирующий момент завершения обслуживания заявки, который через случайный интервал времени t, распределенный по экспоненциальному закону с параметром распределения μ, попадает в счетчик заявок, попавших на обслуживание 13. Сгенерированный в блоке 6 импульс поступает на второй множитель импульсов 5, а затем, на вычитающий вход реверсивного счетчика 11. Первые и вторые множители импульсов 4 и 5 увеличивают количество импульсов: для первого канала на 2, для второго канала на 3, для третьего канала на 5, что интерпретирует соответствующее количество канальных единиц, требуемых для обслуживания заявок соответствующего типа.
Реверсивный счетчик 11 имитирует коммуникационный ресурс из 10-ти канальных единиц. Поступающие на его суммирующий вход импульсы увеличивают число занятых в настоящее время канальных единиц, а поступающие не вычитающий вход импульсы высвобождают занятые канальные единицы для будущих заявок. При этом заявка, поступающая из первого канала обслуживания, попадет на обслуживание в случае наличия хотя бы двух свободных канальных единиц логический ноль присутствует на 9-м и 10-м выходах дешифратора 7. Аналогично, заявки, поступающие из второго и третьего каналов обслуживания, попадут на обслуживание в случае наличия хотя бы трех-пяти свободных канальных единиц, логический ноль присутствует на соответствующих выходах дешифратора 7. В противном случае поступившие заявки получат отказ, что будет зафиксировано в счетчике заявок, получивших отказ 10.
Технико-экономической эффективностью предполагаемой полезной модели является то, что она решает функции, которые выполняет прототип и, кроме того, введенные в нее элементы во взаимодействии позволяют генерировать поток заявок по пуассоновскому закону распределения времени обслуживания с произвольным числом каналов обслуживания.