RU2785586C1

RU2785586C1 - Устройство оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь

Info

Publication number: RU2785586C1
Application number: RU2021139877A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Межуев; Дмитрий Леонидович Стуров; Артем Романович Шиндин; Владислав Михайлович Локтионов
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2022-12-09

Abstract

Изобретение относится к технике электросвязи. Техническим результатом заявленного устройства является определение интервала входного трафика, в котором система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена, оцениваемой значениями КПД передачи информации, при обеспечении допустимого уровня информационных потерь, характеризуемого значениями тангенса угла полосовой эффективности системы связи. Для этого в устройстве оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь, содержащем блоки измерителя-вычислителя КПД передачи информации и измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи, дополнительно введены первая схема сравнения, первый выход которой подключен к первому управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу второй схемы сравнения. Первый выход первого управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно со второй схемой сравнения к управляющему входу первого запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу второй схемы сравнения, а первый выход к первому входу первого вычислителя разности, выход которого подключен к входу третьей схемы сравнения с нулевым порогом, выход которой подключен к управляющему входу измерителя-вычислителя КПД передачи информации и первому управляющему входу второго запоминающего устройства, выход которого является выходом устройства. Второй выход первой схемы сравнения подключен к последовательно соединенным второму управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу четвертой схемы сравнения, а первый выход второго управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно с четвертой схемой сравнения к управляющему входу третьего запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу четвертой схемы сравнения, а первый выход ко второму входу первого вычислителя разности. Дополнительно введены последовательно соединенные перемножитель и делитель. 2 ил.

Description

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к устройствам оценки эффективности информационного обмена (информационной эффективности) систем связи. Оно может быть использовано при создании новых и совершенствовании существующих каналов связи, узлов коммутации, автоматизированных систем управления, локальных вычислительных сетей, сетей связи с коммутацией сообщений, сетей связи с коммутацией пакетов, в том числе быстрой коммутацией пакетов.

Известно устройство, используемое для реализации способа оценки информационной эффективности системы связи и представленное в патенте [RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013, Бюл. №8], которое содержит блоки измерителя-вычислителя универсального параметра для оценки информационной эффективности системы связи: блок измерения количества сообщений в системе связи, блок измерения производительности системы связи, блок вычисления кибернетической мощности, блок измерения емкостей буферов, блок измерения пропускных способностей, блок вычисления полной кибернетической мощности и блок вычисления коэффициента полезного действия (КПД) передачи информации системы связи.

Недостатком устройства является невозможность учета при оценке эффективности информационного обмена системы связи изменений интенсивности входного трафика.

Известно также устройство оценки эффективности информационного обмена системы связи на основе тангенса угла полосовой эффективности представленное в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018, Бюл. №31], содержащее блок измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи, и дополнительно введенные, последовательно соединенные, первый управляемый ключ, первое запоминающее устройство, первый вычислитель разности, первый вычислитель модуля, первая схема сравнения, первый выход которой является вторым выходом устройства, а также последовательно соединенные второе запоминающее устройство, второй вычислитель разности, второй вычислитель модуля, вторая схема сравнения и коммутатор, выход которого соединен с управляющими входами блока измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи, второго вычислителя разности и первого управляемого ключа, кроме того введены вычислитель порогового значения приращения входного трафика, соединенный со вторым входом второй схемы сравнения и последовательно соединенные делитель, выход которого является первым выходом устройства, второй управляемый ключ и третья схема сравнения, выходы которой являются третьим и четвертым выходами устройства, причем выходы первого и второго вычислителей разности соединены, соответственно, с первым и вторым входами делителя, а второй выход первой схемы сравнения с управляющим входом второго управляемого ключа.

Недостатком данного устройства является невозможность определения интервала входного трафика, в котором система связи будет работать с требуемой эффективностью информационного обмена, определяемой пороговым значением КПД передачи информации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство реализации способа оценки информационной эффективности системы связи, представленное в патенте [RU №2571917, H04L 29/00, 27.12.2015, Бюл. №36], которое взято в качестве прототипа. Прототип содержит блоки измерителя-вычислителя интервала входного трафика, в котором система связи функционирует с заданным КПД передачи информации (полосы пропускания системы связи по входному трафику): блок измерителя-вычислителя текущих значений обобщенного параметра КПД передачи информации, блок сравнения текущих значений КПД передачи информации системы связи с заданным пороговым значением КПД, блок фиксации пороговых значений входного трафика.

Недостатком прототипа является невозможность определения интервала интенсивности входного трафика, в котором система связи будет работать с требуемой эффективностью информационного обмена при обеспечении допустимых потерь информационных пакетов (информационных потерь).

Предлагаемое устройство предназначено для достижения технического результата, заключающегося в определении интервала входного трафика, в котором система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена, оцениваемой значениями КПД передачи информации, при обеспечении допустимого уровня информационных потерь, характеризуемого значениями тангенса угла полосовой эффективности системы связи.

Технический результат достигается тем, что в устройстве оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь, содержащем блоки измерителя-вычислителя КПД передачи информации и измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи, на входы которых поступают данные из системы связи через заданный интервал времени измерений, согласно изобретению, дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя КПД передачи информации: первая схема сравнения, первый выход которой подключен к первому управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу второй схемы сравнения, а первый выход первого управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно со второй схемой сравнения к управляющему входу первого запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу второй схемы сравнения, а первый выход к первому входу первого вычислителя разности, выход которого подключен ко входу третьей схемы сравнения с нулевым порогом, выход которой подключен к управляющему входу измерителя-вычислителя КПД передачи информации и первому управляющему входу второго запоминающего устройства, выход которого является выходом устройства; при этом второй выход первой схемы сравнения подключен к последовательно соединенным второму управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу четвертой схемы сравнения, а первый выход второго управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно с четвертой схемой сравнения к управляющему входу третьего запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу четвертой схемы сравнения, а первый выход ко второму входу первого вычислителя разности; кроме того, введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи: пятая схема сравнения, первый выход которой подключен к третьему управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу шестой схемы сравнения, а первый выход третьего управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно с шестой схемой сравнения к управляющему входу четвертого запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу шестой схемы сравнения, а первый выход к первому входу второго вычислителя разности, выход которого подключен ко входу седьмой схемы сравнения с нулевым порогом, выход которой подключен к управляющему входу измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи и второму управляющему входу второго запоминающего устройства; при этом второй выход пятой схемы сравнения подключен к последовательно соединенным четвертому управляемому ключу, второй выход которого подключен к управляющему входу восьмой схемы сравнения, а первый выход четвертого управляемого ключа подключен к собственному управляющему входу и совместно с восьмой схемой сравнения к управляющему входу пятого запоминающего устройства, второй выход которого подключен ко второму входу восьмой схемы сравнения, а первый выход ко второму входу второго вычислителя разности; кроме того, дополнительно введены последовательно соединенные перемножитель и делитель, кроме того, дополнительно введены последовательно соединенные перемножитель и делитель, при этом выход перемножителя соединен с первым входом делителя, выход которого соединен со вторым входом пятой схемы сравнения; при этом из системы связи через заданный интервал времени измерений поступают: на первый и второй входы перемножителя, соответственно, число каналов связи и минимальное приращение интенсивности входного трафика; на второй вход делителя пороговое значение приращения КПД передачи информации с учетом допустимых информационных потерь в системе связи; на первые входы второй, четвертой, шестой, восьмой схем сравнения, а также на входы всех запоминающих устройств текущие значения входного трафика (фигура 1).

Отличительный признак, касающийся дополнительного введения первой схемы сравнения, первого управляемого ключа, второй схемы сравнения, первого запоминающего устройства, первого вычислителя разности, третьей схемы сравнения, второго запоминающего устройства, второго управляемого ключа, четвертой схемы сравнения, третьего запоминающего устройства, пятой схемы сравнения, третьего управляемого ключа, шестой схемы сравнения, четвертого запоминающего устройства, второго вычислителя разности, седьмой схемы сравнения, четвертого управляемого ключа, восьмой схемы сравнения, пятого запоминающего устройства, перемножителя и делителя, поясняется следующим. Через заданный интервал времени t_зад, определяемый условиями информационного обмена [Пасечников И.И. Методология анализа и синтеза предельно нагруженных информационных сетей: Монография. - М.: Машиностроение-1, 2004. - С. 136 - 141] на первый вход первой схемы сравнения с выхода блока измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи, выполненного по схеме, представленной в патенте [RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013, Бюл. №8], подают текущее значение КПД передачи информации системы связи η_i, на второй вход которой подают его пороговое значение η_пор. В первой схеме сравнения проверяют выполнение условия η_i<η_пор. Если данное условие выполняется, то подают управляющий сигнал с первого выхода первой схемы сравнения на вход первого управляемого ключа, который первоначально замкнут в положении «1», иначе подают управляющий сигнал со второго выхода первой схемы сравнения на вход второго управляемого ключа, который также первоначально замкнут в положении «1». При поступлении управляющего сигнала с первого выхода первой схемы сравнения на вход первого управляемого ключа выдают сигнал с его первого выхода на управляющий вход первого запоминающего устройства для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего из системы связи, и на свой управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход второй схемы сравнения. По приходу управляющего сигнала во второй схеме сравнения проверяют выполнение условия

по текущим значениям интенсивности входного трафика γ_{вх i} на входе 1, поступающих из системы связи, и значением

на входе 2, которое подают со второго выхода первого запоминающего устройства. Если условие во второй схеме сравнения выполняется, то подают управляющий сигнал на первое запоминающее устройство для запоминания γ_{вх i} в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления η_i. При поступлении управляющего сигнала со второго выхода первой схемы сравнения на вход второго управляемого ключа выдают сигнал с его первого выхода на управляющий вход третьего запоминающего устройства для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего из системы связи, и на свой управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход четвертой схемы сравнения. По приходу управляющего сигнала в четвертой схеме сравнения проверяют выполнение условия

на входе 2, которое подают со второго выхода третьего запоминающего устройства. Если условие в четвертой схеме сравнения выполняется, то подают управляющий сигнал на третье запоминающее устройство для запоминания γ_{вх i} в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления η_i. Далее значения

и

с первых выходов первого и третьего запоминающих устройств, соответственно, подают на первый и второй входы первого вычитающего устройства, где вычисляют разность

. Полученное значение

подают на вход третьей схемы сравнения, где сравнивают с пороговым уровнем «0». Если условие

выполняется, то через t_зад продолжают описанные выше измерения и вычисления текущих значений КПД η_i в блоке измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи. Иначе одновременно подают сигналы на первый управляющий вход второго запоминающего устройства и на управляющий вход измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи для прекращения измерений и вычислений текущих значений КПД η_i. Во втором запоминающем устройстве по сигналу на первом управляющем входе запоминают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве нижней границы полосы пропускания системы связи

. Одновременно через заданный интервал времени t_зад на первый вход пятой схемы сравнения с выхода блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи, выполненного по схеме, представленной в патенте [RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018, Бюл. №31], подают текущее значение тангенса угла полосовой эффективности системы связи tgα_i, на второй вход которой с выхода делителя подают пороговое значение тангенса tgα_пор, определяемого путем деления значения Δη_{пор ИП} на γ_{вх пор}, где γ_{вх пор}=N_кан⋅γ_{вх min} - пороговое значение приращения интенсивности входного трафика, вычисляемое в перемножителе, N_кан - число каналов связи, поступающее из системы связи, Δγ_{вх min} - минимальное приращение интенсивности входного трафика в каждом канале связи равное величине 1 пакет/с, выбранного согласно известному способу оценки эффективности системы связи [патент RU №2685030, МПК H04L 29/00, 16.04.2019. Бюл. №11], Δη_{пор ИП}=0,1% - пороговое значение приращения КПД передачи информации с учетом допустимых информационных потерь в системе связи, определенного на основе моделирования и оценки эффективности информационного обмена систем связи с заданными структурами [Межуев A.M., Пасечников И.И., Стуров Д.Л. Модифицированный алгоритм структурной адаптации системы связи. - Тамбов: Вестник ТГУ, т. 22, вып. 6, 2017. - С. 1370-1376.] с учетом требований по потерям информационных пакетов, определенных в рекомендациях Международного союза электросвязи [ITU-T Recommendation Y.1541 Network Performance Objectives for IP-Based Services // May 2002; ITU-T Recommendation E.802 Overall network operation, telephone service, service operation and human factors // February 2007]. В пятой схеме сравнения проверяют выполнение условия tgα_i>tgα_пор. Если данное условие выполняется, то подают управляющий сигнал с первого выхода пятой схемы сравнения на вход третьего управляемого ключа, который первоначально замкнут в положении «1», иначе подают управляющий сигнал со второго выхода пятой схемы сравнения на вход четвертого управляемого ключа, который также первоначально замкнут в положении «1». При поступлении управляющего сигнала с первого выхода пятой схемы сравнения на вход третьего управляемого ключа выдают сигнал с его первого выхода на управляющий вход четвертого запоминающего устройства для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего из системы связи, и на свой управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход шестой схемы сравнения. По приходу управляющего сигнала в шестой схеме сравнения проверяют выполнение условия

на входе 2, которое подают со второго выхода четвертого запоминающего устройства. Если условие в шестой схеме сравнения выполняется, то подают управляющий сигнал на четвертое запоминающее устройство для запоминания γ_{вх i} в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления tgα_i. При поступлении управляющего сигнала со второго выхода пятой схемы сравнения на вход четвертого управляемого ключа выдают сигнал с его первого выхода на управляющий вход пятого запоминающего устройства для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего из системы связи, и на свой управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход восьмой схемы сравнения. По приходу управляющего сигнала в восьмой схеме сравнения проверяют выполнение условия

на входе 2, которое подают со второго выхода пятого запоминающего устройства. Если условие в восьмой схеме сравнения выполняется, то подают управляющий сигнал на пятое запоминающее устройство для запоминания γ_{вх i} в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления tgα_i. Далее значения

и

с первых выходов четвертого и пятого запоминающих устройств, соответственно, подают на первый и второй входы второго вычитающего устройства, где вычисляют разность

. Полученное значение

подают на вход седьмой схемы сравнения, где сравнивают с пороговым уровнем «0». Если условие

выполняется, то через t_зад продолжают описанные выше измерения и вычисления текущих значений тангенса tgα_i в блоке измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи. Иначе одновременно подают сигнал на второй управляющий вход второго запоминающего устройства и на управляющий вход измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи для прекращения измерений и вычислений текущих значений тангенса tgα_i. Во втором запоминающем устройстве по сигналу на втором управляющем входе запоминают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве верхней границы полосы пропускания системы связи

. Полученные значения

и

во втором запоминающем устройстве выдают на выход устройства в качестве интервала входного трафика

, в котором система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена при обеспечении допустимого уровня информационных потерь (фигура 2).

Проведенные исследования показывают, что определение нижней

и верхней

границы полосы пропускания системы связи обеспечивают определение интервала входного трафика

, в котором система связи функционирует с требуемой эффективностью информационного обмена, оцениваемой пороговым значением η_пор КПД передачи информации (η_i≥η_пор) [Межуев A.M., Пасечников И.И. Определение полосы пропускания информационной сети по входному трафику на основе использования значения ее кибернетической мощности. - Воронеж: Вестник ВИ ФСИН, №3, 2016. - С. 22-27], при обеспечении допустимого уровня информационных потерь с учетом требований, определенных в рекомендациях Международного союза электросвязи [ITU-T Recommendation Y.1541 Network Performance Objectives for IP-Based Services // May 2002; ITU-T Recommendation E.802 Overall network operation, telephone service, service operation and human factors // February 2007], в соответствии с пороговым значением tgα_пор тангенса угла полосовой эффективности системы связи (tgα_i≥tgα_пор). Однозначно определенные значения

и

, получаемые путем последовательных уточнений граничных значений

,

, и сужения интервалов

,

, позволяет производить интервальную оценку эффективности работы различных систем связи функционирующих с различными структурами и использовать полученные значения при реализации структурной адаптации системы связи [Межуев A.M., Коренной А.В., Стуров Д.Л. Структурная адаптация телекоммуникационных систем с обеспечением допустимых информационных потерь. Радиотехника: ежемесячный научно-технический журнал - М.: Радиотехника, 2020, №3. С. 29-39].

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его выполнения и прилагаемым чертежом, на котором фигура 1 изображает схематический чертеж устройства оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь, согласно изобретению.

Устройство оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь (фигура 1) содержит:

блок измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи 1, предназначенный для определения текущих значений КПД передачи информации η_i [патент RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013, Бюл. №8], и может быть выполнен, например, на микроконтроллере [Микушин А.В., Сажнев A.M., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. - С-Пб.: БХВ - Петербург, 2010. - 832 с], а также для выдачи значения η_i на первый вход схемы сравнения 5.1;

блок измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи 2, предназначенный для определения текущих значений тангенса угла полосовой эффективности tgα_i [патент RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018, Бюл. №31], и может быть выполнен, например, на микроконтроллере [Микушин А.В., Сажнев A.M., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. - С.-Пб.: БХВ - Петербург, 2010. - 832 с], а также для выдачи значения tgα_i на первый вход схемы сравнения 5.5;

перемножитель 3, предназначенный для определения порогового значения приращения интенсивности входного трафика Δγ_{вх пор} путем выполнения операции умножения числа каналов связи N_кан на минимальное приращение интенсивности входного трафика Δγ_{вх min}, а также для выдачи значения Δγ_{вх пор} на первый вход делителя 4;

делитель 4, предназначенный для определения порогового значения тангенса угла полосовой эффективности tgα_пор путем выполнения операции деления порогового значения приращения КПД передачи информации с учетом допустимых информационных потерь в системе связи Δη_{пор ИП} на пороговое значение приращения интенсивности входного трафика Δγ_{вх пор}, а также для выдачи значения tgα_пор на второй вход схемы сравнения 5.5;

схема сравнения 5.1, предназначенная для сравнения значений η_i и η_пор, а также для формирования и выдачи управляющих сигналов на входы управляемых ключей 6.1 и 6.2;

схема сравнения 5.2, предназначенная (по управляющему сигналу со второго выхода управляемого ключа 6.1) для сравнения значений γ_{вх i} и

, а также для формирования и выдачи управляющего сигнала на управляющий вход запоминающего устройства 7.1;

схема сравнения 5.3, предназначенная для сравнения интервала

с пороговым уровнем «0», а также для формирования и выдачи управляющих сигналов на первый управляющий вход запоминающего устройства 7.2 и на управляющий вход блока измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи 1 для прекращения измерений и вычислений η_i;

схема сравнения 5.4, предназначенная (по управляющему сигналу со второго выхода управляемого ключа 6.2) для сравнения значений γ_{вх i} и

, а также для формирования и выдачи управляющего сигнала на управляющий вход запоминающего устройства 7.3;

схема сравнения 5.5, предназначенная для сравнения значений tgα_i и tgα_пор, а также для формирования и выдачи управляющих сигналов на входы управляемых ключей 6.3 и 6.4;

схема сравнения 5.6, предназначенная (по управляющему со второго выхода управляемого ключа 6.3) для сравнения значений γ_{вх i} и

, а также для формирования и выдачи управляющего сигнала на управляющий вход запоминающего устройства 7.4;

схема сравнения 5.7, предназначенная для сравнения интервала

с пороговым уровнем «0», а также для формирования и выдачи управляющих сигналов на второй управляющий вход запоминающего устройства 7.2 и на управляющий вход блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи 2 для прекращения измерений и вычислений tgα_i;

схема сравнения 5.8, предназначенная (по управляющему сигналу со второго выхода управляемого ключа 6.4) для сравнения значений γ_{вх i} и

, а также для формирования и выдачи управляющего сигнала на управляющий вход запоминающего устройства 7.5;

управляемый ключ 6.1, предназначенный для коммутации управляющего сигнала с его первого выхода на управляющий вход запоминающего устройства 7.1 при первом такте измерений и вычислений, а также для коммутации управляющего сигнала с его второго выхода на управляющий вход схемы сравнения 5.2 при последующих измерениях и вычислениях;

управляемый ключ 6.2, предназначенный для коммутации управляющего сигнала с его первого выхода на управляющий вход запоминающего устройства 7.3 при первом такте измерений и вычислений, а также для коммутации управляющего сигнала с его второго выхода на управляющий вход схемы сравнения 5.4 при последующих измерениях и вычислениях;

управляемый ключ 6.3, предназначенный для коммутации управляющего сигнала с его первого выхода на управляющий вход запоминающего устройства 7.4 при первом такте измерений и вычислений, а также для коммутации управляющего сигнала с его второго выхода на управляющий вход схемы сравнения 5.6 при последующих измерениях и вычислениях;

управляемый ключ 6.4, предназначенный для коммутации управляющего сигнала с его первого выхода на управляющий вход запоминающего устройства 7.5 при первом такте измерений и вычислений, а также для коммутации управляющего сигнала с его второго выхода на управляющий вход схемы сравнения 5.8 при последующих измерениях и вычислениях;

запоминающее устройство 7.1, предназначенное для запоминания (по управляющим сигналам от управляемого ключа 6.1 при первом такте измерений и вычислений и от схемы сравнения 5.2 при последующих измерениях и вычислениях) текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i} в виде значения интенсивности входного трафика

, а также для выдачи значения

на второй вход схемы сравнения 5.2 и на первый вход вычислителя разности 8.1;

запоминающее устройство 7.2, предназначенное для запоминания (по управляющим сигналам от схем сравнения 5.3 и 5.7) текущих значений интенсивности входного трафика γ_{вх i} в виде нижней

и верхней

границ полосы пропускания системы связи с учетом допустимых информационных потерь, соответственно, и выдачу этих значений на выход устройства в виде интервала входного трафика

;

запоминающее устройство 7.3, предназначенное для запоминания (по управляющим сигналам от управляемого ключа 6.2 при первом такте измерений и вычислений и от схемы сравнения 5.4 при последующих измерениях и вычислениях) текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i} в виде значения интенсивности входного трафика

, а также для выдачи значения

на второй вход схемы сравнения 5.4 и на второй вход вычислителя разности 8.1;

запоминающее устройство 7.4, предназначенное для запоминания (по управляющим сигналам от управляемого ключа 6.3 при первом такте измерений и вычислений и от схемы сравнения 5.6 при последующих измерениях и вычислениях) текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i} в виде значения интенсивности входного трафика

, а также для выдачи значения

на второй вход схемы сравнения 5.6 и на первый вход вычислителя разности 8.2;

запоминающее устройство 7.5, предназначенное для запоминания (по управляющим сигналам от управляемого ключа 6.4 при первом такте измерений и вычислений и от схемы сравнения 5.8 при последующих измерениях и вычислениях) текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i} в виде значения интенсивности входного трафика

, а также для выдачи значения

на второй вход схемы сравнения 5.8 и на второй вход вычислителя разности 8.2;

вычислитель разности 8.1, предназначенный для определения интервала

путем выполнения операции вычитания между двумя значениями интенсивности входного трафика

и

, а также для выдачи значения

на вход схемы сравнения 5.3;

вычислитель разности 8.2, предназначенный для определения интервала

и

, а также для выдачи значения

на вход схемы сравнения 5.7.

Все операции, выполняемые в описанных выше блоках, могут быть реализованы, например, на основе цифровых устройств и быстродействующих микроконтроллеров [Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. - С.-Пб.: Наука и Техника, 2008. - 544 с; Микушин А.В., Сажнев A.M., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. -С.-Пб.: БХВ - Петербург, 2010. - 832 с].

Работа устройства (фигура 1) осуществляется следующим образом. На основе данных, поступающих через интервал времени t_зад из системы связи, в блоках измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи 1 по способу [RU №2477928, H04L 29/00, 20.03.2013, Бюл. №8] и измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи 2 по способу [патент RU №2671623, H04L 29/00, 02.11.2018, Бюл. №31] осуществляют определение текущих значений КПД передачи информации η_i и текущих значений тангенса угла полосовой эффективности tgα_i. Одновременно с этим из системы связи через t_зад подают текущие значения интенсивности входного трафика γ_{вх i} на первые входы схем сравнения 5.2, 5.4, 5.6 и 5.8, а также на входы всех запоминающих устройств 7.1 - 7.5.

1 Цепь определения нижнего значения полосы пропускания системы связи (по пороговому значению КПД передачи информации).

С выхода блока измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи 1 и пороговое значение КПД передачи информации на входы 1 и 2 схемы сравнения 5.1, соответственно, подают значения η_i и η_пор. В схеме сравнения 5.1 их сравнивают, и если η_i<η_пор, то формируют на выходе 1 схемы сравнения 5.1 управляющий сигнал, который подают на вход управляемого ключа 6.1, который первоначально замкнут в положении «1». В противном случае, формируют управляющий сигнал на выходе 2 схемы сравнения 5.1, который подают на вход управляемого ключа 6.2, который также первоначально замкнут в положении «1». При поступлении управляющего сигнала на вход управляемого ключа 6.1 с его выхода 1 сигнал подают на управляющий вход запоминающего устройства 7.1 для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего на его вход из системы связи. Одновременно с выхода 1 управляемого ключа 6.1 подают сигнал на его управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход схемы сравнения 5.2. На вход 1 схемы сравнения 5.2 через t_зад подают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i} из системы связи, а на ее вход 2 - значение

, поступающее с выхода 2 запоминающего устройства 7.1. По сигналу с выхода 2 управляемого ключа 6.1 в схеме сравнения 5.2 сравнивают γ_{вх i} с

, и если

, то на выходе схемы сравнения 5.2 формируют управляющий сигнал и подают его на управляющий вход запоминающего устройства 7.1, где запоминают значение γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления η_i. Значение

с выхода 1 запоминающего устройства 7.1 подают на вход 1 вычислителя разности 8.1. При поступлении управляющего сигнала на вход управляемого ключа 6.2 с его выхода 1 сигнал подают на управляющий вход запоминающего устройства 7.3 для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего на его вход из системы связи. Одновременно с выхода 1 управляемого ключа 6.2 подают сигнал на его управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход схемы сравнения 5.4. На вход 1 схемы сравнения 5.4 через t_зад подают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i} из системы связи, а на ее вход 2 - значение

, поступающее с выхода 2 запоминающего устройства 7.3. По сигналу с выхода 2 управляемого ключа 6.2 в схеме сравнения 5.4 сравнивают γ_{вх i} с

, и если

, то на выходе схемы сравнения 5.4 формируют управляющий сигнал и подают его на управляющий вход запоминающего устройства 7.3, где запоминают значение γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве нового значения интенсивности входного трафика

с выхода 1 запоминающего устройства 7.3 подают на вход 2 вычислителя разности 8.1. Далее в вычислителе разности 8.1 определяется интервал

путем выполнения операции вычитания значения

из

. С выхода вычислителя разности 8.1 значение

подают на вход схемы сравнения 5.3, где сравнивают его с пороговым уровнем «0». Если

, то продолжают измерения и вычисления η_i, в противном случае, подают управляющие сигналы на управляющий вход 1 запоминающего устройства 7.2 для запоминания текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i}, поступающего на его вход из системы связи, в качестве нижней границы полосы пропускания системы связи

и на управляющий вход блока измерителя-вычислителя КПД передачи информации системы связи 1 для прекращения измерений и вычислений текущих значений КПД η_i.

2 Цепь определения верхнего значения полосы пропускания системы связи (по пороговому значению тангенса угла полосовой эффективности).

Совместно с этим, из системы связи на вход 1 перемножителя 3 подают число каналов связи N_кан, а на его вход 2 минимальное приращение интенсивности входного трафика Δγ_{вх min} и вычисляют пороговое значение приращения интенсивности входного трафика Δγ_{вх пор} путем выполнения операции умножения N_кан на Δγ_{вх min}. С выхода перемножителя 3 значение Δγ_{вх пор} подают на вход 1 делителя 4, а на его вход 2 пороговое значение приращения КПД передачи информации с учетом допустимых информационных потерь в системе связи Δη_{пор ИП} и вычисляют пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности системы связи tgα_пор путем выполнения операции деления Δη_{пор ИП} на Δγ_{вх пор}. Также, одновременно с выхода блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи 2 и с выхода делителя 4 пороговое значение тангенса угла полосовой эффективности системы связи на входы 1 и 2 схемы сравнения 5.5, соответственно, подают значения tgα_i и tgα_пор. В схеме сравнения 5.5 их сравнивают, и если tgα_i>tgα_пор, то формируют на выходе 1 схемы сравнения 5.5 управляющий сигнал, который подают на вход управляемого ключа 6.3, который первоначально замкнут в положении «1». В противном случае, формируют управляющий сигнал на выходе 2 схемы сравнения 5.5, который подают на вход управляемого ключа 6.4, который также первоначально замкнут в положении «1». При поступлении управляющего сигнала на вход управляемого ключа 6.3 с его выхода 1 сигнал подают на управляющий вход запоминающего устройства 7.4 для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего на его вход из системы связи. Одновременно с выхода 1 управляемого ключа 6.3 подают сигнал на его управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход схемы сравнения 5.6. На вход 1 схемы сравнения 5.6 через t_зад подают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i} из системы связи, а на ее вход 2 - значение

, поступающее с выхода 2 запоминающего устройства 7.4. По сигналу на управляющем входе с выхода 2 управляемого ключа 6.3 в схеме сравнения 5.6 сравнивают γ_{вх i} с

, и если

, то на выходе схемы сравнения 5.6 формируют управляющий сигнал и подают его на управляющий вход запоминающего устройства 7.4, где запоминают значение γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве нового значения интенсивности входного трафика

, иначе продолжают измерения и вычисления tgα_i. Значение

с выхода 1 запоминающего устройства 7.4 подают на вход 1 вычислителя разности 8.2. При поступлении управляющего сигнала на вход управляемого ключа 6.4 с его выхода 1 сигнал подают на управляющий вход запоминающего устройства 7.5 для запоминания первого текущего значения интенсивности входного трафика

, поступающего на его вход из системы связи.

Одновременно с выхода 1 управляемого ключа 6.4 подают сигнал на его управляющий вход для переключения ключа в положение «2», обеспечивающего передачу сигнала на управляющий вход схемы сравнения 5.8. На вход 1 схемы сравнения 5.8 через t_зад подают текущее значение интенсивности входного трафика γ_{вх i} из системы связи, а на ее вход 2 - значение

, поступающее с выхода 2 запоминающего устройства 7.5. По сигналу с выхода 2 управляемого ключа 6.4 в схеме сравнения 5.8 сравнивают γ_{вх i} с

, и если

, то на выходе схемы сравнения 5.8 формируют управляющий сигнал и подают его на управляющий вход запоминающего устройства 7.5, где запоминают значение γ_{вх i}, поступающего из системы связи, в качестве нового значения интенсивности входного трафика

с выхода 1 запоминающего устройства 7.5 подают на вход 2 вычислителя разности 8.2. Далее в вычислителе разности 8.2 определяется интервал

из

. С выхода вычислителя разности 8.2 значение

подают на вход схемы сравнения 5.7, где сравнивают его с пороговым уровнем «0». Если

, то продолжают измерения и вычисления tgα_i, в противном случае, подают управляющие сигналы на управляющий вход 2 запоминающего устройства 7.2 для запоминания текущего значения интенсивности входного трафика γ_{вх i}, поступающего на его вход из системы связи, в качестве верхней границы полосы пропускания системы связи

и на управляющий вход блока измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи 2 для прекращения измерений и вычислений текущих значений тангенса tgα_i.

После чего, хранящиеся в запоминающем устройстве 7.2 значения интенсивности входного трафика в виде нижней

и верхней

границы полосы пропускания системы связи выдают на его выход являющийся «Выходом» устройства.

Таким образом, в результате работы устройства формируется сигнал на его выходе в виде двух значений интенсивности входного трафика

и

. Сигнал с выхода устройства может быть отображен, например, на типовых устройствах индикации с использованием микроконтроллеров [Прокопенко B.C. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке С. - С.-Пб.: Корона-Век, 2012. - с. 286-298].

Claims

Устройство оценки эффективности информационного обмена системы связи с учетом информационных потерь, содержащее блок измерителя-вычислителя КПД передачи информации (1) и блок измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи (2), на входы которых поступают данные из системы связи через заданный интервал времени измерений, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя КПД передачи информации (1): первая схема сравнения (5.1), первый выход которой подключен к первому управляемому ключу (6.1), второй выход которого подключен к управляющему входу второй схемы сравнения (5.2), а первый выход первого управляемого ключа (6.1) подключен к собственному управляющему входу и совместно со второй схемой сравнения (5.2) к управляющему входу первого запоминающего устройства (7.1), второй выход которого подключен ко второму входу второй схемы сравнения (5.2), а первый выход к первому входу первого вычислителя разности (8.1), выход которого подключен к входу третьей схемы сравнения (5.3) с нулевым порогом, выход которой подключен к управляющему входу измерителя-вычислителя КПД передачи информации (1) и первому управляющему входу второго запоминающего устройства (7.2), выход которого является выходом устройства; при этом второй выход первой схемы сравнения (5.1) подключен к последовательно соединенным второму управляемому ключу (6.2), второй выход которого подключен к управляющему входу четвертой схемы сравнения (5.4), а первый выход второго управляемого ключа (6.2) подключен к собственному управляющему входу и совместно с четвертой схемой сравнения (5.4) к управляющему входу третьего запоминающего устройства (7.3), второй выход которого подключен ко второму входу четвертой схемы сравнения (5.4), а первый выход ко второму входу первого вычислителя разности (8.1); кроме того, введены последовательно соединенные с блоком измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи (2): пятая схема сравнения (5.5), первый выход которой подключен к третьему управляемому ключу (6.3), второй выход которого подключен к управляющему входу шестой схемы сравнения (5.6), а первый выход третьего управляемого ключа (6.3) подключен к собственному управляющему входу и совместно с шестой схемой сравнения (5.6) к управляющему входу четвертого запоминающего устройства (7.4), второй выход которого подключен ко второму входу шестой схемы сравнения (5.6), а первый выход к первому входу второго вычислителя разности (8.2), выход которого подключен к входу седьмой схемы сравнения (5.7) с нулевым порогом, выход которой подключен к управляющему входу измерителя-вычислителя тангенса угла полосовой эффективности системы связи (2) и второму управляющему входу второго запоминающего устройства (7.2); при этом второй выход пятой схемы сравнения (5.5) подключен к последовательно соединенным четвертому управляемому ключу (6.4), второй выход которого подключен к управляющему входу восьмой схемы сравнения (5.8), а первый выход четвертого управляемого ключа (6.4) подключен к собственному управляющему входу и совместно с восьмой схемой сравнения (5.8) к управляющему входу пятого запоминающего устройства (7.5), второй выход которого подключен ко второму входу восьмой схемы сравнения (5.8), а первый выход ко второму входу второго вычислителя разности (8.2); кроме того, дополнительно введены последовательно соединенные перемножитель (3) и делитель (4), при этом выход перемножителя (3) соединен с первым входом делителя (4), выход которого соединен со вторым входом пятой схемы сравнения (5.5); при этом из системы связи через заданный интервал времени измерений поступают: на первый и второй входы перемножителя (3), соответственно, число каналов связи и минимальное приращение интенсивности входного трафика; на второй вход делителя (4) пороговое значение приращения КПД передачи информации с учетом допустимых информационных потерь в системе связи на первые входы второй (5.2), четвертой (5.4), шестой (5.6), восьмой (5.8) схем сравнения, а также на входы всех запоминающих устройств (7.1) - (7.5) текущие значения входного трафика.