ВЕЩАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОДНОСТОРОННЕЙ ПЕРЕДАЧИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ДАННЫХ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ФАКС-МОДЕМ Российский патент 1999 года по МПК H04M11/00 G06F15/16 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к вещательным системам односторонней параллельной передачи компьютерных данных группе пользователей с использованием как проводных, так и беспроводных однонаправленных (то есть без обратной связи) каналов передачи, на неподвижные и движущиеся объекты. Система может быть использована для передачи, например, информационных push-каналов Интернет-вещания, конференций новостей, электронной почты, уведомлений о приходе почты и пейджинга, создания у клиентов обновляемых "зеркал" файлов баз данных, обновления программных средств и т.п.

Уровень техники
В настоящее время известен ряд систем односторонней параллельной передачи данных группе пользователей по однонаправленным каналам (то есть вещательных систем передачи данных или систем вещания данных - "data broadcasting systems").

Такие системы описаны, например, в
[1] Birdwell, K.J., Fluegel, S.J., O'Hanlon, P.C. Method and system for opportunistic broadcasting of data. US Patent N 5793973. Aug. 11, 1998 (July 14, 1995).

[2] Miastkowski, S. Web performance enhancers: don't let them push you around. PC World, N 3, 1997.

[3] Nilsson, B.A., Robb, J. Invasion of the webcasters. PC World, N 9, 1997.

[4] Windows 98 будет использовать каналы телевещания для push-технологии ComputerWeekly, N 32, 1997, N 22, 1998.

[5] Wood, В. Real problem, real solution. PC World, N 9, 1996.

[6] Лэски, М.С Телевизионные сигналы доставляют Web-страницы на ПК. Мир ПК N 7,1998, с. 96-97
[7] Мур, М. Служба радиопередач доставляет почту и новости на компьютеры. PC Week N 34, 1996.

Эти системы отличаются тем, какой физический однонаправленный канал связи используется для односторонней передачи, а также наличием либо отсутствием наряду с этим однонаправленным каналом связи индивидуального двунаправленного канала связи сервера системы с каждым из клиентов.

Система, описанная в патенте США [1], предполагает наличие высокоскоростного однонаправленного канала передачи данных от компьютера передающей стороны (передающего компьютера) к компьютерам приемной стороны (приемным компьютерам) и индивидуальных низкоскоростных двунаправленных каналов связи каждого из приемных компьютеров с передающим.

Система DirecPC [5] фирмы Hughes Network Systems использует однонаправленный высокоскоростной канал передачи данных от передающего компьютера к приемным через оборудование спутникового телевидения, в то же время используется низкоскоростной двунаправленный канал связи, соединяющий передающий компьютер с приемным. При этом приемный компьютер должен быть оборудован специализированным тюнером спутникового телевидения и блоком декодирования принятого сигнала.

Система WaveTop [4] , [6], разработанная фирмой WavePhore и включенная фирмой Microsoft в операционную систему Windows 98, использует однонаправленную передачу данных с уплотнением канала передачи телевизионного изображения; данные передаются во время гасящего кадрового импульса. Для приема данных требуется установка в приемный компьютер специализированного устройства, включающего телевизионный тюнер и схемы выделения сигнала данных из видеосигнала и его декодирования.

Система AirMedia Live [2] , [3], [7] фирмы AirMedia Inc. (Ex Machina) использует однонаправленную передачу данных от передающего компьютера к приемным по радиоканалу, идентичному используемому пейджинговыми системами. Приемная сторона системы WaveTop содержит устройство, включающее специализированный радиоприемник и специализированный цифровой блок декодирования (именуемые "NewsCatcher").

В заявке WO 97/23083 кл. H 04 М 11/00, опубл. 26.06.97 описана система передачи данных через телефонную сеть, в состав которой входяn передающий компьютер с факс-модемом и приемные компьютеры с факс-модемами.

Недостатком описанных систем является необходимость применения узкоспециального дополнительного устройства для сопряжения приемного компьютера с каналом связи и, как правило, специальных каналов связи для построения вещательной системы односторонней передачи данных.

Сущность изобретения
Поставленная задача решена в данном изобретении за счет следующих решений:
1. как на передающей стороне, так и на приемной стороне, используются стандартные факс-модемы класса 1, работающие в нетрадиционном режиме однонаправленной (то есть без обратной связи) передачи данных;
2. в качестве канала связи используется любой однонаправленный канал связи, обеспечивающий передачу в звуковой полосе частот, например,
- канал радиовещания, включая уплотнение существующих каналов за счет передачи данных вместо сигнала стереоинформации при вещании в диапазоне УКВ (FM), в случае реальной передачи монофонического звука,
- система проводного радиовещания (радиотрансляции), включая ее каналы высокочастотного уплотнения (2-й и 3-й программ),
- линия телефонной связи с передачей сигнала вещания данных при положенной трубке абонента и отсутствии сигнала вызова абонента
и др.

Здесь под "стандартными факс-модемами класса 1" понимаются факс-модемы, удовлетворяющие стандарту Ассоциации электронной промышленности США EIA/TIA-578 - "Стандарт на управление ООЛ при асинхронной факсимильной связи (факс-модемы класса 1)" [8, С.235-252, 434-488, 711], например, модемы USR Sportster, USR Courier, Zyxel, Rockwell.

[8] Р.Л. Хаммел. Последовательная передача данных. Руководство для программиста: Пер. с англ. - М.: Мир, СК Пресс, 1996. (R.L.Hummel. Programmers Technical Reference: Data and Fax Communications. Ziff-Davis Press. Emeryville, California, USA.)
Для применения факс-модемов в предлагаемой системе вещания данных имеются следующие отличия от стандартного режима их работы при передаче или приеме оцифрованного факсимильного сообщения [8, с.244-252]:
1. в протоколе передачи не производятся передача и обработка каких-либо сигналов от факс-модема приемной стороны к факс-модему передающей стороны, в частности, отсутствует фаза согласования параметров соединения, что возможно для факс-модемов класса 1;
2. факс-модемы при применении в данной системе передают и принимают не оцифрованные изображения, а произвольные двоичные данные.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Общая структура построения системы показана на фиг.1.

Система состоит из оборудования передающей стороны 8, оборудования приемной стороны 9 и канала связи 10.

Оборудование передающей стороны включает передающий компьютер 1 и факс-модем 2. Оборудование приемной стороны состоит из факс-модемов 5 и приемных компьютеров 6.

Канал связи 8 включает расположенный на передающей стороне передатчик 3, расположенные на приемной стороне приемники 4, а также физическую линию связи 7. Канал связи должен обеспечивать прохождение сигнала в звуковой полосе частот.

Передатчик и приемник рассматриваются как компоненты канала связи, их тип определяется используемым видом канала связи, например:
- если используются каналы радиовещания, то в составе канала связи используются радиопередатчик и радиоприемник (тюнер);
- при использовании системы проводного радиовещания (п.2 формулы) в составе канала связи используется стандартное передающее оборудование системы проводного радиовещания и стандартные приемники системы проводного радиовещания;
- если используется звуковой канал 2-го языка звукового сопровождения по отечественному стандарту двухязыкового сопровождения, то в составе канала связи используется стандартное передающее оборудование телецентра и стандартное приемное оборудование в виде телевизора и приставки двух-языкового сопровождения.

Протокол односторонней передачи передающей стороной и приема приемной стороной файлов данных с использованием факс-модемов может быть построен в предлагаемой системе (см. табл.1 и 2).

Здесь "Тип модуляции" - число, задающее тип модуляции передаваемого факс-модемом сигнала [8, с. 479], например 96 (должен быть одинаковым для факс-модема передающей стороны и факс-модема приемной стороны); "DLE" обозначает код 16, "ETX" обозначает код 3.

"файл 1", . . . , "файл N" обозначают последовательность байтов файла - передаваемого для передающей стороны или принимаемого для приемной стороны.

Передаваемые файлы не должны содержать кода 0, поскольку модем приемной стороны может добавлять в принимаемый поток коды 0, и последовательности кодов "DLE" "ETX", поскольку эта последовательность интерпретируется передающим модемом как признак конца передаваемого файла. Таким образом, для передачи произвольного файла, который может содержать данные коды, необходима его перекодировка с заменой этих кодов.

Например, возможен такой алгоритм перекодировки произвольных файлов в программе передающего компьютера:
Все символы "=" заменяются последовательностью "= =". Все коды 0 заменяются последовательностью "=0", все последовательности кодов "DLE""ETX" заменяются последовательностями "=/".

Тогда в программе компьютера приемной стороны возможно применение следующего алгоритма декодирования:
При поступлении символа "= " анализируется следующий символ; если это символ "=", то эта последовательность заменяется символом "=", если это символ "0", то эта последовательность заменяется нулевым кодом, если это символ "/", то данная последовательность заменяется последовательностью кодов "DLE""ETX", любой иной принятый после "=" символ может поступить лишь вследствие ошибки приема.

То, что факс-модем использует для передачи информации звуковую полосу частот, позволяет использовать для реализации данной системы произвольный канал связи, обеспечивающий передачу сигналов в звуковой полосе частот, например, перечисленные выше. При наличии отклонений в требуемом уровне входного сигнала или нагрузочном сопротивлении между факс-модемом передающей стороны и входом передатчика или выходом приемника и факс-модемом приемной стороны могут применяться типовые решения для дополнительного устройства согласования уровней и сопротивлений, подключаемого между факс-модемом передающей стороны и входом передатчика или выходом приемника и факс-модемом приемной стороны. Например, для понижения выходного сопротивления выхода приемного оборудования и (или) понижения уровня выходного сигнала приемного оборудования для приведения в соответствие с характеристиками факс-модема могут использоваться эмиттерный повторитель, резисторный делитель и т.п.

На фиг. 2 и фиг.3 показаны примеры построения системы в частных случаях использования в каналах связи систем проводного вещания и радиовещания.

На фиг. 4 показан вариант построения системы на основе системы традиционной телефонной связи, когда, однако, линия связи с абонентом используется для передачи/приема данных системы вещания данных в паузах между телефонными соединениями. Система включает для каждого абонента устанавливаемый на АТС передатчик и устанавливаемый у клиента приемник, обеспечивающие передачу данных при неиспользуемом абонентом телефоне и отключение канала передачи данных при желании абонента соединиться с АТС. Одно из возможных инженерных решений передатчика и приемника представлено на фиг.5.

Передатчик 21 и приемник 18 состоят из разъемов 22, 26, 30, 12, 13, 16, ограничителей 23, 15, разделительных трансформаторов 24, 17, конденсаторов 25, 14, резистора 28, высокоимпедансного реле напряжения 29 с переключающей группой контактов 27. На фиг.5 показана также АТС 19, телефон 20 и телефонная линия 11. Разъем 26 подключается к аппаратуре АТС, к разъему 22 подключается факс-модем передающей стороны данных, к разъемам 30 и 12 подключается телефонная линия, к разъему 13 подключается телефон абонента, к разъему 16 подключается факс-модем приемной стороны. Рассмотрим три основных режима работы канала связи:
- "трубка телефона положена, сигнала вызова нет" (A),
- "трубка телефона положена, идет сигнал вызова" (B),
- "трубка телефона поднята" (C).

A. При положенной трубке телефона абонента сопротивление между контактами 26 разъема АТС равно сопротивлению реле напряжения, которое должно быть достаточно большим, чтобы оборудование АТС распознавало его как режим "отбой" и выдавало на контакты 6 высокий уровень напряжения, при котором реле 29, подключенное к линии через резистор 28, находится в сработавшем состоянии. При этом напряжение сигнала источника данных с контактов 22 через трансформатор 24, конденсатор 25 и замкнутые нормально-разомкнутые контакты 27 реле 29 подается на выход блока 30 - телефонную линию 11. Шунтирующее влияние оборудования АТС со стороны разъема 26 уменьшается резистором 28. Шунтирующим влиянием реле 9 в силу его высокого импеданса на прохождение сигнала данных не оказывает. Поступивший с линии на вход 12 блока 18 сигнал через конденсатор 14 и трансформатор 17 поступает через разъем 16 на факс-модем приема данных. Подсоединенный в телефоне при положенной трубке зуммер вызова является высокоимпедансной нагрузкой и на прохождение этого сигнала влияния не оказывает. Уровень сигнала передаваемых данных значительно ниже уровня сигнала вызова и занимает значительно более высокочастотную область спектра и поэтому не вызывает срабатывания зуммера телефонного аппарата. Ограничитель 15 имеет уровень ограничения больше, чем уровень сигнала данных, и на прохождение этого сигнала влияния также не оказывает.

B. Сигнал вызова абонента с АТС через контакты 26 попадает на делитель, образованный последовательно соединенными резистором 28, конденсатором 25 и трансформатором 24. В силу низкой частоты сигнала вызова по сравнению с несущей частотой сигнала данных сигнал вызова подавляется фильтром высоких частот, образованным этими элементами; возможные всплески подавляются ограничителем 23, так что на выход 22 факс-модема источника данных напряжения, могущие вызвать его повреждение, не поступают. С другой стороны, сигнал вызова с линии 11 поступает на делитель, образованный конденсатором 14 и трансформатором 17. Малая постоянная времени этого фильтра высоких частот и наличие ограничителя 16 исключают прохождение опасных напряжений на вход 16 факс-модема приемника данных. Резистор 28 и подсоединенные параллельно линии цепи в блоках 21 и 18 не влияют на прохождение сигнала вызова с разъема 26 на подключенный к разъему 13 телефон 20 ввиду малости сопротивления резистора 11 по сравнению с шунтирующими нагрузками блоков 1, 18 на частоте сигнала вызова и подключенного к разъему 13 телефона 20 с положенной трубкой. Возможные срабатывания реле 12 по сигналу вызова не меняют содержания этих процессов. Прохождение сигнала данных сопровождается интенсивной помехой со стороны сигнала вызова.

C. При поднятии абонентом трубки телефонного аппарата 20 аппаратура АТС 19 регистрирует уменьшение сопротивления между выводами разъема 6, равное сумме сопротивлений телефонного аппарата 20 и резистора 28. Аппаратура АТС 19 переходит в режим разговора и уменьшает напряжение на разъеме 26, напряжение на реле 29 становится меньше порога отпускания, нормально разомкнутые контакты 27 реле 29 отключают подачу сигнала данных с конденсатора 25 и замыкают резистор 28, исключая этим воздействие блока 21 на речевой сигнал телефонной связи, так что и разговор происходит без какого-либо воздействия цепей передачи данных.

При опускании трубки аппаратура АТС регистрирует разрыв линии по постоянному току и устанавливает высокий уровень напряжения на разъеме 26, что обеспечивает переход устройства в режим "A".

При снятии абонентом трубки или передаче сигнала вызова с АТС прохождение сигнала данных прерывается.

Изобретение относится к вещательным системам информационной односторонней передачи компьютерных данных группе пользователей с использованием как проводных, так и беспроводных каналов передачи. Техническим результатом является обеспечение возможности использования в вещательной системе массовых устройств и допустимости применения широкого ассортимента каналов связи. Вещательная система содержит оборудование передающей стороны, включающее передающий компьютер с факс-модемом класса I по стандарту EIA/TIA-578, и оборудование приемной стороны, включающее приемные компьютеры и факс-модемы класса I по стандарту ЕIА/ТIА-578. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Вещательная система, содержащая оборудование передающей стороны, включающее передающий компьютер с факс-модемом класса I по стандарту EIA/TIA-578, и оборудование приемной стороны, включающее приемные компьютеры и факс-модемы класса I по стандарту EIA/TIA-578, причем оборудование передающей и оборудование приемной сторон соединены каналом связи, отличающаяся тем, что факс-модем передающей стороны выполнен с возможностью реализации протокола
AT + FCLASS = I
ATA
AT + FTM = <Тип модуляции><файлI><DLE><ETX>
..........

AT + FTM = <Тип модуляции><файл N><DLE><ETX>
и каждый факс-модем приемной стороны выполнен с возможностью реализации протокола
AT + FCLASS = I
ATA
AT + FRM = <Тип модуляции>
..............

AT + FRM = <Тип модуляции>
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве канала передачи используется система проводного радиовещания.